JP2012103042A - 反射型エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射型エンコーダ100は、回転軸AX周りに回転可能に配置され、インクリメンタルパターンIP、及び、第1及び第2シリアルアブソリュートパターンAP1、AP2が円周方向に沿って形成された回転ディスク110と、光源130、複数のインクレ用受光素子141を含むインクレ用受光素子群140L,140R、及び、複数の第1及び第2アブソ用受光素子151,152を含む第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uを備え、回転ディスク110と対向して配置された基板120とを有し、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uは、基板120において、光源130を中心とする同心円状の光量分布の等高線CLに沿って各アブソ用受光素子151,152が配置されている。
【選択図】図4
Description
上記回転ディスクの上記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、上記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、上記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
上記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とする反射型エンコーダが提供される。
インクリメンタルパターン及びシリアルアブソリュートパターンを備え、
上記受光素子群は、
上記インクリメンタルパターンからの反射光を受光する複数のインクレ用受光素子を含むインクレ用受光素子群、及び、上記シリアルアブソリュートパターンからの反射光を受光する複数のアブソ用受光素子を含むアブソ用受光素子群を備え、
上記アブソ用受光素子群は、上記光量分布の等高線に沿って各アブソ用受光素子が配置されてもよい。
複数の第1アブソ用受光素子を含む第1アブソ用受光素子群、及び、複数の第2アブソ用受光素子を含む第2アブソ用受光素子群に分けられ、
上記第1アブソ用受光素子群及び上記第2アブソ用受光素子群は、
その一方が上記光源に対し上記回転ディスクの半径方向における外側に配置されるとともに、他方が内側に配置されており、
上記シリアルアブソリュートパターンは、
上記回転ディスクにおいて、上記第1アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第1シリアルアブソリュートパターンと、上記第2アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第2シリアルアブソリュートパターンとを有してもよい。
上記光源から上記回転ディスクまでの出射光の光路距離をd1、上記回転ディスクから上記受光素子群又は上記アブソ用受光素子群までの反射光の光路距離をd2、上記回転ディスクにおける回転中心から上記パターンの中心位置までの距離をrとした場合に、上記光源からr(d1+d2)/d1の距離にある基準位置を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置されてもよい。
各受光素子の中心位置が上記光量分布の等高線に沿うように配置されてもよい。
同一面積となるように構成されてもよい。
上記シャフトに連結されて上記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、を備え、
上記反射型エンコーダは、
上記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
上記回転ディスクの上記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、上記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、上記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
上記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とするサーボモータが提供される。
上記シャフトに連結されて上記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、
上記反射型エンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータの回転を制御する制御装置と、を備え、
上記反射型エンコーダは、
上記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
上記回転ディスクの上記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、上記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、上記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
上記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とするサーボユニットが提供される。
上記実施形態では、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uの円周方向の位置が同一となるように基板120に配置し、第1アブソリュートパターンSP1及び第2アブソリュートパターンSP2を円周方向の同一位置に対するパターンがズレるように回転ディスク110に形成したが、これに限られない。例えば、反対に、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uの円周方向の位置が異なるように基板120に配置し、第1アブソリュートパターンSP1及び第2アブソリュートパターンSP2を円周方向の同一位置に対して同一パターンとなるように回転ディスク110に形成した構成としてもよい。
上記実施形態では、第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とを分けて第1アブソ用受光素子群150Dと第2アブソ用受光素子群150Uとを構成するようにしたが、これに限られず、第1アブソ用受光素子151と第2アブソ用受光素子152とを混在させてアブソ用受光素子群を構成してもよい。
上記実施形態では、180°位相が異なる信号をそれぞれ出力する第1アブソ用受光素子群150Dと第2アブソ用受光素子群150Uとを、光源130の半径方向両側に分けて配置するようにしたが、これに限られず、第1アブソ用受光素子群150D及び第2アブソ用受光素子群150Uのいずれか一方のみを、光源130の半径方向両側にそれぞれ配置する構成としてもよい。この場合、光源130の半径方向両側に配置した2つのアブソ用受光素子群から出力される信号は同一位相となるため、上述したような安定的に絶対位置を検出できるという効果は得られなくなるが、第1アブソ用受光素子群150D又は第2アブソ用受光素子群150Uを構成する各アブソ用受光素子ごとの受光光量を均一にできる効果は得ることができる。また、この場合において、光源130の半径方向両側でなく半径方向一方側にのみ配置してもよい。
インクレ用受光素子群の配置構成としては、上記実施形態以外にも以下のような態様が考えられる。ここでは、前述したA+相(0度)、B+相(90度)、A−相(180度)及びB−相(270度)の光信号を検出するインクレ用受光素子141をそれぞれ141a,141b,141c,141dとして説明する。
上記実施形態では、第1アブソ用受光素子群150D、インクレ用受光素子群140L,140R、及び第2アブソ用受光素子群150Uのうち、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの各アブソ用受光素子151,152が、上記光量分布の等高線CLに沿って配置されていたが、これに限られず、インクレ用受光素子群140L,140Rの各インクレ用受光素子141が、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの各アブソ用受光素子151,152と共に、あるいはこれらに代えて、上記光量分布の等高線CLに沿って配置されていてもよい。この場合には、インクレ用受光素子群140L,140Rを構成する複数のインクレ用受光素子141についても、光量分布における光量が略均一となる範囲内に分布することになるため、各インクレ用受光素子141の受光光量を均一にすることができる。なお、前述の実施形態の配置のように、第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uだけを円形配置する場合には、光量を有効活用しつつ、その光量の変化に敏感な第1及び第2アブソ用受光素子群150D,150Uの光量を均一化することができるので、検出精度を更に向上させることが可能である。
上記実施形態では、同一面積のアブソ用受光素子151,152を光量分布の等高線CLに沿って配置することで、各受光素子の受光光量の均一化を図っている。言い換えれば、各受光素子の面積については変更せずに各受光素子の配置位置を調整することで、各受光素子の受光光量の均一化を図っているが、これに限らず、各受光素子の面積及び配置位置の両方を調整することで、各受光素子の受光光量の均一化を図るようにしてもよい。例えば、上記実施形態のようにアブソ用受光素子151,152を同心円状に配置することが基板120におけるレイアウトの制約上困難であるような場合には、アブソ用受光素子151,152を半径方向により扁平な同心楕円状に配置すると共に、光量分布の中心位置に近い受光素子については面積をより小さく、光量分布の中心位置から遠い受光素子については面積をより大きくすることで、各受光素子の受光光量の均一化を図るようにしてもよい。
110 回転ディスク
120 基板
120A〜E 基板
130 光源
140L,R インクレ用受光素子群(受光素子群)
140Lu,Ru インクレ用受光素子群(受光素子群)
140Ld,Rd インクレ用受光素子群(受光素子群)
141 インクレ用受光素子(受光素子)
150D 第1アブソ用受光素子群(アブソ用受光素子群、受光素子群)
150U 第2アブソ用受光素子群(アブソ用受光素子群、受光素子群)
151 第1アブソ用受光素子(アブソ用受光素子、受光素子)
151C 中心位置
152 第2アブソ用受光素子(アブソ用受光素子、受光素子)
152C 中心位置
AX 回転軸
CT 制御装置
IP インクリメンタルパターン(パターン)
M モータ
O ディスク中心(回転中心)
O′ 基準位置
SH シャフト
SM サーボモータ
SP シリアルアブソリュートパターン(パターン)
SP1 第1シリアルアブソリュートパターン
SP2 第2シリアルアブソリュートパターン
SU サーボユニット
Claims (10)
- 回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
前記回転ディスクの前記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、前記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、前記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
前記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とする反射型エンコーダ。 - 前記受光素子群の少なくとも1つは、前記基板において、前記光源を中心とする光量分布の等高線に沿って各受光素子が配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の反射型エンコーダ。 - 前記受光素子群の少なくとも1つは、前記基板において、前記光源を中心とする同心円状の前記光量分布の等高線に沿って各受光素子が配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載の反射型エンコーダ。 - 前記パターンは、
インクリメンタルパターン及びシリアルアブソリュートパターンを備え、
前記受光素子群は、
前記インクリメンタルパターンからの反射光を受光する複数のインクレ用受光素子を含むインクレ用受光素子群、及び、前記シリアルアブソリュートパターンからの反射光を受光する複数のアブソ用受光素子を含むアブソ用受光素子群を備え、
前記アブソ用受光素子群は、前記光量分布の等高線に沿って各アブソ用受光素子が配置されている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の反射型エンコーダ。 - 前記アブソ用受光素子群は、
複数の第1アブソ用受光素子を含む第1アブソ用受光素子群、及び、複数の第2アブソ用受光素子を含む第2アブソ用受光素子群に分けられ、
前記第1アブソ用受光素子群及び前記第2アブソ用受光素子群は、
その一方が前記光源に対し前記回転ディスクの半径方向における外側に配置されるとともに、他方が内側に配置されており、
前記シリアルアブソリュートパターンは、
前記回転ディスクにおいて、前記第1アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第1シリアルアブソリュートパターンと、前記第2アブソ用受光素子群に対応する半径方向位置に形成された第2シリアルアブソリュートパターンとを有する
ことを特徴とする請求項4に記載の反射型エンコーダ。 - 前記光量分布の等高線に沿って配置された前記受光素子群を構成する各受光素子又は前記アブソ用受光素子群を構成する各アブソ用受光素子は、
前記光源から前記回転ディスクまでの出射光の光路距離をd1、前記回転ディスクから前記受光素子群又は前記アブソ用受光素子群までの反射光の光路距離をd2、前記回転ディスクにおける回転中心から前記パターンの中心位置までの距離をrとした場合に、前記光源からr(d1+d2)/d1の距離にある基準位置を中心とした放射状となる向きにそれぞれ配置されている
ことを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の反射型エンコーダ。 - 前記光量分布の等高線に沿って配置された前記受光素子群を構成する各受光素子又は前記アブソ用受光素子群を構成する各アブソ用受光素子は、
各受光素子の中心位置が前記光量分布の等高線に沿うように配置されている
ことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の反射型エンコーダ。 - 前記光量分布の等高線に沿って配置された前記受光素子群を構成する各受光素子又は前記アブソ用受光素子群を構成する各アブソ用受光素子は、
同一面積となるように構成されている
ことを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載の反射型エンコーダ。 - シャフトを回転させるモータと、
前記シャフトに連結されて前記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、を備え、
前記反射型エンコーダは、
前記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
前記回転ディスクの前記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、前記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、前記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
前記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とするサーボモータ。 - シャフトを回転させるモータと、
前記シャフトに連結されて前記シャフトの位置を測定する反射型エンコーダと、
前記反射型エンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータの回転を制御する制御装置と、を備え、
前記反射型エンコーダは、
前記シャフトの回転に合わせて回転軸周りに回転可能に配置され、パターンが円周方向に沿って形成された回転ディスクと、
前記回転ディスクの前記パターン形成部分の円周方向一部領域に向けて光を出射する光源、及び、前記パターンからの反射光を受光する複数の受光素子を含む少なくとも1つの受光素子群を備え、前記回転ディスクと対向して配置された基板と、を有し、
前記受光素子群の少なくとも1つは、反射光の到達光量差が減少する位置に各受光素子が配置されている
ことを特徴とするサーボユニット。
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