JP2013228313A - Encoder and drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンコーダ、及び駆動装置に関する。 The present invention relates to an encoder and a drive device.
近年、回転角度などの位置情報を検出する装置としてエンコーダが知られている。このようなエンコーダは、光や磁気の検出器から得られる正弦波と余弦波との2相信号を利用するものがある(例えば、特許文献1を参照)。このようなエンコーダは、例えば、2つの検出素子から得られる互いに90°ずれた信号を演算処理した後に逆正接演算(arctan内挿)を行って、生成した検出信号と基準信号との位相差を検出することにより、回転角度などの位置情報を検出している。 In recent years, an encoder is known as a device for detecting position information such as a rotation angle. Such an encoder uses a two-phase signal of a sine wave and a cosine wave obtained from an optical or magnetic detector (see, for example, Patent Document 1). For example, such an encoder performs an arc tangent calculation (arctan interpolation) after processing signals shifted from each other by 90 ° obtained from two detection elements, and calculates a phase difference between the generated detection signal and a reference signal. By detecting, position information such as a rotation angle is detected.
しかしながら、上述のようなエンコーダは、例えば、検出素子から得られる検出信号に高次成分の歪みが生じている場合に、生じた歪みが位置情報の誤差として検出されることがある。
このように、上述のようなエンコーダは、高精度に位置情報を検出することが困難であるという問題があった。
However, in the encoder as described above, for example, when a high-order component distortion occurs in the detection signal obtained from the detection element, the generated distortion may be detected as an error in position information.
Thus, the encoder as described above has a problem that it is difficult to detect position information with high accuracy.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、高精度に位置情報を検出することができるエンコーダ、及び駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an encoder and a driving apparatus that can detect position information with high accuracy.
上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、被駆動体の位置情報に応じて周期信号を出力するn個の検出素子であって、前記周期信号のm周期(ただしmは2以上の整数)が得られる前記被駆動体の変位範囲において、a周期(ただし|a|=(m−k×n)、kは1以上の整数)を分割した互いに異なる位相のn個の出力信号が得られるように配置されているn個の検出素子と、前記n個の検出素子が出力する前記n個の出力信号に基づいて前記a周期の処理信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成した前記a周期の処理信号に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する検出部とを備えることを特徴とするエンコーダである。 In order to solve the above-described problem, an embodiment of the present invention includes n detection elements that output a periodic signal according to position information of a driven body, and m periods (where m is 2) of the periodic signal. N outputs having different phases obtained by dividing a period (where | a | = (m−k × n), k is an integer equal to or greater than 1) in the displacement range of the driven body from which the above is obtained. N detection elements arranged to obtain a signal, a signal generation unit that generates the processing signal of the period a based on the n output signals output from the n detection elements, An encoder comprising: a detection unit configured to detect position information of the driven body based on the processing signal of the period a generated by the signal generation unit.
また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダと、前記被駆動体を駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする駆動装置である。 In addition, an embodiment of the present invention is a drive device including the encoder described above and a drive unit that drives the driven body.
本発明によれば、高精度に位置情報を検出することができる。 According to the present invention, position information can be detected with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態による位置検出装置(エンコーダ)について、図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
本実施形態では、一例として、磁気式ロータリエンコーダについて説明する。
図1は、第1の実施形態によるエンコーダ1の構成の一例を示す概略構成図である。
図1において、エンコーダ1は、磁石5(9極の多極磁石)及び円盤61を有する回転子6と、この磁石5の近傍位置に回転子6の円周上に配置された複数(例えば、8個)の磁気検出素子11〜18と、その磁気検出素子11〜18やその他の制御部品を搭載した基板7とを備えている。ここで、磁石5の近傍位置とは、例えば、磁石5の周囲のことであって、磁気検出素子11〜18が磁石5による磁界強度の変化を検出するのに十分な位置を含む。
Hereinafter, a position detection device (encoder) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
In this embodiment, a magnetic rotary encoder will be described as an example.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the configuration of the
In FIG. 1, an
ここで、図1(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ1の正面図を示し、図1(b)は、A−A’線におけるエンコーダ1の断面図を示している。
Here, FIG. 1A shows a front view of the
磁石5は、例えば、永久磁石であって、多極磁石である。本実施形態では、一例として、磁石5は、磁極数が“9”の永久磁石である。ここで、「磁極数」とは、S(エス)極5SとN(エヌ)極5Nとの対の数を示す。すなわち、磁石5は、9対のS極5S及びN極5N(回転子6の1周に9極)を有する永久磁石である。磁石5は、円盤61のドーナツ状の溝に接して、回転子6の円周上に配置されている。
The
磁気検出素子11〜18(検出素子)は、例えば、それぞれホール素子(HS)である。以降、磁気検出素子11,12,13,14,15,16,17,18を、ホール素子11,12,13,14,15,16,17,18と称して以下説明する。また、ホール素子11,12,13,14,15,15,16,17,18のうちの任意のホール素子、又は単にエンコーダ1が備えるホール素子を示す場合には、ホール素子10(検出素子)と称して以下説明する。また、本実施形態において、ホール素子11,12,13,14,15,15,16,17,18の全体を示す構成部は、磁気センサ部20(センサ部)に対応する。
The
ホール素子11〜18は、上述のドーナツ状の溝内において、回転子6の回転軸から等距離となる円周上に磁石5に対向するように、配置されている。8個のホール素子11〜18は、それぞれ回転子6(被駆動体)の位置情報に応じて周期信号を出力する。また、8個のホール素子11〜18は、例えば、上述の周期信号のm周期が得られる回転子6の変位範囲において、a周期を均等に分割した互いに異なる位相の8個の出力信号が得られるように配置されている。ただし、|a|=(m−k×n)、kは1以上の整数であり、mは2以上の整数である。また、nはホール素子10の数であり、ここではn=8である。また、a周期は、整数であり、aの値がマイナスの場合は、後述する離散フーリエ変換におけるエイリアシングで出現する処理信号の位相が180°回転していることを示す。
The
ここでは、m周期(例、9周期)が得られる回転子6の変位範囲を回転子6の1回転の範囲とした場合であり、8個の出力信号は、a周期(例、|a|=(9−1×8)=1周期)を均等に分割した位相の8個の出力信号が得られるように配置されている。このm周期及びホール素子10の個数であるn個は、離散フーリエ変換におけるエイリアシング(折り返し歪)を利用して、m周期の周期信号によりa周期の処理信号が検出できるように設定されている。本実施形態では、a周期が1周期であるので、位置情報を検出するための処理信号は、1周期の処理信号(基本波(1次)信号)である。なお、上述した「均等」には、「略均等」が含まれる。
また、8個のホール素子11〜18は、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。
Here, the displacement range of the
Further, the eight
ここで「エイリアシング」とは、例えば、信号波形が所定のサンプリング周波数(fs)でサンプリングされている場合、信号の周波数が(fs/2)よりも大きくなると、信号とは異なる周波数の信号が現れる現象である。本実施形態では、信号波形がm周期の周期信号に対応し、周期の数(サイクル数)mが周期信号の空間周波数に対応する。また、サンプリング周波数(fs)は、ホール素子10の個数であるn個に対応する。このことから、m周期は、ホール素子10の数nの二分の一より大きい値である。例えば、ホール素子10の数が8個の場合に、m周期は、4以上にする必要がある。また、「エイリアシング」を利用して、m周期の周期信号から信号処理の容易なm周期より低次のa周期の処理信号を検出するために、a周期、m周期、及びn個の値は、上述したように、|a|=(m−k×n)を満たすように設定されている。本実施形態では、この「エイリアシング」を利用することにより、例えば、9周期(m=9)の周期信号を8個(n=8)のホール素子10の検出信号により、1周期(a=1)の処理信号を検出することが可能である。
Here, “aliasing” means that, for example, when a signal waveform is sampled at a predetermined sampling frequency (fs), a signal having a frequency different from that of the signal appears when the frequency of the signal becomes higher than (fs / 2). It is a phenomenon. In this embodiment, the signal waveform corresponds to a periodic signal with m periods, and the number of periods (number of cycles) m corresponds to the spatial frequency of the periodic signal. The sampling frequency (fs) corresponds to n, which is the number of
また、本実施形態では、m周期は、回転子6の全変位範囲(回転子6の1回転又は1周)における上述の周期信号のサイクル数(ここでは、9サイクル)に等しい場合の一例である。ここで、サイクル数とは、ホール素子10の出力信号である周期信号の1周期の数を示し、回転子6の全変位範囲における周期信号のサイクル数は、磁石5の磁極数に対応する。
In the present embodiment, the m period is an example in the case where the m period is equal to the cycle number (here, 9 cycles) of the periodic signal in the entire displacement range of the rotor 6 (one rotation or one rotation of the rotor 6). is there. Here, the cycle number indicates the number of one cycle of the periodic signal that is the output signal of the
また、8個のホール素子11〜18は、m周期(例、9周期)が得られる回転子6の変位範囲(例、1回転)に均等に配置されている。また、8個のホール素子11〜18は、m周期が得られる回転子6の変位範囲(例、1回転)において互いに位相差が均等である8個の出力信号が得られるように配置されている。
In addition, the eight
この図1において、回転子6(被駆動体)がZ軸方向の回転軸を中心として回転すると、回転子6の回転に伴い磁石5が回転し、ホール素子11〜18で検出される磁石5からの磁界が変化する。エンコーダ1は、この磁界の変化を、ホール素子11〜18の8個のホール素子によりそれぞれ検出し、この検出した磁界の変化量から回転子6の位置情報を検出する。
ここで、本実施形態における「位置情報」とは、回転角度、回転位置、回転角度や回転速度などを示す情報を含む。
In FIG. 1, when the rotor 6 (driven body) rotates about the rotation axis in the Z-axis direction, the
Here, the “position information” in the present embodiment includes information indicating a rotation angle, a rotation position, a rotation angle, a rotation speed, and the like.
図2は、本実施形態におけるエンコーダ1の構成を示すブロック図である。
図2において、エンコーダ1は、磁気センサ部20、スイッチ部2、A/D(アナログ/デジタル)変換部3、及び信号処理部4を備えている。ここで、磁気センサ部20は、8個のホール素子11〜18を有している。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
In FIG. 2, the
各ホール素子10は、回転子6が磁石5の1極の範囲(磁石5の1ピッチ)の移動をすることより、1周期の正弦波状の出力信号を出力する。上述したように、各ホール素子10は、回転子6が1回転することにより、9周期(サイクル数9)の正弦波状の出力信号を出力する。
なお、ホール素子10の出力信号を、以下、単に「出力信号」として説明する。
Each
Hereinafter, the output signal of the
スイッチ部2(切り替え部)は、例えば、少なくとも8つの第1の端子と、1つの第2の端子とを備えているアナログスイッチである。スイッチ部2の第1の端子には、8個のホール素子10のそれぞれの出力信号線が接続されている。スイッチ部2は、後述する信号処理部4の切り替え制御部41から出力される制御信号に基づいて、8つの第1の端子のうちのいずれか1つの端子が選択され、この選択された第1の端子と、第2の端子とが接続される。すなわち、スイッチ部2は、切り替え制御部41から出力される制御信号に基づいて、ホール素子11〜18のうちのいずれか1つの出力信号を、A/D変換部3に出力する。スイッチ部2は、例えば、8個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力する。
The switch unit 2 (switching unit) is, for example, an analog switch that includes at least eight first terminals and one second terminal. The output signal lines of the eight
A/D変換部3は、例えば、所定のサンプリング周期により、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路(A/Dコンバータ)である。A/D変換部3は、スイッチ部2から出力されたホール素子10の出力信号であるアナログ信号を、デジタル信号に変換した出力信号を信号処理部4に出力する。
The A /
信号処理部4は、エンコーダ1の信号処理を実行する。信号処理部4は、切り替え制御部41、及び位置検出部42を備えている。
The
切り替え制御部41は、スイッチ部2の切り替え信号(選択信号)である制御信号を生成する。すなわち、切り替え制御部41は、制御信号を出力し、ホール素子11〜18の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替えることにより、スイッチ部2にホール素子11〜18の各出力信号を順次出力(逐次出力)させる。
なお、逐次出力とは、例えば、ホール素子11〜18の各出力信号を順次(逐次)出力させることである。本実施形態では、切り替え制御部41は、一例として、ホール素子11の出力信号からホール素子18の出力信号の順に(順番に)、出力信号を切り替えて出力する。ここで、「順に」又は「順次(逐次)」又は「順番に」とは、「時系列的に」、または、「複数の中から1つずつ選択的に」という意味である。
The switching
Note that the sequential output refers to, for example, sequentially (sequentially) outputting the output signals of the
また、本実施形態において、切り替え制御部41と、スイッチ部2と、A/D変換部3とは、信号生成部30に対応する。
信号生成部30は、8個のホール素子11〜18が出力する8個の出力信号(検出信号)に基づいて上述したa周期の処理信号(例、基本波信号)を生成する。すなわち、信号生成部30は、回転子6を1回転させるとことにより9周期の出力信号を出力する8個のホール素子10をスイッチ部2により順次出力させて、a周期(a=1)の処理信号(例、基本波信号)を生成する。ここで、例えば、信号生成部30は、上述した離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用することにより、9周期(m=9)の周期信号を8個(n=8)の出力信号により、1周期(a=1)の処理信号を生成する。信号生成部30は、生成した1周期(a=1)の処理信号を信号処理部4に出力する。また、信号生成部30は、上述のm周期及びn個に基づく離散フーリエ変換におけるエイリアシングを用いてa周期の処理信号を生成する。
In the present embodiment, the switching
The
位置検出部42(検出部)は、信号生成部30によって生成したa周期の処理信号(ここでは、基本波信号)に基づいて、回転子6の位置情報を検出する。位置検出部42は、例えば、a周期の処理信号に基づいてa周期に対応する次数(例、1次)のフーリエ係数(a1、b1)を生成し、生成したフーリエ係数(a1、b1)に基づいて回転子6の位置情報(例えば、回転角度θなど)を検出する。なお、本実施形態における回転角度θは、電気角のことであり、機械角40°(=360/9)を360°として内挿した情報である。位置検出部42は、回転子6が1極(機械角40°)移動(回転)する毎に計数し、計数した計数値(カウント値)と上述の回転角度θ(内挿情報)とを位置情報として生成してもよい。位置検出部42は、生成した位置情報(回転角度θ)をエンコーダ1の外部に出力する。ここで、フーリエ係数(a1、b1)に基づいて位置情報を検出する方式を「逆フーリエ変換方式」と称する。
また、位置検出部42は、フーリエ係数生成部421及び位置情報生成部422を備えている。
The position detection unit 42 (detection unit) detects the position information of the
The
フーリエ係数生成部421は、例えば、a周期の処理信号における8個の出力信号に基づいて、a周期に対応する次数(例えば、1次(基本波))のフーリエ係数(a1、b1)を生成する。フーリエ係数生成部421は、生成したフーリエ係数を位置情報生成部422に出力する。
The Fourier
位置情報生成部422は、フーリエ係数生成部421が生成したフーリエ係数(a1、b1)に基づいて回転子6の位置情報を検出する。
なお、位置検出部42(フーリエ係数生成部421及び位置情報生成部422)による回転子6の位置情報の生成方法の一例については、後述する。
The
An example of a method for generating position information of the
次に、本実施形態におけるエンコーダ1の動作について説明する。
まず、信号生成部30の動作について説明する。
図3は、本実施形態における磁気センサ部20の出力波形を示す図である。
図3において、波形W1は、例えば、回転子6を1回転させた場合における1個のホール素子10(例、ホール素子11)の出力波形を示している。波形W1に示すように、各ホール素子10は、回転子6の1回転により磁石5の磁極数に等しいm周期(m=9)の周期信号を出力する。
Next, the operation of the
First, the operation of the
FIG. 3 is a diagram showing an output waveform of the
In FIG. 3, a waveform W1 represents an output waveform of one Hall element 10 (eg, Hall element 11) when the
また、出力MS1〜MS8は、回転子6が静止している場合におけるホール素子11〜18に対応する出力信号を示している。信号生成部30は、スイッチ部2が8個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、波形W2に示すようなa周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。すなわち、切り替え制御部41は、制御信号を出力し、ホール素子11〜18の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替えることにより、スイッチ部2にホール素子11〜18の各出力信号を順次出力(逐次出力)させる。このように、信号生成部30は、スイッチ部2を8個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、a周期(例、a=1)の処理信号を生成する。この波形W2は、9周期の出力信号を8個のホール素子10により検出したものであるが、結果として離散フーリエ変換におけるエイリアシングが発生するため、あたかも1周期の処理信号(基本波)を観測したようにみえる。
なお、本実施形態では、信号生成部30は、a周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を、A/D変換部3を介して出力MS1〜MS8のデジタル値として位置検出部42に出力する。
Outputs MS1 to MS8 indicate output signals corresponding to the
In the present embodiment, the
ここで、上述した出力MS1〜MS8は、下記の式(1)として表される。 Here, the above-described outputs MS1 to MS8 are expressed as the following formula (1).
式(1)に示されるように、8個のホール素子11〜18は、a周期(a=1)を分割した互いに異なる位相の(例、互いにπ(パイ)/4=45°ずれた)8個の出力信号が得られるように配置されている。ここで各出力信号の位相差である(π/4)は、例えば、上述したm周期が得られる回転子6の変位範囲(1回転=2π)をホール素子10の個数n(n=8)で除算した値である。
As shown in Expression (1), the eight
本実施形態におけるエンコーダ1は、上述したように、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用することにより、m周期(m=9)の周期信号から基本波の処理信号(波形W2)を生成することができる。この場合、出力MS1〜MS8は、電気角0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、及び315°の信号を取得できることになる。このエイリアシングによって得られる処理信号(波形W2)は、機械角40°で電気角が360°移動する(1周期変化する)。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ1は、インクリメンタルエンコーダである。
As described above, the
次に、本実施形態における位置検出部42の動作について説明する。
<逆フーリエ変換方式による位置検出の動作>
位置検出部42のフーリエ係数生成部421は、1周期の処理信号(基本波信号)として信号生成部30から出力された出力MS1〜MS8に基づいて、基本波のフーリエ係数(a1、b1)を生成する。
フーリエ係数生成部421は、下記の式(2)に基づいて、基本波のフーリエ係数a1を生成する。
Next, the operation of the
<Position detection operation by inverse Fourier transform method>
The Fourier
The Fourier
ここで、式(2)におけるf1(θ)〜f8(θ)は、式(1)の出力MS1〜MS8に対応する。また、式(2)におけるcos(0)、cos(π/4)、cos(2π/4)、cos(3π/4)、cos(4π/4)、cos(5π/4)、cos(6π/4)、及びcos(7π/4)は、フーリエ係数a1を算出する際に用いる定数である。 Here, f1 (θ) to f8 (θ) in Expression (2) correspond to the outputs MS1 to MS8 in Expression (1). Further, cos (0), cos (π / 4), cos (2π / 4), cos (3π / 4), cos (4π / 4), cos (5π / 4), cos (6π) in the formula (2) / 4) and cos (7π / 4) are constants used in calculating the Fourier coefficient a 1 .
また、フーリエ係数生成部421は、下記の式(3)に基づいて、基本波のフーリエ係数b1を生成する。
Further, the Fourier
ここで、式(3)におけるf1(θ)〜f8(θ)は、式(1)の出力MS1〜MS8に対応する。また、式(3)におけるcos(0)、sin(π/4)、sin(2π/4)、sin(3π/4)、sin(4π/4)、sin(5π/4)、sin(6π/4)、及びsin(7π/4)は、フーリエ係数b1を算出する際に用いる定数である。
なお、式(2)及び式(3)における「4」は、一例として、ホール素子10の数「8」を「2」で除算した値を用いているが、必ずしも「4」を用いなくでもよい。
Here, f1 (θ) to f8 (θ) in Expression (3) correspond to the outputs MS1 to MS8 of Expression (1). Further, cos (0), sin (π / 4), sin (2π / 4), sin (3π / 4), sin (4π / 4), sin (5π / 4), sin (6π) in the expression (3). / 4) and sin (7π / 4) are constants used in calculating the Fourier coefficient b 1 .
As an example, “4” in Expression (2) and Expression (3) uses a value obtained by dividing the number “8” of the
次に、位置情報生成部422は、フーリエ係数生成部421が生成したフーリエ係数(a1、b1)と、下記の式(4)とに基づいて回転子6の位置情報(回転角度9θ)を基本波の位相情報として検出する。
Next, the position
次に、本実施形態におけるエンコーダ1の歪成分の低減について説明する。
例えば、回転子6(円盤61)に3次の歪成分がある場合、回転子6を1回転した際のホール素子10の出力信号は、図4の波形W3に示すように変化する。この波形W3は、3次の歪成分を含んだ信号となり、また、信号生成部30が8個の出力MS1〜MS8に基づいて生成した波形W4も3次の歪成分を含んだ処理信号となる。しかし、本実施形態におけるエンコーダ1は、基本波信号(図4の波形W5)と3次の歪成分(図4の波形W6)とを分離して処理することができる。すなわち、位置検出部42は、上述した逆フーリエ変換方式により基本波成分のみを処理し、3次成分は処理帯域外となる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ1は、回転子6(円盤61)などに起因する歪成分を低減することができる。このように、本実施形態におけるエンコーダ1は、離散フーリエ変換を利用しているので、高次(高調波)の歪の影響を低減することができる。
Next, reduction of the distortion component of the
For example, when the rotor 6 (disk 61) has a third-order distortion component, the output signal of the
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1は、n個(例、n=8)のホール素子10が、周期信号のm周期(ただしmは2以上の整数、例、m=9)が得られる回転子6の変位範囲において、a周期(ただし|a|=(m−k×n)、kは1以上の整数、例、a=1)を均等に分割した互いに異なる位相のn個の出力信号が得られるように配置されている。このn個のホール素子10は、回転子6の位置情報に応じて周期信号を出力する。信号生成部30は、n個のホール素子10が出力するn個の出力信号に基づいてa周期の処理信号を生成する。そして、位置検出部42は、信号生成部30によって生成したa周期の処理信号(例、基本波信号)に基づいて、回転子6の位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用して、m周期の周期信号に基づいて、m周期より低次のa周期の処理信号として位置検出の処理を実行する。そのため、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
As described above, in the
Accordingly, the
例えば、a周期の処理信号を基本波信号(a=1)とした場合に、本実施形態におけるエンコーダ1は、基本波信号から位置情報を検出する従来の処理回路をそのまま流用して、m周期の分解能により位置情報を検出することができる。このことから、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な手段による信号処理により高精度に位置情報を検出することができる。
また、本実施形態におけるエンコーダ1は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用して、低次のa周期の処理信号に基づいて位置情報を検出するので、高次の歪成分を処理帯域外にすることができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ1は、例えば、円盤61などの歪成分に起因する位置情報の誤差を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
For example, when the processing signal of a cycle is a fundamental wave signal (a = 1), the
In addition, the
また、本実施形態では、m周期は、ホール素子10の個数nの二分の一より大きい。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、エイリアシングにより、m周期より低次のa周期の処理信号を容易に生成することができる。
In the present embodiment, the m period is larger than half of the number n of the
Thereby, the
また、本実施形態では、n個のホール素子10は、m周期が得られる回転子6の変位範囲に均等に配置されている。例えば、8個のホール素子11〜18が、9周期が得られる回転子6の1回転の範囲に均等に配置されている。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な手段によりa周期を均等に分割した互いに異なる位相のn個(例、8個)の出力信号を得ることができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、n個のホール素子10は、m周期が得られる回転子6の変位範囲において互いに位相差が均等であるn個の出力信号が得られるように配置されている。例えば、8個のホール素子11〜18は、回転子6の1回転の範囲において、互いに45°の位相差の8個の出力信号が得られるように配置されている。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な手段によりa周期を均等に分割した互いに異なる位相のn個(例、8個)の出力信号を得ることができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、m周期(例、9周期)は、回転子6の変位範囲(例、1回転の範囲)における周期信号のサイクル数に等しい。すなわち、m周期は、空間周波数に等しく、磁石5の磁極数の数に等しい。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、m周期を容易に変更することが可能である。したがって、本実施形態におけるエンコーダ1は、m周期、ホール素子19の個数n、及び処理信号の次数(a周期)を簡易な手法により適切に設定することができる。
In the present embodiment, the m period (eg, 9 periods) is equal to the number of cycles of the periodic signal in the displacement range (eg, 1 rotation range) of the
Thereby, the
また、本実施形態では、位置検出部42は、a周期の処理信号(例、基本波信号)に基づいてa周期に対応する次数(例、1次)のフーリエ係数(a1、b1)を生成し、生成したフーリエ係数に基づいて回転子6の位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な構成により、正確に位置情報を検出することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1は、高精度に位置情報を検出することができる。
Further, in the present embodiment, the
Thereby, the
また、本実施形態では、信号生成部30は、n個(例、8個)の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力するスイッチ部2を備え、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、a周期の処理信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1は、簡易な構成により、m周期の周期信号からa周期の処理信号を生成することができる。
Further, in the present embodiment, the
Thereby, the
次に、第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第2の実施形態]
第1の実施形態におけるエンコーダ1は、逆フーリエ変換方式を用いて位置情報を検出する場合を説明したが、本実施形態におけるエンコーダ1aは、後述する位相変調方式(逐次排出方式)を用いて位置情報を検出する場合について説明する。
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings.
[Second Embodiment]
The
本実施形態におけるホール素子10の配置及び磁石5の磁極数などの構成は、図1に示される第1の実施形態におけるエンコーダ1と同様である。
図5は、本実施形態におけるエンコーダ1aの構成を示すブロック図である。
図5において、エンコーダ1aは、磁気センサ部20、スイッチ部2、A/D変換部3、及び信号処理部4aを備えている。ここで、磁気センサ部20は、8個のホール素子11〜18を有している。本実施形態では、信号処理部4aの構成が、第1の実施形態におけるエンコーダ1と異なる点を除いて、第1の実施形態と同様である。この図において、図2と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
The arrangement of the
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
In FIG. 5, the
信号処理部4aは、切り替え制御部41、及び位置検出部42aを備えている。
位置検出部42a(検出部)は、信号生成部30によって生成したa周期の処理信号(ここでは、基本波信号)に基づいて、回転子6の位置情報を検出する。位置検出部42aは、位相変調方式を用いて、a周期の処理信号と、処理信号の基準信号(同期信号)との位相の変位として、位置情報(例、回転角度θ)を検出する。なお、本実施形態における回転角度θは、電気角のことであり、機械角40°(=360/9)を360°として内挿した情報である。位置検出部42aは、回転子6が1極(機械角36°)移動(回転)する毎に計数し、計数した計数値(カウント値)と上述の回転角度θ(内挿情報)とを位置情報として生成してもよい。
位置検出部42aは、フィルタ部423と、位相検出部424とを備えている。
The
The
The
フィルタ部423は、信号生成部30によって生成したa周期(例、a=1)の処理信号であるホール素子11〜18を逐次出力させた検出信号を、1次の正弦波を含む所定の周波数帯域を通過させて、1次の正弦波信号(基本波信号)に変換する。すなわち、フィルタ部423は、ホール素子11〜18を逐次出力させた検出信号(a周期の処理信号)のうちの基本波信号の高次成分を除去(低減)して、基本波信号の成分を検出信号として位相検出部424に出力する。
The
位相検出部424は、フィルタ部423から出力された一次の正弦波信号である検出信号に基づいて、同期検波、位相同期、又は0クロス点位置計測の手法を用いて、基準信号(同期信号)に対する位相値(回転角度θ)を位置情報として検出する(位相変調方式)。位相検出部424は、生成した位置情報(回転角度θ)をエンコーダ1aの外部に出力する。
The
次に、本実施形態におけるエンコーダ1aの動作について説明する。
本実施形態における信号生成部30の動作は、上述した第1の実施形態と同様である。信号生成部30は、m周期の周期信号を出力する8個のホール素子11〜18を逐次出力させてa周期の処理信号を生成する。
Next, the operation of the
The operation of the
また、位置検出部42aは、上述したように、信号生成部30によって生成されたa周期の処理信号と、処理信号の基準信号(同期信号)との位相の変位として、位置情報(例、回転角度θ)を検出する。位置検出部42aは、例えば、フィルタ部423が、a周期の処理信号)のうちの基本波信号の高次成分を除去(低減)して、基本波信号の成分を検出信号として位相検出部424に出力し、位相検出部424が位相変調方式により基準信号(同期信号)に対する位相値(回転角度θ)を位置情報として検出する。
In addition, as described above, the
また、本実施形態におけるエンコーダ1aの歪成分の低減については、基本波信号をフィルタ部423により分離して処理するので、第1の実施形態と同様に、高調波の歪の影響を低減することができる。
In addition, since the fundamental wave signal is separated and processed by the
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1aは、位置検出部42aが、a周期の処理信号(例、基本波信号)と、処理信号の基準信号との位相の変位として、位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1aは、第1の実施形態における逆フーリエ変換方式の場合と同様に、簡易な構成により、正確に位置情報を検出することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1aは、高精度に位置情報を検出することができる。
As described above, in the
Thereby, the
次に、第3の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第3の実施形態]
第3の実施形態におけるエンコーダ1bは、ホール素子10の位置ずれが生じている場合に補正処理を行う補正部43を備える一例を説明する。
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings.
[Third Embodiment]
An encoder 1b according to the third embodiment will be described with an example including a
本実施形態におけるホール素子10の配置及び磁石5の磁極数などの構成は、図1に示される第1の実施形態におけるエンコーダ1と同様である。
図6は、本実施形態におけるエンコーダ1bの構成を示すブロック図である。
図6において、エンコーダ1bは、磁気センサ部20、スイッチ部2、A/D変換部3、及び信号処理部4aを備えている。ここで、磁気センサ部20は、8個のホール素子11〜18を有している。本実施形態では、信号処理部4bの構成が、第1の実施形態におけるエンコーダ1と異なる点を除いて、第1の実施形態と同様である。この図において、図2と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
The arrangement of the
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the encoder 1b in the present embodiment.
In FIG. 6, the encoder 1b includes a
信号処理部4bは、切り替え制御部41、位置検出部42b、及び補正情報記憶部431を備えている。また、位置検出部42b(検出部)は、フーリエ係数生成部421a、及び位置情報生成部422aを備えている。なお、本実施形態においてフーリエ係数生成部421a及び補正情報記憶部431が補正部43に対応する。
The
補正情報記憶部431(記憶部)は、後述する本実施形態における補正処理に用いる補正情報を記憶する。補正情報記憶部431が記憶する補正情報には、例えば、上述したa周期(例、1周期)を等分割したN個の位相信号(ただしN=n)の位相値情報(例、0°、π/4、・・・、7π/4)と、N個の位相信号を基準信号として、N個の位相信号(例、出力MS1〜MS8)とn個(例、8個)のホール素子11〜18の出力信号とのそれぞれの位相差とが含まれる。ここで、位相信号とホール素子10の出力信号との位相差は、製造の際に発生するホール素子10の位置ずれなどによって生じる。
また、補正情報記憶部431は、オフセット誤差を補正するための補正値である後述するオフセット補正値を予め記憶している。
The correction information storage unit 431 (storage unit) stores correction information used for correction processing in the present embodiment described later. The correction information stored in the correction
The correction
ところで、本実施形態では、8個のホール素子11〜18を上述の1周期を等分割したN個(8個)の位相信号を出力信号として出力するように、回転子6の1回転の範囲に均等に配置しているが、現実には、製造ばらつきなどにより、例えば、8個のホール素子11〜18の配置にばらつき(位置ずれ)が生じる場合がある。この配置のばらつき(位置ずれ)は、上述の位相差として、ホール素子10の出力信号に検出することができる。ここで、位相信号とホール素子10の出力信号との位相差は、例えば、製造検査(出荷検査)の際に、予め取得している情報である。
By the way, in the present embodiment, the range of one rotation of the
補正部43は、a周期(例、1周期)を等分割したN個(例、8個)の位相信号(ただしN=n)を基準信号として、8個の位相信号と8個の出力信号(出力MS1〜MS8)とのそれぞれの位相差と、8個の出力信号と、に基づいて、8個の出力信号が8個の位相信号になるように8個の出力信号をそれぞれ補正するとともに、補正された出力情報を生成する。補正部43は、所定の基準信号である8個の位相信号に対する8個の出力信号の位相差を、例えば、補正情報記憶部431から取得する。また、補正部43は、フーリエ係数生成部431aを備えている。
The
フーリエ係数生成部421aは、例えば、8個の出力信号と、補正情報記憶部431から読み出した8個の出力信号のそれぞれに対応する位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、a周期に対応する次数(例えば、1次(基本波))のフーリエ係数(a1、b1)を補正された出力情報として生成する。ここで生成されるフーリエ係数は、8個の出力信号が8個の位相信号になるように、補正されたフーリエ係数であり、フーリエ係数生成部421aは、この補正されたフーリエ係数を補正された出力情報として生成する。フーリエ係数生成部421aは、生成したフーリエ係数を位置情報生成部422aに出力する。
For example, the Fourier
位置情報生成部422aは、フーリエ係数生成部421aが生成したフーリエ係数(a1、b1)に基づいて回転子6の位置情報を検出する。なお、ここで、フーリエ係数(a1、b1)は、上述した補正された出力情報であり、最終的な回転子6の位置情報を生成するためにオフセット誤差の補正が必要である。そのため、位置情報生成部422aは、補正情報記憶部431から読み出したオフセット補正値に基づいて、オフセット誤差を補正した位置情報を生成する。
このように、位置検出部42bは、補正部43によって生成された補正された出力情報(例えば、フーリエ係数(a1、b1))に基づいて、回転子6の位置情報(例えば、回転角度θなど)を検出する。なお、本実施形態における回転角度θは、電気角のことであり、機械角40°(=360/9)を360°として内挿した情報である。位置検出部42aは、回転子6が1極(機械角40°)移動(回転)する毎に計数し、計数した計数値(カウント値)と上述の回転角度θ(内挿情報)とを位置情報として生成してもよい。
回転子6の位置情報の生成方法の一例については、後述する。
The position
As described above, the
An example of a method for generating position information of the
次に、本実施形態におけるエンコーダ1bの動作について説明する。
本実施形態における信号生成部30の動作は、上述した第1の実施形態と同様である。信号生成部30は、m周期の周期信号を出力する8個のホール素子11〜18を逐次出力させてa周期の処理信号を生成する。
Next, the operation of the encoder 1b in this embodiment will be described.
The operation of the
次に、本実施形態におけるエンコーダ1bにおけるホール素子10の位置ずれが生じている場合の補正処理について説明する。なお、ここでは、一例として、ホール素子12の位置が、δずれている場合について説明する。
Next, a correction process when the
この場合に、8個のホール素子11〜18の出力MS1〜MS8は、下記の式(5)により示される。ここで、ホール素子12の出力MS2は、δずれた位相信号として出力される。
In this case, outputs MS1 to MS8 of the eight
補正部43(位置検出部42b)のフーリエ係数生成部421aは、所定の基準信号である8個の位相信号に対する8個の出力信号の位相差を、例えば、補正情報記憶部431から取得する。ここで、補正情報記憶部431には、上述したホール素子12の位相値(π/4)及び位相差(δ)が予め記憶されている。フーリエ係数生成部421aは、A/D変換部3から取得した8個の出力信号(MS1〜MS8)と、補正情報記憶部431から読み出した位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、1次(基本波)のフーリエ係数(a1、b1)を、下記の式(6)及び式(7)に基づいて生成する。
The Fourier
まず、フーリエ係数生成部421aは、フーリエ係数a1を下記の式(6)に基づいて生成する。ここで、位相信号の位相値α、位相差δとした場合に、フーリエ係数生成部421aは、フーリエ係数a1を算出する際の定数をcos(α)からcos(α−δ)に変更して、フーリエ係数a1を算出する。この場合、例えば、位相値αが「π/4」であるので、フーリエ係数生成部421aは、式(6)に示すように、ホール素子12の出力信号MS2に対応する定数をcos(π/4)の代わりに、cos(π/4−δ)を用いて、フーリエ係数a1を生成する。
First, the
また、フーリエ係数生成部421aは、フーリエ係数b1を下記の式(7)に基づいて生成する。ここで、フーリエ係数生成部421aは、フーリエ係数b1を算出する際の定数をsin(α)からsin(α−δ)に変更して、フーリエ係数b1を算出する。この場合、例えば、位相値αが「π/4」であるので、フーリエ係数生成部421aは、式(7)に示すように、ホール素子12の出力信号MS2に対応する定数をsin(π/4)の代わりに、sin(π/4−δ)を用いて、フーリエ係数b1を生成する。
Further, the Fourier
このように、フーリエ係数生成部421aは、フーリエ係数(a1、b1)を算出する際に定数を補正することにより、8個の出力信号が8個の位相信号になるように補正し、フーリエ係数(a1、b1)を補正された出力情報として位置情報生成部422aに出力する。すなわち、補正部43は、位相信号の位相値αと位相差δとの差分値に基づいて、フーリエ係数(a1、b1)を生成する。
In this way, the Fourier
なお、上述のフーリエ係数生成部421aが生成した補正されたフーリエ係数(a1、b1)に基づいて位置情報を生成する場合に、生成した位置情報は、オフセット誤差を含んでいる。このオフセット誤差(オフセット量)は、下記の式(8)によって算出される。ここで、本実施形態では、このオフセット量は、下記の式(8)に基づいて予め算出されており、オフセット補正値として、補正情報記憶部431に予め記憶されている。
When position information is generated based on the corrected Fourier coefficients (a 1 , b 1 ) generated by the above-described Fourier
位置情報生成部422aは、補正されたフーリエ係数(a1、b1)と、補正情報記憶部431から読み出したオフセット補正値とに基づいて、下記の式(9)によって、回転子6の位置情報(回転角度θ)を生成する。位置情報生成部422aは、生成した位置情報(回転角度θ)をエンコーダ1bの外部に出力する。
Based on the corrected Fourier coefficients (a 1 , b 1 ) and the offset correction value read from the correction
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1bは、補正部43を備えている。補正部43は、a周期(例、1周期)を等分割したN個の位相信号(ただしN=n、例、8個)を基準信号として、N個の位相信号とn個の出力信号とのそれぞれの位相差と、n個の出力信号と、に基づいて、n個の出力信号がN個の位相信号になるようにn個の出力信号をそれぞれ補正する。また、補正部43は、n個の出力信号をそれぞれ補正するとともに、補正された出力情報(例、フーリエ係数(a1、b1))を生成する。位置検出部42bは、補正部43によって生成された補正された出力情報に基づいて、回転子6の位置情報を検出する。
これにより、例えば、ホール素子10の位置ずれなどが生じた場合であっても、補正部43がn個の出力信号がN個の位相信号になるようにn個の出力信号をそれぞれ補正するので、本実施形態におけるエンコーダ1bは、高精度に位置情報を検出することができる。
As described above, the encoder 1b in the present embodiment includes the
Thereby, for example, even when the positional deviation of the
また、本実施形態では、補正部43(フーリエ係数生成部421a)は、位相信号の位相値αと位相差δとの差分値(α−δ)に基づいて、フーリエ係数(a1、b1)を生成する。すなわち、補正部43は、式(6)及び式(7)により、例えば、定数をcos(α−δ)及びsin(α−δ)に変換して、フーリエ係数(a1、b1)を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1bは、ホール素子10の位置すれなどによる位相信号のずれに基づく誤差を、簡易な手段により、補正することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1bは、簡易な手段により、高精度に位置情報を検出することができる。
Further, in the present embodiment, the correction unit 43 (Fourier
Thereby, the encoder 1b in this embodiment can correct | amend the error based on the shift | offset | difference of the phase signal by the position shift of the
次に、第4の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第4の実施形態]
本実施形態におけるホール素子10の配置及び磁石5の磁極数などの構成は、図1に示される第1の実施形態におけるエンコーダ1と同様である。
図7は、本実施形態におけるエンコーダ1cの構成を示すブロック図である。
図7において、エンコーダ1cは、磁気センサ部20、スイッチ部2、A/D変換部3、信号処理部4、及びゲイン調整部50を備えている。ここで、磁気センサ部20は、8個のホール素子11〜18を有している。本実施形態では、ゲイン調整部50を備える点が、第1の実施形態におけるエンコーダ1と異なり、その他の構成は、第1の実施形態と同様である。この図において、図2と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
[Fourth Embodiment]
The arrangement of the
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the
In FIG. 7, the
ゲイン調整部50(調整部)は、例えば、ゲイン(利得)調整型の増幅回路(アンプ)であり、8個のホール素子11〜18から出力される8個の出力信号の信号レベルを調整する。ゲイン調整部50は、例えば、8個の出力信号の出力特性を一致させるように、8個の出力信号を調整する。ここで、出力信号の出力特性とは、出力信号の振幅、最大信号レベル、最小信号レベル、直流オフセット値などのことである。ゲイン調整部50は、調整した8個の出力信号をスイッチ部2に出力する。
なお、本実施形態において、スイッチ部2以降の動作は、上述した第1の実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
The gain adjustment unit 50 (adjustment unit) is, for example, a gain adjustment type amplifier circuit (amplifier), and adjusts the signal levels of the eight output signals output from the eight
In the present embodiment, the operations after the
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1cは、n個(例、n=8)のホール素子10から出力されるn個の出力信号の信号レベルを調整するゲイン調整部50を備えている。
これにより、ホール素子10の出力レベルのばらつきを低減することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ1cは、第1の実施形態よりも誤差を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ1cは、高精度に位置情報を検出することができる。
As described above, the
Thereby, the variation in the output level of the
次に、第5の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第5の実施形態]
本実施形態では、第1の実施形態と同様の2つのインクリメンタルエンコーダを用いて、絶対位置情報を検出するアブソリュートエンコーダに適用する一例を説明する。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings.
[Fifth Embodiment]
In this embodiment, an example will be described in which the present invention is applied to an absolute encoder that detects absolute position information using two incremental encoders similar to those in the first embodiment.
図8は、本実施形態によるエンコーダ1dの構成の一例を示す概略構成図である。
ここで、図8(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ1dの正面図を示し、図8(b)は、A−A’線におけるエンコーダ1dの断面図を示している。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the configuration of the
Here, FIG. 8A shows a front view of the
図8において、エンコーダ1dは、円盤61を有する回転子6と、n1個(例えば、8個)のホール素子111〜118と、n2個(例えば、9個)のホール素子121〜129と、そのホール素子(111〜118、121〜129)やその他の制御部品を搭載した基板7とを備えている。
In FIG. 8, an
円盤61(符号板)は、磁石51(9極の多極磁石)、及び磁石52(10極の多極磁石)を備えている。ここで、磁石51(9極の多極磁石)は、回転子6の所定の変位範囲(例、1回転)に、m1周期(例、9周期)の周期信号が上述したm周期の周期信号として得られる磁極パターン(第1のパターン)に対応する。また、磁石52(10極の多極磁石)は、回転子6の所定の変位範囲(例、1回転)に、m2周期(例、10周期)の周期信号が上述したm周期の周期信号として得られる磁極パターン(第2のパターン)に対応する。
The disc 61 (code plate) includes a magnet 51 (9-pole multipole magnet) and a magnet 52 (10-pole multipole magnet). Here, the magnet 51 (9-pole multipole magnet) has a m1 period (eg, 9 periods) periodic signal in the predetermined displacement range (eg, 1 rotation) of the
磁石51は、9対のS極5S及びN極5N(回転子6の1周に9極)を有する永久磁石である。磁石51は、円盤61のドーナツ状の溝(第1の溝)に接して、回転子6の円周上に配置されている。
また、磁石52は、10対のS極5S及びN極5N(回転子6の1周に10極)を有する永久磁石である。磁石52は、円盤61のドーナツ状の溝(第2の溝)に接して、回転子6の円周上に配置されている。
磁石51は、円盤61に内側の円周上に配置され、磁石52は、円盤61に外側の円周上に配置されている。
The
Further, the
The
8個のホール素子111〜118は、磁石51の近傍位置(例えば、磁石51の内側近傍位置)に回転子6の円周上に配置されている。また、9個のホール素子121〜129は、磁石52の近傍位置(例えば、磁石52の外側近傍位置)に回転子6の円周上に配置されている。ここで、磁石51の近傍位置とは、例えば、磁石51の周囲のことであって、ホール素子111〜118が磁石51による磁界強度の変化を検出するのに十分な位置を含む。また、磁石52の近傍位置とは、例えば、磁石52の周囲のことであって、ホール素子121〜129が磁石52による磁界強度の変化を検出するのに十分な位置を含む。
The eight
ホール素子111〜118は、上述のドーナツ状の溝(第1の溝)内において、回転子6の回転軸から等距離となる円周上に磁石51に対向するように、配置されている。8個のホール素子111〜118は、それぞれ回転子6(被駆動体)の位置情報に応じて周期信号を出力する。また、8個のホール素子111〜118は、例えば、上述の周期信号のm1周期が得られる回転子6の変位範囲において、a1周期を均等に分割した互いに異なる位相の8個の出力信号が、磁石51の磁極パターンに基づいて得られるように配置されている。ただし|a1|=(m1−k×n1)、kは1以上の整数であり、m1は、2以上の整数である。また、n1はホール素子10の数であり、ここではn1=8である。また、a1周期は、整数であり、a1の値がマイナスの場合は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングで出現する処理信号の位相が180°回転していることを示す。
また、8個のホール素子111〜118は、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。
The
Further, the eight
ホール素子121〜129は、上述のドーナツ状の溝(第2の溝)内において、回転子6の回転軸から等距離となる円周上に磁石52に対向するように、配置されている。9個のホール素子121〜129は、それぞれ回転子6(被駆動体)の位置情報に応じて周期信号を出力する。また、9個のホール素子121〜129は、例えば、上述の周期信号のm2周期が得られる回転子6の変位範囲において、a2周期を均等に分割した互いに異なる位相の9個の出力信号が、磁石51の磁極パターンに基づいて得られるように配置されている。ただし|a2|=(m2−k×n2)、kは1以上の整数であり、m2は、2以上の整数である。また、n2はホール素子10の数であり、ここではn2=9である。また、a2周期は、整数であり、a2の値がマイナスの場合は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングで出現する処理信号の位相が180°回転していることを示す。
また、9個のホール素子121〜129は、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。
The
The nine
なお、本実施形態では、a1周期及びa2周期は、1周期であるので、位置情報を検出するための処理信号は、1周期の処理信号(基本波(1次)信号)である。
また、ホール素子111〜118及びホール素子121〜129のうちの任意のホール素子、又は単にエンコーダ1が備えるホール素子を示す場合には、ホール素子10と称して以下説明する。また、本実施形態において、ホール素子111〜118の全体を示す構成部は、センサ群21(第1の検出素子群)に対応し、ホール素子121〜129の全体を示す構成部は、センサ群22(第2の検出素子群)に対応する。
このように、エンコーダ1dは、離散フーリエ変換のエイリアシングを利用した第1の実施形態と同様の2系統の磁石(51、52)及びセンサ群(21、22)を備えるバーニア式のアブソリュートエンコーダである。
In the present embodiment, since the a1 period and the a2 period are one period, the processing signal for detecting position information is a processing signal (fundamental wave (primary) signal) of one period.
Further, in the case where any Hall element among the
Thus, the
図9は、本実施形態におけるエンコーダ1dの構成を示すブロック図である。
図9において、エンコーダ1cは、磁気センサ部20a、スイッチ部(2A、2B)、A/D変換部(3A、3B)、及び信号処理部4cを備えている。ここで、磁気センサ部20aは、上述したセンサ群21及びセンサ群22を備えている。
また、信号処理部4cは、切り替え制御部41a、及び位置検出部42cを備えている。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the
In FIG. 9, the
The
本実施形態において、スイッチ部(2A、2B)は、第1の実施形態におけるスイッチ部2と同様の構成であり、A/D変換部(3A、3B)は、第1の実施形態におけるA/D変換部3と同様の構成である。
また、切り替え制御部41aは、2つのスイッチ部(2A、2B)の切り替えを制御する点が第1の実施形態における切り替え制御部41と異なるが、基本的な機能は同様である。
ここで、切り替え制御部41aと、スイッチ部(2A、2B)と、A/D変換部(3A、3B)とは、信号生成部30aに対応する。
In the present embodiment, the switch units (2A, 2B) have the same configuration as that of the
The switching
Here, the switching
信号生成部30aは、センサ群21が出力するn1個(例、n1=8)の出力信号に基づいてa1周期(例、a1=1)の処理信号を生成するとともに、センサ群22が出力するn2個(例、n2=9)の出力信号に基づいてa2周期(例、a2=1)の処理信号を生成する。信号生成部30aは、a1周期(例、a1=1)の処理信号(基本波信号)を、A/D変換部3Aを介して出力MS11〜MS18のデジタル値として位置検出部42cに出力する。また、信号生成部30aは、a2周期(例、a1=1)の処理信号(基本波信号)を、A/D変換部3Bを介して出力MS21〜MS29のデジタル値として位置検出部42cに出力する。
The
ここで、ホール素子111〜118の出力信号に対応する出力MS11〜MS18は、下記の式(10)により示される。
Here, the outputs MS11 to MS18 corresponding to the output signals of the
また、ホール素子121〜129の出力信号に対応する出力MS21〜MS19は、下記の式(11)により示される。
Outputs MS21 to MS19 corresponding to the output signals of the
位置検出部42c(検出部)は、信号生成部30aによって生成したa1周期の処理信号及びa2周期の処理信号に基づいて、回転子6の絶対位置を示す位置情報を検出する。なお、本実施形態では、a1周期の処理信号及びa2周期の処理信号は、ともに基本波信号である。また、本実施形態では、位置検出部42cは、第1の実施形態と同様に、逆フーリエ変換方式を用いて位置情報を検出する場合の一例を説明する。位置検出部42cは、フーリエ係数生成部421b及び位置情報生成部422bを備えている。
The
フーリエ係数生成部421bは、a1周期の処理信号における8個の出力信号(出力MS11〜MS18)に基づいて、a1周期に対応する次数(例えば、1次(基本波))のフーリエ係数(a1、b1)を生成する。フーリエ係数生成部421bは、生成したフーリエ係数を位置情報生成部422bに出力する。
また、フーリエ係数生成部421bは、a2周期の処理信号における9個の出力信号(MS21〜MS29)に基づいて、a2周期に対応する次数(例えば、1次(基本波))のフーリエ係数(a1、b1)を生成する。フーリエ係数生成部421bは、生成したフーリエ係数を位置情報生成部422bに出力する。
The Fourier
Further, the Fourier
位置情報生成部422bは、フーリエ係数生成部421bが生成した2系統のフーリエ係数(a1、b1)に基づいて回転子6の位置情報を検出する。すなわち、位置情報生成部422bは、a1周期の処理信号に基づくフーリエ係数(a1、b1)と、a2周期の処理信号に基づくフーリエ係数(a1、b1)とに基づいて、回転子6の絶対位置を示す位置情報(回転角度θ)を検出する。
The position
フーリエ係数生成部421bは、例えば、下記の式(12)及び式(13)により、a1周期の処理信号に基づくフーリエ係数(a1、b1)を生成する。
For example, the Fourier
位置情報生成部422bは、フーリエ係数生成部421bが生成したa1周期の処理信号に基づくフーリエ係数(a1、b1)により、下記の式(14)を用いて基本波位相情報として位置情報(第1の位置情報)を生成する。この第1の位置情報(回転角度9θ)は、センサ群21の出力信号に基づいて検出された位置情報である。
The position
また、フーリエ係数生成部421bは、例えば、下記の式(15)及び式(16)により、a2周期の処理信号に基づくフーリエ係数(a1、b1)を生成する。
Further, the Fourier
位置情報生成部422bは、フーリエ係数生成部421bが生成したa2周期の処理信号に基づくフーリエ係数(a1、b1)により、下記の式(17)を用いて基本波位相情報として位置情報(第2の位置情報)を生成する。この第2の位置情報(回転角度10θ)は、センサ群22の出力信号に基づいて検出された位置情報である。
The position
位置情報生成部422bは、下記の式(18)により、第1の位置情報(回転角度9θ)と第2の位置情報(回転角度10θ)とに基づいて、絶対位置情報として位置情報(回転角度θ)を検出する。
Based on the first position information (rotation angle 9θ) and the second position information (rotation angle 10θ), the position
このように、位置情報生成部422bは、センサ群21の出力信号に基づいて検出された第1の位置情報と、センサ群22の出力信号に基づいて検出された第2の位置情報との差分により絶対位置情報を生成する。すなわち、エンコーダ1dは、上述のように2系統のセンサ群(21、22)によりそれぞれ検出した位相情報を比較することにより、バーニア方式の絶対値エンコーダを実現している。
As described above, the position
以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ1dは、円盤61が、回転子6の所定の変位範囲(例、1回転)に、m1周期(例、9周期)の周期信号が上述したm周期の周期信号として得られる第1のパターン(例、9極の磁気パターン)と、m1周期と異なるm2周期(例、10周期)の周期信号が上述したm周期の周期信号として得られる第2のパターン(10極の磁気パターン)を有する。
センサ群21は、n1個(例、8個)のホール素子111〜118を上述したn個のホール素子10として有している。ここで、n1個のホール素子111〜118は、所定の変位範囲において、上述したa周期としてa1周期(例、1周期)を均等に分割した互いに異なる位相のn1個の出力信号が、第1のパターンに基づいて得られるように配置されている。
As described above, in the
The
また、センサ群22は、n2個(例、9個)のホール素子121〜129を上述したn個のホール素子10として有している。ここで、n2個のホール素子121〜129は、所定の変位範囲において、上述したa周期としてa2周期(例、1周期)を均等に分割した互いに異なる位相のn2個の出力信号が、第2のパターンに基づいて得られるように配置されている。
信号生成部30aは、センサ群21が出力するn1個の出力信号に基づいてa1周期の処理信号を生成するとともに、センサ群22が出力するn2個の出力信号に基づいてa2周期の処理信号を生成する。位置検出部42cは、信号生成部30aによって生成したa1周期の処理信号及びa2周期の処理信号に基づいて、回転子6の絶対位置を示す位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ1dは、第1の実施形態と同様に、高精度に位置情報を検出することができるともに、絶対位置情報として位置情報を検出することができる。
The
The
Thereby, the
[第6の実施形態]
次に、上述の実施形態におけるエンコーダ1(1a〜1d)を備える駆動装置(モータ装置、アクチュエータ)について説明する。
図10は、本実施形態における駆動装置DRの概略図である。本実施形態における駆動装置DRは、入力軸IAXを回転させるモータMTRと、入力軸IAX(回転子6)に設けられたエンコーダ1(1a〜1d)と、を備える。すなわち、駆動装置DRは、エンコーダ1(1a〜1d)と、入力軸IAX(被駆動体)を駆動するモータMTR(駆動部)と、を備えている。
[Sixth Embodiment]
Next, a driving device (motor device, actuator) including the encoder 1 (1a to 1d) in the above-described embodiment will be described.
FIG. 10 is a schematic diagram of the driving device DR in the present embodiment. The drive device DR in the present embodiment includes a motor MTR that rotates the input shaft IAX, and an encoder 1 (1a to 1d) provided on the input shaft IAX (rotor 6). That is, the driving device DR includes an encoder 1 (1a to 1d) and a motor MTR (driving unit) that drives the input shaft IAX (driven body).
エンコーダ1(1a〜1d)は、入力軸IAX(被駆動体)の回転位置(角度位置)を検出し、駆動装置DRを制御する上位のコントローラに対して回転位置を含む位置情報をエンコーダ信号として出力する。上位のコントローラは、エンコーダ1(1a〜1d)から受信したエンコーダ信号をもとに、駆動装置DRを制御する。本実施形態におけるエンコーダ1(1a〜1d)は回転位置を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置DRはモータMTRの入力軸IAXを高精度に位置制御することができる。 The encoder 1 (1a to 1d) detects the rotational position (angular position) of the input shaft IAX (driven body), and uses the positional information including the rotational position as an encoder signal for a host controller that controls the driving device DR. Output. The host controller controls the driving device DR based on the encoder signal received from the encoder 1 (1a to 1d). Since the encoder 1 (1a-1d) in this embodiment can detect a rotational position with high precision, the drive device DR in this embodiment can position-control the input shaft IAX of the motor MTR with high precision.
なお、本実施形態における駆動装置DRは、図11に示すように、モータMTRの入力軸IAXに減速機RG(例、遊星歯車式機構)を設ける構成としてもよい。この場合、本実施形態におけるエンコーダ1(1a〜1d)は、その減速機RGの出力軸OAXに配置するようにしてもよいし、モータMTRの入力軸IAXと減速機RGの出力軸OAXとの両方に配置するようにしてもよい。 In addition, as shown in FIG. 11, the drive device DR in the present embodiment may have a configuration in which a reduction gear RG (eg, a planetary gear mechanism) is provided on the input shaft IAX of the motor MTR. In this case, the encoder 1 (1a to 1d) in the present embodiment may be arranged on the output shaft OAX of the reduction gear RG, or between the input shaft IAX of the motor MTR and the output shaft OAX of the reduction gear RG. You may make it arrange | position to both.
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
以下、上記の各実施形態における変形例について説明する。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
Hereinafter, modifications of the above embodiments will be described.
<第1の変形例>
第1の変形例では、上述した第1の実施形態において、処理信号の周期の数aが“2”である場合の一例について説明する。
図12は、第1の変形例によるエンコーダ1eの構成を示す概略構成図である。
ここで、図12(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ1eの正面図を示し、図12(b)は、A−A’線におけるエンコーダ1eの断面図を示している。図12において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
<First Modification>
In the first modification, an example will be described in which the number a of processing signal periods is “2” in the first embodiment described above.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the encoder 1e according to the first modification.
Here, FIG. 12A shows a front view of the
第1の変形例において、エンコーダ1eは、磁石5の代わりに、10極の多極磁石である磁石5aを備える点が第1の実施形態と異なる。この場合、磁石5aが10極の多極磁石であるため、上述したm周期の周期信号は、10周期の周期信号であり、a周期の処理信号は、2周期(|a|=(10−1×8)=2)の処理信号となる。
In the first modification, the
図13は、第1の変形例における磁気センサ部20の出力波形を示す図である。
図13において、波形W7は、例えば、回転子6を1回転させた場合における1個のホール素子10(例、ホール素子11)の出力波形を示している。波形W7に示すように、各ホール素子10は、回転子6の1回転により磁石5aの磁極数に等しいm周期(m=10)の周期信号を出力する。
FIG. 13 is a diagram showing an output waveform of the
In FIG. 13, a waveform W7 indicates an output waveform of one Hall element 10 (eg, Hall element 11) when the
また、出力MS1〜MS8は、回転子6が静止している場合におけるホール素子11〜18に対応する出力信号を示している。信号生成部30は、スイッチ部2が8個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、波形W8に示すようなa周期(a=2)の処理信号(2次の処理信号)を生成する。この場合、フーリエ係数生成部421が2次のフーリエ係数を生成する点が、第1の実施形態と異なるが、その他の処理は、第1の実施形態と同様である。
Outputs MS1 to MS8 indicate output signals corresponding to the
このように、処理信号の次数は、1次に限定されるものではなく、上述のような2次あってもよいし、3次以上の次数を用いる形態であってもよい。 Thus, the order of the processed signal is not limited to the first order, but may be the second order as described above, or may be a form using a third order or higher order.
次に、第2の変形例について説明する。
<第2の変形例>
第2の変形例では、上述した第1の実施形態において、m周期が得られる回転子6の変位範囲が、回転子6の全変位範囲(例、1回転)の一部の範囲である場合の一例について説明する。すなわち、第2の変形例では、磁気センサ部20の配置範囲が全周でない場合の一例について説明する。
Next, a second modification will be described.
<Second Modification>
In the second modified example, in the first embodiment described above, the displacement range of the
図14は、第2の変形例によるエンコーダ1fの構成を示す概略構成図である。
ここで、図14(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ1fの正面図を示し、図14(b)は、A−A’線におけるエンコーダ1fの断面図を示している。図14において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an
Here, FIG. 14A shows a front view of the
第2の変形例において、エンコーダ1fは、磁石5及び磁気センサ部20の代わりに、40極の多極磁石である磁石5b及び磁気センサ部20a(ホール素子11〜19)を備えるが点が第1の実施形態と異なる。ここで、9個(n=9)のホール素子11〜19は、磁極パターンの10極の範囲(機械角90°の範囲)に、均等に配置されている。この場合、m周期の周期信号は、10周期の周期信号であり、a周期の処理信号は、1周期(|a|=(10−1×9)=2)の処理信号となる。
In the second modification, the
図15は、第2の変形例における磁気センサ部20aの出力波形を示す図である。
図15において、波形W9は、例えば、回転子6を90°回転させた場合における1個のホール素子10(例、ホール素子11)の出力波形を示している。波形W9に示すように、各ホール素子10は、回転子6の90°の回転により磁石5bの90°範囲の磁極数に等しいm周期(m=10)の周期信号を出力する。
FIG. 15 is a diagram illustrating an output waveform of the
In FIG. 15, a waveform W9 indicates an output waveform of one Hall element 10 (eg, Hall element 11) when the
また、出力MS1〜MS9は、回転子6が静止している場合におけるホール素子11〜19に対応する出力信号を示している。この場合、信号生成部30は、スイッチ部2が9個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、波形W10に示すようなa周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。ここで、波形W10に示す処理信号は、機械角9°(=360°/40)に対して電気角が360°変位する(1周期変化する)信号である。その後の処理は、第1の実施形態と同様である。
Outputs MS1 to MS9 indicate output signals corresponding to the
このように、m周期が得られる回転子6の変位範囲は、回転子6の全変位範囲(例、1回転)に限定されるものではなく、全変位範囲のうちの一部の範囲(例、90°)であってもよい。
As described above, the displacement range of the
また、上記の各実施形態では、エンコーダ1(1a〜1f)が磁気式のエンコーダである場合について説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、光学式、接触式、静電容量方式、電磁誘導方式のエンコーダであってもよい。
以下、第3の変形例〜第6の変形例において、光学式のエンコーダに適用した場合の変形例について説明する。
In each of the above embodiments, the encoder 1 (1a to 1f) is a magnetic encoder. However, the present invention is not limited to this. For example, an optical type, a contact type, a capacitance type, An electromagnetic induction type encoder may be used.
Hereinafter, modified examples of the third to sixth modified examples applied to an optical encoder will be described.
<第3の変形例>
第3の変形例では、上述した第1の実施形態を光学式エンコーダに適用した場合の一例を示している。
図16は、第3の変形例によるエンコーダ8の構成を示す概略構成図である。
ここで、図16(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ8の正面図を示し、図16(b)は、A−A’線におけるエンコーダ8の断面図を示している。
<Third Modification>
In the third modification, an example in which the above-described first embodiment is applied to an optical encoder is shown.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the
Here, FIG. 16A shows a front view of the
図16において、エンコーダ8は、10周期(m=10)の明暗格子パターン81を有する回転子6と、光源部82と、9個(n=9)の受光素子11a〜19aと、その受光素子11a〜19aやその他の制御部品を搭載した基板7とを備えている。ここで、受光素子11a〜19aのうちの任意の受光素子、又は単にエンコーダ1が備える受光素子を示す場合には、受光素子10a(検出素子)と称して以下説明する。また、受光素子11a〜19aの全体を示す構成部は、光センサ部20b(センサ部)に対応する。
In FIG. 16, an
受光素子11a〜19aは、10周期(m=10)が得られる回転子6の変位範囲(1回転)に対して均等に配置されている。
なお、エンコーダ8は、透過式のエンコーダであり、図16(b)に示すように、光源部82が照射した光を、明暗格子パターン81を経由して光センサ部20b(受光素子10a)が受光する。
The
The
図17は、本変形例におけるエンコーダ8の構成を示すブロック図である。
図17において、エンコーダ8は、光センサ部20b、スイッチ部2、A/D変換部3、及び信号処理部4dを備えている。ここで、光センサ部20bは、9個の受光素子11a〜19aを有している。本変形例では、磁気センサ部20の代わりに、光源部82及び光センサ部20bを備え、信号処理部4dの構成が、第1の実施形態におけるエンコーダ1と異なる点を除いて、第1の実施形態と同様である。この図において、図2と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of the
In FIG. 17, the
光源部82は、例えば、レーザ光を射出するレーザダイオードなどの発光素子であり、後述するドライバ部44から供給された駆動信号に基づいて、照射光(レーザ光)を明暗格子パターン81に照射する。
The
信号処理部4dは、切り替え制御部41、位置検出部42、及びドライバ部44を備えている。
ドライバ部44は、光源部82の発光を駆動する駆動信号(例えば、駆動電流)を生成し、生成した駆動信号を光源部82に供給する。
The
The driver unit 44 generates a drive signal (for example, drive current) that drives light emission of the
図18は、本変形例における光センサ部20bの出力波形を示す図である。
図18において、波形W11は、例えば、回転子6を1回転させた場合における1個の受光素子10a(例、受光素子11a)の出力波形を示している。波形W11に示すように、各受光素子10aは、回転子6の1回転により明暗格子パターンの明暗の数に等しいm周期(m=10)の周期信号を出力する。
FIG. 18 is a diagram illustrating an output waveform of the
In FIG. 18, a waveform W11 indicates an output waveform of one
また、出力PD1〜PD9は、回転子6が静止している場合における受光素子11a〜19aに対応する出力信号を示している。この場合、信号生成部30は、スイッチ部2が9個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、波形W12に示すようなa周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。ここで、波形W12に示す処理信号は、機械角36°(=360°/10)に対して電気角が360°変位する(1周期変化する)信号である。その後の処理は、第1の実施形態と同様である。
Outputs PD1 to PD9 indicate output signals corresponding to the
このように、エンコーダ8は、ホール素子10(磁気センサ部20)の代わりに受光素子10a(光センサ部20b)を用いている点を除き、基本的な動作は、第1の実施形態におけるエンコーダ1と同様である。したがって、エンコーダ8は、上述したエンコーダ1と同様の効果を奏する。
As described above, the basic operation of the
次に、第4の変形例として、光学式のエンコーダの別の一例を説明する。
<第4の変形例>
第4の変形例では、上述した第3の変形例のエンコーダ8が、スリット83を備える場合の一例を示している。
Next, another example of the optical encoder will be described as a fourth modification.
<Fourth Modification>
In the fourth modification, an example in which the
図19は、第4の変形例によるエンコーダ8aの構成を示す概略構成図である。
ここで、図19(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ8aの正面図を示し、図19(b)は、A−A’線におけるエンコーダ8aの断面図を示している。図19において、図16と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an
Here, FIG. 19A shows a front view of the
また、図19において、エンコーダ8aは、9個の受光素子11a〜19aを有する光センサ部20bがドーナツ状のセンサアレイにより形成されており、受光素子10aが受光する光量を調整するスリット83を備えている。なお、9個の受光素子11a〜19aは、ドーナツ状のセンサアレイの1回転を均等な面積に分割されて形成されている。また、スリット83の透過パターンは、各受光素子10aに1個ずつ形成され、受光素子10aと同様に回転子6の1周に対して均等に配置されている。
また、スリット83は、図19(b)に示すように、明暗格子パターン81と光センサ部20bとの間に配置されている。
この構成により、エンコーダ8aは、上述した第3の変形例のエンコーダ8と同様の位置情報の検出が可能である。したがって、エンコーダ8aは、上述したエンコーダ1と同様の効果を奏する。
In FIG. 19, the
Moreover, the
With this configuration, the
次に、第5の変形例として、光学式のエンコーダの別の一例を説明する。
<第5の変形例>
第5の変形例では、光学式のエンコーダにおいて、上述した第2の変形例のように、m周期が得られる回転子6の変位範囲が、回転子6の全変位範囲(例、1回転)の一部の範囲である場合の一例について説明する。すなわち、第4の変形例では、光センサ部20bの配置範囲が全周でない場合の一例について説明する。
Next, another example of the optical encoder will be described as a fifth modification.
<Fifth Modification>
In the fifth modification example, in the optical encoder, as in the second modification example described above, the displacement range of the
図20は、第5の変形例によるエンコーダ8bの構成を示す概略構成図である。
ここで、図20(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ8bの正面図を示し、図20(b)は、A−A’線におけるエンコーダ8bの断面図を示している。図20において、図16と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an
Here, FIG. 20A shows a front view of the
図20において、エンコーダ8bは、全周で72周期の明暗格子パターン81aを有する回転子6と、光源部82と、8個(n=8)の受光素子11a〜18aと、その受光素子11a〜18aやその他の制御部品を搭載した基板7とを備えている。また、受光素子11a〜18aの全体を示す構成部は、光センサ部20b(センサ部)に対応する。
ここで、8個(n=9)の受光素子11a〜18aは、明暗格子パターン81aの明暗の9周期の範囲(機械角45°の範囲)に、均等に配置されている。この場合、m周期の周期信号は、9周期の周期信号であり、a周期の処理信号は、1周期(|a|=(9−1×8)=1)の処理信号となる。
In FIG. 20, an
Here, the eight (n = 9)
図21は、第5の変形例における光センサ部20bの出力波形を示す図である。
図21において、波形W13は、例えば、回転子6を45°回転させた場合における1個の受光素子10a(例、受光素子11a)の出力波形を示している。波形W13に示すように、各受光素子10aは、回転子6の45°の回転により明暗格子パターン81aの45°範囲の明暗数に等しいm周期(m=9)の周期信号を出力する。
FIG. 21 is a diagram illustrating an output waveform of the
In FIG. 21, a waveform W13 indicates an output waveform of one
また、出力PD1〜PD8は、回転子6が静止している場合における受光素子11a〜18aに対応する出力信号を示している。この場合、信号生成部30は、スイッチ部2が8個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部2から出力する逐次出力信号に基づいて、波形W14に示すようなa周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。ここで、波形W14に示す処理信号は、機械角5°(=360°/72)に対して電気角が360°変位する(1周期変化する)信号である。その後の処理は、第1の実施形態と同様である。
Outputs PD1 to PD8 indicate output signals corresponding to the
このように、光学式のエンコーダにおいても、m周期が得られる回転子6の変位範囲は、回転子6の全変位範囲(例、1回転)に限定されるものではなく、全変位範囲のうちの一部の範囲(例、45°)であってもよい。
Thus, even in the optical encoder, the displacement range of the
次に、第6の変形例として、光学式のエンコーダの別の一例を説明する。
<第6の変形例>
第6の変形例では、上述した第5の変形例のエンコーダ8bが、スリット83を備える場合の一例を示している。
Next, another example of the optical encoder will be described as a sixth modification.
<Sixth Modification>
In the sixth modification, an example in which the
図22は、第6の変形例によるエンコーダ8cの構成を示す概略構成図である。
ここで、図22(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ8cの正面図を示し、図22(b)は、A−A’線におけるエンコーダ8cの断面図を示している。図22において、図20と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 22 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an
Here, FIG. 22A shows a front view of the
また、図22において、エンコーダ8cは、8個の受光素子11a〜18aを有する光センサ部20bが扇状のセンサアレイにより形成されており、受光素子10aが受光する光量を調整する扇状のスリット83を備えている。
また、スリット83は、図22(b)に示すように、明暗格子パターン81aと光センサ部20bとの間に配置されている。
この構成により、エンコーダ8cは、上述した第5の変形例のエンコーダ8bと同様の位置情報の検出が可能である。したがって、エンコーダ8cは、上述したエンコーダ1と同様の効果を奏する。
In FIG. 22, the
Further, as shown in FIG. 22B, the
With this configuration, the
なお、図23は、第6の変形例によるエンコーダ8cの別の構成例を示す概略構成図である。
図23(a)は、エンコーダ8cがレンズ84を備え、光源部82がレンズ84を経由して平行光を明暗格子パターン81aに照射する場合の一例である。
また、図23(b)は、エンコーダ8cに反射型の明暗格子パターン81bを適用した場合の一例を示している。この場合、エンコーダ8cは、反射型の光学式エンコーダに適用した場合の一例を示している。
また、図23(c)は、エンコーダ8cに反射型の明暗格子パターン81bを適用し、さらにレンズ84を備える場合の一例を示している。
FIG. 23 is a schematic configuration diagram illustrating another configuration example of the
FIG. 23A shows an example in which the
FIG. 23B shows an example in which a reflective bright / dark
FIG. 23C shows an example in which a reflection type light / dark
なお、エンコーダ8(8a、8b)についてもエンコーダ8と同様に、レンズ84を備える形態、及び反射型の明暗格子パターン81bを適用する形態が可能である。
このように、エンコーダ8(8a〜8c))は、レンズ84を備える形態であってもよいし、反射型の明暗格子パターン81bを適用する形態であってもよい。
As with the
As described above, the encoder 8 (8a to 8c) may be configured to include the
また、上記の各実施形態では、エンコーダ1(1a〜1f)がロータリエンコーダである場合について説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、リニア式のエンコーダ(リニアエンコーダ)であってもよい。
次に、第7の変形例として、リニア式のエンコーダに適用した場合の変形例について説明する。
In the above embodiments, the encoder 1 (1a to 1f) is a rotary encoder. However, the present invention is not limited to this. For example, a linear encoder (linear encoder) may be used. .
Next, as a seventh modification, a modification when applied to a linear encoder will be described.
<第7の変形例>
図24は、本変形例によるエンコーダ9(9a)の構成を示す概略構成図である。
図24(a)は、第1の実施形態におけるエンコーダ1をリニア式のエンコーダ9(リニアエンコーダ)に適用した場合の一例を示している。
エンコーダ9は、回転子6(円盤61)の代わりにスケール6a(リニアスケール)と、磁石5の代わり直線多極磁石である磁石5cとを備えている。図24(a)では、周期信号の7周期(m=7)が得られるスケール6aの変位範囲L1において、8個(n=8)のホール素子11〜18が均等に配置されている。この場合、m周期の周期信号は、7周期の周期信号であり、a周期の処理信号は、1周期(|a|=(7−1×8)=|−1|)の処理信号となる。
エンコーダ9は、回転子6(円盤61)の代わりにスケール6a(リニアスケール)を用いている点を除き、基本的な動作は、エンコーダ1と同様である。したがって、エンコーダ9は、上述したエンコーダ1と同様の効果を奏する。
<Seventh Modification>
FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the encoder 9 (9a) according to this modification.
FIG. 24A shows an example in which the
The encoder 9 includes a
The basic operation of the encoder 9 is the same as that of the
また、図24(b)は、上記の第1の実施形態におけるエンコーダ1を光学式、且つリニア式のエンコーダ9a(リニアエンコーダ)に適用した場合の一例を示している。
エンコーダ9aは、回転子6(円盤61)の代わりにスケール6a(リニアスケール)と、磁石5の代わりに明暗格子パターン81bとを備えている。また、エンコーダ9aは、ホール素子10(磁気センサ部20)の代わりに、受光素子10a(光センサ部20b)を備えている。なお、スケール6aには、Z軸方向から平行光が照射されている。
図24(b)では、周期信号の7周期(m=7)が得られるスケール6aの変位範囲において、8個(n=8)の受光素子11a〜18aが均等に配置されている。この場合、m周期の周期信号は、7周期の周期信号であり、a周期の処理信号は、1周期(|a|=(7−1×8)=|−1|)の処理信号となる。
FIG. 24B shows an example in which the
The
In FIG. 24B, eight (n = 8)
エンコーダ9aは、回転子6(円盤61)の代わりにスケール6a(リニアスケール)を、ホール素子10(磁気センサ部20)の代わりに受光素子11a〜18a(光センサ部20b)を用いている点を除き、基本的な動作は、エンコーダ1と同様である。したがって、エンコーダ9aは、上述したエンコーダ1と同様の効果を奏する。
The
また、上記の各実施形態において、n個の検出素子(ホール素子10)は、m周期が得られる回転子6の変位範囲に均等に配置されている形態を説明したが、均等に配置されていない形態でもよく、m周期が得られる回転子6の変位範囲のうちの所定の範囲内(一部の範囲)に配置されている形態でもよい。
次に、第8の変形例〜第10の変形例において、n個の検出素子が、m周期が得られる回転子6の変位範囲のうちの所定の範囲内(一部の範囲)に配置されている場合の変形例について説明する。
Further, in each of the above embodiments, the n detection elements (Hall elements 10) have been described as being uniformly arranged in the displacement range of the
Next, in the eighth modification to the tenth modification, n detection elements are arranged within a predetermined range (partial range) of the displacement range of the
<第8の変形例>
第8の変形例は、第3の変形例において、m周期が得られる回転子6の変位範囲のうちの一部の範囲に受光素子10aを配置した場合の一例を示している。
図25は、第8の変形例によるエンコーダ8dの構成を示す概略構成図である。
ここで、図25(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ8dの正面図を示し、図25(b)は、A−A’線におけるエンコーダ8dの断面図を示している。なお、エンコーダ8dは、図25(b)に示すように、反射型の光学式エンコーダであり、第3の変形例と同様の明暗のパターンを有する反射型の明暗格子パターン81cを備えている。
<Eighth Modification>
The eighth modification example shows an example in which the
FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an
Here, FIG. 25A shows a front view of the
図25(a)に示すように、本変形例では、第3の変形例において破線の位置に配置されていた4個の受光素子10aを180°回転させた位置に配置する。これにより、受光素子11a〜19aは、10周期が得られる回転子6の変位範囲(1回転)のうちの一部の範囲に配置されている。なお、この9個の受光素子11a〜19aは、処理信号のa周期(ここでは、1周期)を均等に分割した互いに異なる位相の9個の出力信号が得られるように配置されている。
As shown in FIG. 25A, in this modification, the four
図26は、本変形例における光センサ部20bの出力波形を示す図である。
図26において、波形W15は、例えば、回転子6を1回転させた場合における1個の受光素子10a(例、受光素子11a)の出力波形を示している。また、出力PD1〜PD9は、回転子6が静止している場合における受光素子11a〜19aに対応する出力信号を示している。なお、波形W16は、受光素子11a〜19aを並び順に切り替えて出力した場合を示している。
本変形例では、信号生成部30は、スイッチ部2を切り替える順番を、図26に示すように並び順の1個おきに変更することにより、波形W17に示すようなa周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。
FIG. 26 is a diagram illustrating an output waveform of the
In FIG. 26, a waveform W15 indicates an output waveform of one
In the present modification, the
<第9の変形例>
第9の変形例は、第3の変形例において、m周期が得られる回転子6の変位範囲のうちの一部の範囲に受光素子10aを配置した場合の別の一例を示している。
図27は、第9の変形例によるエンコーダ8eの構成を示す概略構成図である。
<Ninth Modification>
The ninth modification shows another example in the case where the
FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an
ここで、図27(a)は、回転子6の回転軸方向(Z軸方向)から見たエンコーダ8eの正面図を示している。
図27(a)に示すように、本変形例では、第3の変形例において右下の破線の位置に配置されていた3個の受光素子10aを−108°回転させた位置に配置し、第3の変形例において左下の破線の位置に配置されていた3個の受光素子10aを108°回転させた位置に配置する。これにより、受光素子11a〜19aは、10周期が得られる回転子6の変位範囲(1回転)のうちの一部の範囲に配置されている。なお、この9個の受光素子11a〜19aは、処理信号のa周期(ここでは、1周期)を均等に分割した互いに異なる位相の9個の出力信号が得られるように配置されている。
Here, FIG. 27A shows a front view of the
As shown in FIG. 27A, in this modification, the three
また、図27(b)は、本変形例における光センサ部20bの出力波形を示す図である。
図27(b)において、波形W18は、例えば、回転子6を1回転させた場合における1個の受光素子10a(例、受光素子11a)の出力波形を示している。また、出力PD1〜PD9は、回転子6が静止している場合における受光素子11a〜19aに対応する出力信号を示している。なお、波形W19は、受光素子11a〜19aを並び順に切り替えて出力した場合を示している。
本変形例では、信号生成部30は、スイッチ部2を切り替える順番を、図27(b)に示すように変更することにより、波形W20に示すようなa周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。
FIG. 27B is a diagram showing an output waveform of the
In FIG. 27B, a waveform W18 indicates an output waveform of one
In this modification, the
なお、この第8及び第9の変形例は、m周期が10周期である場合である。そのため、明暗格子パターン81cの格子ピッチは、36°(=360/10)である。上述のように、受光素子10aの位置を回転させて配置する場合には、格子ピッチ(36°)の整数倍により回転させる。これにより、受光素子10aの位置が変更されたとしても、受光素子10aにより得られる電気角は変更されない。
The eighth and ninth modifications are cases where the m cycle is 10 cycles. Therefore, the lattice pitch of the light /
<第10の変形例>
第10の変形例は、第8及の変形例と同様の配置を磁気式のリニアエンコーダに適用した場合の一例を示している。
図28は、第10の変形例によるエンコーダ9bの構成を示す概略構成図である。
図28に示すように、エンコーダ9bは、スケール6aの変位範囲L1において、ホール素子10を均等に配置した場合の破線の4つ(ホール素子12、14、16、17)を距離L3だけずらして配置している。ここで、距離L3は、磁極パターンの1ピッチの3倍の距離である。この場合、信号生成部30は、スイッチ部2を切り替える順番を、並び順の1個おきに変更することにより、a周期(a=1)の処理信号(基本波信号)を生成する。
このように、8個のホール素子11〜18を図28に示すように配置することにより、図24(a)のエンコーダ9と同様の処理信号を得ることができる。
<Tenth Modification>
The tenth modification shows an example in which the same arrangement as that of the eighth and modification examples is applied to a magnetic linear encoder.
FIG. 28 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an
As shown in FIG. 28, the
In this way, by arranging the eight
なお、第8の変形例〜第10の変形例を適用した場合、m周期が得られる変位範囲に受光素子10a(ホール素子10)を均等に配置した場合よりも狭い範囲に配置することができる。そのため、光センサ部20b(磁気センサ部20)を小型化することが可能である。
When the eighth modification to the tenth modification are applied, the
なお、上記の各変形例は、第1の実施形態に対して適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上記の各実施形態に対して適用してもよい。
また、上記の各実施形態は、単独で用いる形態を説明したが、上記の各実施形態を組み合わせて用いる形態でもよい。
In addition, although each said modification demonstrated the case where it applied with respect to 1st Embodiment, it is not limited to this, You may apply with respect to said each embodiment.
Moreover, although each said embodiment demonstrated the form used independently, the form used combining said each embodiment may be sufficient.
また、上記の第2の実施形態において、位置検出部42aは、フィルタ部423を備える形態を説明したが、フィルタ部423を備えずに、直接、基本波信号(基準信号)で同期検波を実行して位相を求める形態であってもよいし、他の方式を用いて位相情報を検出する形態であってもよい。
In the second embodiment, the
また、上記の第3の実施形態において、補正部43は、逆フーリエ変換方式において補正する形態を説明したが、第2の実施形態のような位相変調方式において補正を行うことも可能である。例えば、各ホール素子10の出力(fn(θ))に対して、下記の式(19)、式(20)、式(21)のうちのいずれかにより補正された出力SHnを生成することにより、ホール素子10の位置ずれが生じている場合に補正処理を行うことができる。
Further, in the third embodiment, the
ここで、位相値(θ^)は、位置検出部42aによって1つ前(最新)の位置情報として検出された位相値である。
なお、補正部43は、位相差δや要求される精度に応じて、上述の式(19)〜式(21)のうちの1つを選択して補正処理を実行してもよいし、上述の式(19)〜式(21)のうちの予め定められた1つの方式のみを補正処理を実行してもよい。
Here, the phase value (θ ^) is a phase value detected by the
The
また、上記の第1、及び第3〜第5の実施形態において、信号生成部30(30a)は、フーリエ係数の生成処理を含み、フーリエ係数をa周期の処理信号として出力する形態でもよい。また、上記の第2の実施形態において、信号生成部30は、フィルタによる処理を含み、フィルタの出力信号をa周期の処理信号として出力する形態でもよい。
Moreover, in said 1st and 3rd-5th embodiment, the signal production | generation part 30 (30a) may include the production | generation process of a Fourier coefficient, and the form which outputs a Fourier coefficient as a process signal of a period may be sufficient. Moreover, in said 2nd Embodiment, the
また、上記の第4の実施形態において、ゲイン調整部50を各ホール素子10とスイッチ部2との間に備える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ゲイン調整部50をスイッチ部2とA/D変換部3との間に備える形態でもよいし、A/D変換部3によりデジタル化した後で信号レベルを調整する形態でもよい。スイッチ部2以降に出力信号において、各ホール素子10の信号レベルを調整した場合、シリアル(直列的)に処理することができるので、ゲイン調整部50の構成を縮小することができる。
また、信号レベルを調整する調整部の一例として、ゲイン調整型アンプを用いる形態を説明したが、ホール素子10の駆動電圧(光学式の場合には光源部82の駆動電流)を調整する形態でもよい。
In the fourth embodiment, the
In addition, as an example of the adjustment unit that adjusts the signal level, the form using the gain adjustment type amplifier has been described. Good.
また、上記の各実施形態において、切り替え制御部41は、一例として、ホール素子10の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、切り替え制御部41は、回転の影響を受け難い所定の順番によって、ホール素子10の出力信号を切り替える形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、A/D変換部3(3A,3B)をスイッチ部2(2A,2B)の後段に備える形態を説明したが、スイッチ部2(2A,2B)の前段において、各ホール素子10の個別のA/D変換部3を備える形態でもよい。
Further, in each of the above embodiments, the switching
In each of the above embodiments, the A / D conversion unit 3 (3A, 3B) has been described as being provided at the subsequent stage of the switch unit 2 (2A, 2B). In another embodiment, each
また、第6の実施形態において、駆動装置DRの一例として、ロータリ式のエンコーダ1(1a〜1d)を備え、回転子6を回転させるモータ装置の場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、駆動装置DRは、上述したリニア式のエンコーダ9(9a)を備え、スケール6aが接続されたステージを駆動するステージ装置であってもよいし、例えば、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などであってもよい。
Further, in the sixth embodiment, as an example of the driving device DR, the case of the motor device that includes the rotary encoder 1 (1a to 1d) and rotates the
また、上記の各実施形態において、信号処理部4(4a〜4c)の各部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリ及びCPUを備えて、プログラムによって実現されてもよい。 In each of the above-described embodiments, each unit of the signal processing unit 4 (4a to 4c) may be realized by dedicated hardware, and includes a memory and a CPU, and is realized by a program. Also good.
上述のエンコーダ1(1a〜1f)は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したエンコーダ1(1a〜1f)の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The above-described encoder 1 (1a to 1f) has a computer system therein. The processing steps of the encoder 1 (1a to 1f) described above are stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above processing is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,8,8a,8b,8c,8d,8e,9,9a,9b…エンコーダ、6…回転子、6a…スケール、10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,111,112,112,113,114,115,116,117,118,121,122,122,123,124,125,126,127,128,129…ホール素子、10a,11a,12a,13a,14a,15a,16a,17a,18a,19a…受光素子、21,22・・・センサ群、30,30a…信号生成部、42,42a,42b,42c…位置検出部、43…補正部、50…ゲイン調整部、DR…駆動装置、MTR…モータ 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 9, 9a, 9b ... encoder, 6 ... rotor, 6a ... scale, 10, 11, 12, 13 , 14, 15, 16, 17, 18, 19, 111, 112, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 121, 122, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129 ... Hall element, 10a, 11a, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a, 17a, 18a, 19a ... Light receiving element, 21, 22 ... Sensor group, 30, 30a ... Signal generator, 42, 42a, 42b, 42c ... position detection unit, 43 ... correction unit, 50 ... gain adjustment unit, DR ... drive device, MTR ... motor
Claims (15)
前記n個の検出素子が出力する前記n個の出力信号に基づいて前記a周期の処理信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成した前記a周期の処理信号に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する検出部と
を備えることを特徴とするエンコーダ。 N detection elements that output a periodic signal according to position information of the driven body, and in a displacement range of the driven body in which m periods (where m is an integer of 2 or more) of the periodic signal are obtained. n detection elements arranged so as to obtain n output signals having different phases obtained by dividing a period (where | a | = (m−k × n), k is an integer of 1 or more); ,
A signal generator that generates the processing signal of the period a based on the n output signals output by the n detection elements;
An encoder comprising: a detection unit configured to detect position information of the driven body based on the processing signal of the period a generated by the signal generation unit.
ことを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein the m period is larger than half of the n.
前記m周期が得られる前記被駆動体の変位範囲に均等に配置されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンコーダ。 The n detection elements are:
The encoder according to claim 1 or 2, wherein the encoder is equally arranged in a displacement range of the driven body in which the m period is obtained.
前記m周期が得られる前記被駆動体の変位範囲において互いに位相差が均等である前記n個の出力信号が得られるように配置されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The n detection elements are:
4. The arrangement according to claim 1, wherein the n output signals having the same phase difference are obtained in a displacement range of the driven body in which the m period is obtained. 5. An encoder according to claim 1.
前記m周期が得られる前記被駆動体の変位範囲のうちの所定の範囲内に配置されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The n detection elements are:
The encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the encoder is disposed within a predetermined range of a displacement range of the driven body from which the m period is obtained.
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The encoder according to claim 1, wherein the m period is equal to the number of cycles of the periodic signal in a displacement range of the driven body.
前記a周期の処理信号と、前記処理信号の基準信号との位相の変位として、前記位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The detector is
The encoder according to any one of claims 1 to 6, wherein the position information is detected as a phase shift between the processing signal of the period a and a reference signal of the processing signal.
前記a周期の処理信号に基づいて前記a周期に対応する次数のフーリエ係数を生成し、生成した前記フーリエ係数に基づいて前記被駆動体の位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The detector is
The Fourier coefficient of the order corresponding to the a cycle is generated based on the processing signal of the a cycle, and the position information of the driven body is detected based on the generated Fourier coefficient. The encoder according to claim 6.
前記n個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力する切り替え部を備え、前記切り替え部から出力する逐次出力信号に基づいて、前記a周期の処理信号を生成する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The signal generator is
A switching unit that sequentially switches and outputs the n output signals in a predetermined order, and generates the processing signal of the period a based on the sequential output signal output from the switching unit. The encoder according to any one of claims 1 to 8.
前記検出部は、
前記補正部によって生成された前記補正された出力情報に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The phase difference between the N phase signals and the n output signals, and the n output signals, with N phase signals (where N = n) obtained by equally dividing the period a as reference signals. And a correction unit that corrects the n output signals so that the n output signals become the N phase signals, and generates corrected output information.
The detector is
The encoder according to any one of claims 1 to 9, wherein position information of the driven body is detected based on the corrected output information generated by the correction unit.
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The encoder according to any one of claims 1 to 10, further comprising an adjustment unit that adjusts a signal level of the n output signals output from the n detection elements.
前記所定の変位範囲において、前記a周期としてa1周期を均等に分割した互いに異なる位相のn1個の出力信号が、前記第1のパターンに基づいて得られるように配置されているn1個の検出素子を前記n個の検出素子として有する第1の検出素子群と、
前記所定の変位範囲において、前記a周期としてa2周期を均等に分割した互いに異なる位相のn2個の出力信号が、前記第2のパターンに基づいて得られるように配置されているn2個の検出素子を前記n個の検出素子として有する第2の検出素子群と、
を備え、
前記信号生成部は、
前記第1の検出素子群が出力する前記n1個の出力信号に基づいて前記a1周期の処理信号を生成するとともに、前記第2の検出素子群が出力する前記n2個の出力信号に基づいて前記a2周期の処理信号を生成し、
前記検出部は、
前記信号生成部によって生成した前記a1周期の処理信号及び前記a2周期の処理信号に基づいて、前記被駆動体の絶対位置を示す前記位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のエンコーダ。 A first pattern in which a periodic signal of m1 period is obtained as the periodic signal of m period in a predetermined displacement range of the driven body, and a periodic signal of m2 period different from the m1 period are used as the periodic signal of m period. A sign plate having a second pattern obtained;
N1 detection elements arranged so that n1 output signals having different phases obtained by equally dividing the a1 period as the a period in the predetermined displacement range are obtained based on the first pattern. A first detection element group having n as the n detection elements;
In the predetermined displacement range, n2 detection elements are arranged so that n2 output signals having different phases obtained by equally dividing the a2 period as the a period are obtained based on the second pattern. A second detection element group having n as the n detection elements;
With
The signal generator is
Based on the n1 output signals output from the first detection element group, the processing signal of the a1 period is generated, and based on the n2 output signals output from the second detection element group, a2 period processing signal is generated,
The detector is
The position information indicating the absolute position of the driven body is detected based on the a1 period processing signal and the a2 period processing signal generated by the signal generation unit. The encoder according to any one of 11.
ことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The encoder according to any one of claims 1 to 12, wherein the signal generation unit generates the processing signal of the a cycle using aliasing based on the m cycles and the n.
ことを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のエンコーダ。 The signal generation unit generates the processing signal of the a cycle from the m output signals of the m cycles of the periodic signal by using aliasing. The encoder according to item.
前記被駆動体を駆動する駆動部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。 The encoder according to any one of claims 1 to 14,
A drive unit for driving the driven body;
A drive device comprising:
Priority Applications (1)
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