JP2016003947A - エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化が可能なエンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置を提供する。
【解決手段】動力伝達部を介して連結された入力軸及び出力軸の一方である第１軸に取り付けられ、第１パターンを有する第１スケールと、入力軸及び出力軸の他方である第２軸に取り付けられ、第２パターンを有し、第１光を透過する光透過部が形成された第２スケールと、光透過部を透過し、第１パターンを介した第１光を検出する第１検出部と、第２パターンを介した第２光を検出する第２検出部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置に関する。

エンコーダ装置は、モータ装置などの各種の駆動装置に利用されている。このようなエンコーダ装置として、例えば入力軸の回転情報を検出する第１エンコーダと、出力軸の回転情報を検出する第２エンコーダとを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１７７９０５号公報

近年、エンコーダ装置の薄型化が求められている。しかしながら、特許文献１に記載のエンコーダ装置は、２つのエンコーダが回転軸の軸線方向に２段に配置され、各々光源と受光部とで軸線方向にスケールを挟む構成であるため、軸線方向にその分のスペースが必要となり、薄型化が困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明は、薄型化が可能なエンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に従えば、動力伝達部を介して連結された入力軸及び出力軸の一方である第１軸に取り付けられ、第１パターンを有する第１スケールと、入力軸及び出力軸の他方である第２軸に取り付けられ、第２パターンを有し、第１光を透過する光透過部が形成された第２スケールと、光透過部を透過し、第１パターンを介した第１光を検出する第１検出部と、第２パターンを介した第２光を検出する第２検出部とを備えるエンコーダ装置が提供される。

本発明の第２態様に従えば、本発明の第１態様に従うエンコーダ装置と、入力軸にトルクを供給する駆動部と、出力軸から出力された情報を使って駆動部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。

本発明の第３態様に従えば、移動物体と、移動物体を移動させる駆動装置と、を備え、駆動装置として、本発明の第２態様に従う駆動装置が用いられるステージ装置が提供される。

本発明の第４態様に従えば、移動物体と、移動物体を移動させる駆動装置と、を備え、駆動装置として、本発明の第２態様に従う駆動装置が用いられるロボット装置が提供される。

本発明の態様によれば、薄型化が可能なエンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るエンコーダ装置の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るエンコーダ装置の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るエンコーダ装置の一例を示す図である。 変形例に係るエンコーダ装置の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）はエンコーダ装置の動作の一例を示す図である。 開口部のパターンの一例を示す図である。 実施形態に係る駆動装置の一例を示す図である。 （ａ）は実施形態に係るステージ装置の一例を示す図であり、（ｂ）は実施形態に係るロボット装置の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るエンコーダ装置１００の一例を示す図である。
図１に示すように、エンコーダ装置１００は、第１エンコーダ１０と、第２エンコーダ２０と、制御部３０とを備えている。エンコーダ装置１００は、減速機などの動力伝達部１０２を介して連結された入力軸（第２軸）ＳＦ１及び出力軸（第１軸）ＳＦ２の回転に関する情報を検出する。入力軸ＳＦ１は、モータ装置などの駆動源１０１からの回転力を受けて回転する。入力軸ＳＦ１の回転は、動力伝達部１０２を介して出力軸ＳＦ２に伝達される。

入力軸ＳＦ１は、例えば中空状に形成されている。出力軸ＳＦ２は、例えば中実状に形成されており、入力軸ＳＦ１の内部に配置されている。入力軸ＳＦ１と出力軸ＳＦ２とは、共通の回転軸ＡＸの軸線周りに回転するように配置されている。出力軸ＳＦ２の反負荷側端部は、入力軸ＳＦ１の反負荷側端部から突出している。

第１エンコーダ１０は、入力軸ＳＦ１の回転に関する入力軸情報を検出する。入力軸情報は、入力軸ＳＦ１の角度位置、角速度、及び角加速度を含む。第１エンコーダ１０は、例えば光学式のエンコーダである。第１エンコーダ１０は、スケール（第２スケール）１１と、発光部１２と、検出部（第２検出部）１３とを有している。

スケール１１は、入力軸ＳＦ１のうち駆動源１０１の反負荷側の端部に取り付けられている。スケール１１は、入力軸ＳＦ１と一体で回転する。スケール１１は、入力軸ＳＦ１と同軸の環状に形成されている。スケール１１には、パターン（第２パターン）１４が形成されている。パターン１４は、入力軸ＳＦ１の周方向に沿って形成されている。パターン１４は、例えば光透過パターンである。パターン１４は、図１（ｂ）に示すように、インクリメンタルパターン１４ａとアブソリュートパターン１４ｂとを含んでいる。インクリメンタルパターン１４ａは、光透過部と遮光部とが回転方向に沿って等しいピッチで形成される。アブソリュートパターン１４ｂは、回転方向における光透過部の寸法がＭ系列に従うように設定される。インクリメンタルパターン１４ａとアブソリュートパターン１４ｂとは、それぞれスケール１１の外周に沿って配置されている。

発光部１２は、検出光（第２光）Ｌ１を射出する。発光部１２としては、例えばＬＥＤなどの発光素子が用いられる。発光部１２は、例えば所定波長（第１波長）のＬＥＤ光を射出可能である。発光部１２は、筐体４０の平面部４１ａ（後述）に配置されており、例えば回転軸ＡＸの軸線方向に沿って検出光Ｌ１を射出する。

検出部１３は、パターン１４を介した検出光Ｌ１を検出する。検出部１３は、受光部１５及び入力軸基板１６を有している。受光部１５は、入力軸基板１６に設けられ、入力軸基板１６に形成される不図示の回路等に接続される。受光部１５は、パターン１４を介した検出光Ｌ１を受光し、電気信号に変換して出力する。この出力結果は、例えば不図示の出力器等を介して制御部３０に送信される。受光部１５として、例えばフォトダイオードの受光素子が用いられている。入力軸基板１６は、例えば後述する出力軸基板２６上に設けられている。なお、入力軸基板１６が出力軸基板２６とは別体で設けられてもよい。

また、スケール１１には、光透過部１７が設けられている。光透過部１７は、後述の発光部２２から射出される検出光Ｌ２を透過可能な材料を用いて形成されている。このような材料としては、例えばガラスや樹脂などが挙げられる。光透過部１７は、スケール１１上でパターン１４の内側に設けられ、回転軸ＡＸを中心とした円環状に形成されている。

続いて、第２エンコーダ２０は、出力軸ＳＦ２の回転に関する出力軸情報を検出する。出力軸情報は、出力軸ＳＦ２の角度位置、角速度、及び角加速度を含む。第２エンコーダ２０は、例えば第１エンコーダ１０と同様、光学式のエンコーダである。第２エンコーダ２０は、スケール（第１スケール）２１と、発光部２２と、検出部（第１検出部）２３とを有している。

スケール２１は、出力軸ＳＦ２のうち駆動源１０１の反負荷側の端部に取り付けられている。スケール２１は、出力軸ＳＦ２と一体で回転する。スケール２１は、出力軸ＳＦ２と同軸の環状に形成されている。スケール２１には、パターン（第１パターン）２４が形成されている。パターン２４は、スケール２１の外周に沿って形成されている。パターン２４は、第１エンコーダ１０のパターン１４と同様、例えば光透過パターンである。パターン２４は、図１（ｂ）に示すように、インクリメンタルパターン２４ａとアブソリュートパターン２４ｂとを含んでいる。インクリメンタルパターン２４ａは、光透過部と遮光部とが回転方向に沿って等しいピッチで形成される。アブソリュートパターン２４ｂは、回転方向における光透過部の寸法がＭ系列に従うように設定される。インクリメンタルパターン２４ａとアブソリュートパターン２４ｂとは、それぞれスケール２１の外周に沿って配置されている。第２エンコーダ２０のパターン２４は、第１エンコーダ１０のパターン１４に対して、回転軸ＡＸの軸線方向に並んで配置される。

回転軸ＡＸの軸線方向視において、図１（ｂ）に示すように、スケール２１は、光透過部１７を覆う寸法（径）に形成されている。また、パターン２４は、回転軸ＡＸの軸線方向視において、光透過部１７と重なる位置に配置されている。スケール１１とスケール２１との間には、発光部や受光部等は配置されていない。このため、スケール２１は、回転軸ＡＸの軸線方向について、スケール１１に対して近接して配置可能となっている。

発光部２２は、検出光（第１光）Ｌ２を射出する。発光部２２としては、例えばＬＥＤなどの発光素子が用いられる。発光部２２は、例えば所定波長（第１波長）のＬＥＤ光を射出可能である。なお、検出光Ｌ２の波長は、検出光Ｌ１の波長と異なってもよく、同一であってもよい。発光部２２は、第１エンコーダ１０の発光部１２と同様、筐体４０の平面部４１ａに配置されている。このように、第１エンコーダ１０の発光部１２と、第２エンコーダ２０の発光部２２とが同一平面上に配置されているため、回転軸ＡＸの軸線方向のスペースが少なく済み、エンコーダ装置１００の薄型化が可能となる。発光部２２は、例えば回転軸ＡＸの軸線方向に沿って検出光Ｌ２を射出する。

発光部２２は、回転軸ＡＸの軸線方向視において、光透過部１７及びパターン２４に重なる位置に配置されている。また、発光部２２は、回転軸ＡＸの軸線方向視において、検出部２３と重なる位置に配置されている。したがって、発光部２２と、光透過部１７と、パターン２４と、検出部２３とは、回転軸ＡＸの軸線方向視において重なる位置に配置される。この場合、図１（ａ）に示すように、発光部２２から射出される検出光Ｌ２は、光透過部１７を透過してパターン２４に到達し、パターン２４を介して検出部２３に到達することになる。

検出部２３は、パターン２４を介した検出光Ｌ２を検出する。検出部２３は、受光部２５及び出力軸基板２６を有している。受光部２５は、出力軸基板２６に設けられ、出力軸基板２６に形成される不図示の回路等に接続される。受光部２５は、パターン２４を介した検出光Ｌ２を受光し、電気信号に変換して出力する。この出力結果は、例えば不図示の出力器等を介して制御部３０に送信される。受光部２５として、例えばフォトダイオードの受光素子が用いられている。出力軸基板２６は、筐体４０の端面（図１（ａ）の上端面）に取り付けられている。

また、筐体４０は、スケール１１及びスケール２１を囲うように円筒状に形成されている。筐体４０は、駆動源１０１のケーシングなどに固定される。筐体４０のうち駆動源１０１側の端部には、段部４１が形成されている。段部４１は、筐体４０の内周面が内側に突出するように形成される。段部４１には、平面部４１ａが形成されている。平面部４１ａは、スケール１１及びスケール２１に対向される。

上記のエンコーダ装置１００を駆動源１０１等に装着する場合、例えば駆動源１０１側に回転軸ＡＸを基準としたインローを配置しておき、このインローを基準として組み立てを行ってもよい。これにより、各部を取り付ける際には、インローに沿って装着していくことで、位置合わせを別途行うことなく組み立てるだけで位置を合わせることができる。なお、他の手法によってエンコーダ装置１００を装着してもよい。

上記のように構成されたエンコーダ装置１００では、駆動源１０１が回転すると、駆動源１０１の回転を受けて入力軸ＳＦ１が回転する。これにより、入力軸ＳＦ１と一体でスケール１１が回転する。制御部３０は、発光部１２から検出光Ｌ１を射出させる。検出光Ｌ１は、スケール１１のパターン１４（インクリメンタルパターン１４ａ及びアブソリュートパターン１４ｂ）を介して受光部１５に到達する。受光部１５では、パターン１４を介した検出光Ｌ１が受光され、光量に応じた電気信号が出力される。スケール１１の回転によってパターン１４が移動するため、検出光Ｌ１の照射部分でパターン１４が変化し、受光部１５によって受光される検出光Ｌ１の光量が変化する。制御部３０は、受光部１５から出力された電気信号に基づいて光量の変化を検出し、入力軸ＳＦ１の入力軸情報を検出する。

また、入力軸ＳＦ１が回転することにより、この回転が動力伝達部１０２を介して出力軸ＳＦ２に伝達され、出力軸ＳＦ２が回転する。出力軸ＳＦ２が回転することにより、出力軸ＳＦ２と一体でスケール２１が回転する。制御部３０は、発光部２２から検出光Ｌ２を射出させる。検出光Ｌ２は、スケール１１の光透過部１７を透過してパターン２４（インクリメンタルパターン２４ａ及びアブソリュートパターン２４ｂ）に到達し、パターン２４を介して受光部２５に到達する。受光部２５では、パターン２４を介した検出光Ｌ２が受光され、光量に応じた電気信号が出力される。スケール２１の回転によってパターン２４が移動するため、検出光Ｌ２の照射部分でパターン２４が変化し、受光部２５によって受光される検出光Ｌ２の光量が変化する。制御部３０は、受光部２５から出力された電気信号に基づいて光量の変化を検出し、出力軸ＳＦ２の出力軸情報を検出する。

以上のように、本実施形態によれば、発光部２２から射出される検出光Ｌ２が、スケール１１の一部に設けられる光透過部１７を透過して検出部２３に到達する構成であるため、例えばスケール１１とスケール２１との間に発光部２２を配置せず、スケール１１よりも駆動源１０１側に発光部２２を配置する構成が実現可能となる。そのため、スケール１１とスケール２１とを近づけて配置することができる。これにより、薄型化が可能なエンコーダ装置１００を提供することができる。

［第２実施形態］
図２は、第２実施形態に係るエンコーダ装置２００の一例を示す図である。
図２に示すように、エンコーダ装置２００は、第１エンコーダ２１０と、第２エンコーダ２２０と、制御部３０とを備えている。本実施形態では、第１エンコーダ２１０の構成と第２エンコーダ２２０の一部の構成が第１実施形態とは異なっているため、この相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、第１実施形態と同一の符号を付すこととし、説明を省略あるいは簡略化する。

第１エンコーダ２１０は、スケール（第２スケール）２１１と、発光部１２と、検出部（第２検出部）２１３とを有している。本実施形態では、スケール２１１が、回転部材２１１ａと連結部材２１１ｂとを有する構成となっている。また、回転部材２１１ａは、連結部材２１１ｂを介して、入力軸ＳＦ１のうち駆動源１０１の反負荷側の端部に取り付けられている。

回転部材２１１ａは、連結部材２１１ｂの周縁部に固定されている。回転部材２１１ａは、連結部材２１１ｂと共に、入力軸ＳＦ１と一体で回転する。回転部材２１１ａは、入力軸ＳＦ１と同軸の環状に形成されており、回転軸ＡＸの軸方向に貫通する貫通穴２１１ａを有している。回転部材２１１ａは、第２エンコーダ２２０のスケール２１の外側に配置される。回転部材２１１ａは、スケール２１と同一平面に配置されている。回転部材２１１ａには、パターン（第２パターン）１４が形成されている。このパターン１４は、第２エンコーダ２２０のスケール２１に形成されるパターン２４と同一平面に配置される。

連結部材２１１ｂは、入力軸ＳＦ１の反負荷側の端部に取り付けられている。連結部材２１１ｂは、入力軸ＳＦ１と同軸の環状に形成され、第２エンコーダ２２０の発光部２２から射出される検出光Ｌ２を透過可能な材料を用いて形成されている。連結部材２１１ｂは、回転軸ＡＸの軸線方向視において、連結部材２１１ｂは、回転部材２１１ａの貫通穴２１１ａと入力軸ＳＦ１との間を塞ぐように配置されている。なお、第２エンコーダ２２０のスケール２１は、貫通穴２１１ａと連結部材２１１ｂとで囲まれる部分に配置される。

また、連結部材２１１ｂは、第２エンコーダ２２０のスケール２１と発光部２２との間に配置されている。また、連結部材２１１ｂは、回転軸ＡＸの軸線方向視において、スケール２１のパターン２４を覆うように形成されている。なお、連結部材２１１ｂは、全体が検出光Ｌ２を透過可能に形成されてもよいし、スケール２１のパターン２４に重なる領域が部分的に検出光Ｌ２を透過可能であってもよい。

また、第１エンコーダ２１０の検出部２１３は、受光部２１５を有している。受光部２１５は、筐体４０の端面（図２（ａ）の上端面）に配置された基板５０の内面５０ａに配置されている。また、第２エンコーダ２２０の検出部２２３は、受光部２２５を有している。受光部２２５は、基板５０の内面５０ａに配置されている。このように、第１エンコーダ２１０の受光部２１５及び第２エンコーダ２２０の受光部２２５は、基板５０の同一面である内面５０ａに配置される。このため、受光部２１５及び受光部２２５に接続される回路等を基板５０にまとめて形成することができる。

本実施形態によれば、発光部２２から射出される検出光Ｌ２は、連結部材２１１ｂを透過してパターン２４に到達し、パターン２４を介して検出部２３に到達することになる。これにより、発光部１２と発光部２２とを、例えば同一平面に配置させることができるため、薄型化が可能なエンコーダ装置２００を提供することができる。また、本実施形態では、連結部材２１１ｂを介して回転部材２１１ａを入力軸ＳＦ１に固定することにより、回転部材２１１ａのパターン１４とスケール２１のパターン２４とを同一平面に配置することができる。これにより、第１実施形態に比べて、より薄型化が可能となる。

［第３実施形態］
図３は、第３実施形態に係るエンコーダ装置３００の一例を示す図である。
図３に示すように、エンコーダ装置３００は、第１エンコーダ３１０と、第２エンコーダ３２０と、制御部３０とを備えている。本実施形態では、第１エンコーダ３１０が出力軸ＳＦ２の出力軸情報を検出し、第２エンコーダ３２０が入力軸ＳＦ１の入力軸情報を検出する点で、上記実施形態とは異なっているため、この相違点を中心に説明する。なお、制御部３０や筐体４０等、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すこととし、説明を省略あるいは簡略化する。

第１エンコーダ３１０は、スケール（第１スケール）３１１と、発光部３１２と、検出部（第１検出部）３１３とを有している。
スケール３１１は、出力軸ＳＦ２のうち駆動源１０１の反負荷側の端部に取り付けられている。スケール３１１は、出力軸ＳＦ２と一体で回転する。スケール３１１は、出力軸ＳＦ２と同軸の環状に形成されている。スケール３１１には、パターン（第１パターン）３１４が形成されている。パターン３１４は、出力軸ＳＦ２の周方向に沿って形成されている。パターン３１４は、例えば光透過パターンである。パターン３１４は、図３（ｂ）に示すように、インクリメンタルパターン３１４ａとアブソリュートパターン３１４ｂとを含んでいる。インクリメンタルパターン３１４ａとアブソリュートパターン３１４ｂとは、それぞれスケール１１の外周に沿って配置されている。

発光部３１２は、検出光（第１光）Ｌ１を射出する。発光部３１２は、例えば所定波長（第１波長）のＬＥＤ光を射出可能である。発光部３１２は、筐体４０の端面（図３（ａ）の上端面）に配置された基板５０の内面５０ａに設けられている。発光部３１２は、例えば回転軸ＡＸの軸線方向に沿って検出光Ｌ１を射出する。本実施形態では、発光部３１２が基板５０側から駆動源１０１側へ検出光Ｌ１を射出するようになっている。

検出部３１３は、パターン３１４を介した検出光Ｌ１を検出する。検出部３１３は、受光部３１５及び出力軸基板３１６を有している。受光部３１５は、出力軸基板３１６に設けられ、出力軸基板３１６に形成される不図示の回路等に接続される。受光部３１５は、パターン３１４を介した検出光Ｌ１を受光し、電気信号に変換して出力する。この出力結果は、例えば制御部３０に送信される。出力軸基板３１６は、筐体４０の平面部４１ａに配置されている。なお、受光部３１５が平面部４１ａに直接取り付けられてもよい。

また、スケール１１には、光透過部３１７が設けられている。光透過部３１７は、後述の検出部３２３から射出される検出光Ｌ２を透過可能な材料を用いて形成されている。このような材料としては、例えばガラスや樹脂などが挙げられる。光透過部３１７は、スケール３１１上でパターン３１４の内側に設けられ、回転軸ＡＸを中心とした円環状に形成されている。

続いて、第２エンコーダ３２０は、入力軸（第２軸）ＳＦ１の回転に関する入力軸情報を検出する。入力軸情報は、入力軸ＳＦ１の角度位置、角速度、及び角加速度を含む。第２エンコーダ３２０は、例えば第１エンコーダ３１０と同様、光学式のエンコーダである。第２エンコーダ３２０は、スケール（第２スケール）３２１と、発光部３２２と、検出部（第２検出部）３２３とを有している。

スケール３２１は、入力軸ＳＦ１のうち駆動源１０１の反負荷側の端部に取り付けられている。スケール３２１は、入力軸ＳＦ１と一体で回転する。スケール３２１は、入力軸ＳＦ１と同軸の環状に形成されている。スケール３２１には、パターン（第２パターン）３２４が形成されている。パターン３２４は、スケール３２１の外周に沿って形成されている。パターン３２４は、第１エンコーダ３１０のパターン３１４と同様、例えば光透過パターンである。パターン３２４は、図３（ｂ）に示すように、インクリメンタルパターン３２４ａとアブソリュートパターン３２４ｂとを含んでいる。インクリメンタルパターン３２４ａとアブソリュートパターン３２４ｂとは、それぞれスケール３２１の外周に沿って配置されている。第２エンコーダ３２０のパターン３２４は、第１エンコーダ３１０のパターン３１４に対して、回転軸ＡＸの軸線方向に並んで配置される。

回転軸ＡＸの軸線方向視において、図３（ｂ）に示すように、スケール３２１は、光透過部３１７を覆う寸法（径）に形成されている。また、パターン３２４は、回転軸ＡＸの軸線方向視において、光透過部３１７と重なる位置に配置されている。スケール３１１とスケール３２１との間には、発光部や受光部等は配置されていない。このため、スケール３２１は、回転軸ＡＸＺの軸線方向について、スケール３１１に対して近接して配置可能である。

発光部３２２は、検出光（第２光）Ｌ２を射出する。発光部３２２は、例えば所定波長（第２波長）のＬＥＤ光を射出可能である。なお、検出光Ｌ２の波長は、検出光Ｌ１の波長と異なってもよく、同一であってもよい。発光部３２２は、第１エンコーダ３１０の発光部３１２と同様、基板５０の内面５０ａに配置されている。このように、第１エンコーダ３１０の発光部３１２と、第２エンコーダ３２０の発光部３２２とは、同一平面上に配置されている。発光部３２２は、例えば回転軸ＡＸの軸線方向に沿って検出光Ｌ２を射出する。本実施形態では、発光部３２２が基板５０側から駆動源１０１側へ検出光Ｌ２を射出するようになっている。

発光部３２２は、回転軸ＡＸの軸線方向視において、光透過部３１７及びパターン３２４に重なる位置に配置されている。この場合、図３（ａ）に示すように、発光部３２２から射出される検出光Ｌ２は、光透過部３１７を透過してパターン３２４に到達し、パターン３２４を介して検出部３２３に到達することになる。

検出部３２３は、パターン３２４を介した検出光Ｌ２を検出する。検出部３２３は、受光部３２５及び出力軸基板３２６を有している。受光部３２５は、出力軸基板３２６に設けられ、出力軸基板３２６に形成される不図示の回路等に接続される。受光部３２５は、パターン３２４を介した検出光Ｌ２を受光し、電気信号に変換して出力する。この出力結果は、例えば制御部３０に送信される。出力軸基板３２６は、筐体３４０の平面部４１ａに取り付けられている。なお、受光部３２５が平面部４１ａに直接取り付けられてもよい。

上記のように構成されたエンコーダ装置３００では、駆動源１０１が回転すると、駆動源１０１の回転を受けて入力軸ＳＦ１が回転する。これにより、入力軸ＳＦ１と一体でスケール３２１が回転する。制御部３０は、発光部３２２から検出光Ｌ２を射出させる。検出光Ｌ２は、スケール３１１の光透過部３１７を透過してパターン３２４（インクリメンタルパターン３２４ａ及びアブソリュートパターン３２４ｂ）に到達し、パターン４２４を介して受光部３２５に到達する。受光部３２５では、パターン３２４を介した検出光Ｌ２を受光し、電気信号に変換する。スケール３２１の回転によってパターン３２４が移動するため、検出光Ｌ２の照射部分でパターン３２４が変化し、受光部３２５によって受光される検出光Ｌ２の光量が変化する。制御部３０は、受光部３２５から出力された電気信号に基づいて光量の変化を検出し、入力軸ＳＦ１の入力軸情報を検出する。

また、入力軸ＳＦ１が回転することにより、この回転が動力伝達部１０２を介して出力軸ＳＦ２に伝達され、出力軸ＳＦ２が回転する。出力軸ＳＦ２が回転することにより、出力軸ＳＦ２と一体でスケール３１１が回転する。制御部３０は、発光部３１２から検出光Ｌ１を射出させる。検出光Ｌ１は、スケール３１１のパターン３１４（インクリメンタルパターン３１４ａ及びアブソリュートパターン３１４ｂ）を介して受光部３１５に到達する。受光部３１５では、パターン３１４を介した検出光Ｌ１を受光し、電気信号に変換され、制御部３０に出力される。スケール３１１の回転によってパターン３１４が移動するため、検出光Ｌ１の照射部分でパターン３１４が変化し、受光部３１５によって受光される検出光Ｌ１の光量が変化する。制御部３０は、受光部３１５から出力された電気信号に基づいて光量の変化を検出し、出力軸ＳＦ２の出力軸情報を検出する。

以上のように、本実施形態によれば、検出部３２３が、光透過部３１７を透過してパターン３２４を介した検出光Ｌ２を検出するため、発光部３１２と発光部３２２とを、例えば同一平面に配置させることができる。これにより、薄型化が可能なエンコーダ装置３００を提供することができる。

［変形例］
次に、変形例を説明する。
上記第１実施形態では、発光部２２から射出される検出光Ｌ２を透過する光透過部１７がガラスや樹脂などによって中実状に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、光透過部１７が開口部であってもよい。この場合、スケール１１のうち光透過部１７の内側と外側とが接続されている必要がある。

図４は、変形例に係るエンコーダ装置１００Ａの一例を示す斜視図である。
図４に示すように、エンコーダ装置１００Ａにおいて、第２エンコーダ２０Ａのスケール２１Ａには、パターン２４Ａが形成されている。パターン２４Ａは、外周側パターン２７と、内周側パターン２８とを有している。

外周側パターン２７は、インクリメンタルパターン２７ａとアブソリュートパターン２７ｂとを有している。インクリメンタルパターン２７ａ及びアブソリュートパターン２７ｂは、それぞれ円環状に形成されている。外周側パターン２７では、インクリメンタルパターン２７ａが外側に形成され、アブソリュートパターン２７ｂが内側に形成されている。

内周側パターン２８は、インクリメンタルパターン２８ａとアブソリュートパターン２８ｂとを有している。インクリメンタルパターン２８ａ及びアブソリュートパターン２８ｂは、それぞれ円環状に形成されている。内周側パターン２８では、インクリメンタルパターン２８ａが内側に形成され、アブソリュートパターン２８ｂが外側に形成されている。

外周側パターン２７のインクリメンタルパターン２７ａと、内周側パターン２８のインクリメンタルパターン２８ａとは、同一のパターンである。また、外周側パターン２７のアブソリュートパターン２７ｂと、内周側パターン２８のアブソリュートパターン２８ｂとは、同一のパターンである。ここで同一のパターンとは、回転軸ＡＸを中心とした回転方向についての変化が同一であることを意味しており、同一位相において等しいパターンであることを意味している。

第１エンコーダ１０Ａのスケール１１Ａには、光透過部１７Ａが形成されている。光透過部１７Ａは、外周側開口部１８と、内周側開口部１９とを有している。

外周側開口部１８及び内周側開口部１９は、回転軸ＡＸの軸線方向にスケール１１Ａを貫通して形成されている。外周側開口部１８及び内周側開口部１９は、スケール１１Ａの外周に沿って所定のピッチで配置されており、周方向に長手の帯状に形成されている。外周側開口部１８及び内周側開口部１９は、回転軸ＡＸを中心とした回転方向について位相がずれた状態で形成されている。このため、光透過部１７Ａには、径方向に見た場合、外周側開口部１８のみが設けられる第１部分Ｓ１と、外周側開口部１８及び内周側開口部１９の両方が重なる第２部分Ｓ２と、内周側開口部１９のみが設けられる第３部分Ｓ３とが形成される。

外周側開口部１８及び内周側開口部１９は、発光部２２からの検出光Ｌ２を透過可能である。外周側開口部１８は、透過した検出光Ｌ２がスケール２１Ａの外周側パターン２７に照射されるように配置されている。内周側開口部１９は、透過した検出光Ｌ２がスケール２１Ａの内周側パターン２８に照射されるように配置されている。なお、光透過部１７Ａでは、上記の第２部分Ｓ２において、透過した検出光Ｌ２が外周側パターン２７及び内周側パターン２８の両方に同時に照射されるように外周側開口部１８及び内周側開口部１９が配置される。

上記のように構成されたエンコーダ装置１００Ａでは、発光部２２から射出される検出光Ｌ２は、光透過部１７Ａを透過してパターン２４Ａに到達し、パターン２４Ａを介して受光部２５（検出部２３）に到達することになる。

ここで、検出光Ｌ２が光透過部１７Ａの第１部分Ｓ１に照射される場合、図５（ａ）に示すように、検出光Ｌ２は外周側開口部１８を透過し、外周側パターン２７を介して受光部２５に到達する。受光部２５では、外周側パターン２７を介した検出光Ｌ２が受光され、光量に応じた電気信号が出力される。

また、検出光Ｌ２が光透過部１７Ａの第２部分Ｓ２に照射される場合、図５（ｂ）に示すように、検出光Ｌ２は外周側開口部１８及び内周側開口部１９を透過し、外周側パターン２７及び内周側パターン２８を介して受光部２５に到達する。受光部２５では、外周側パターン２７及び内周側パターン２８を介した検出光Ｌ２がそれぞれ受光され、光量に応じた電気信号がそれぞれ出力される。

また、検出光Ｌ２が光透過部１７Ａの第３部分Ｓ３に照射される場合、図５（ｃ）に示すように、検出光Ｌ２は内周側開口部１９を透過し、内周側パターン２８を介して受光部２５に到達する。受光部２５では、内周側パターン２８を介した検出光Ｌ２が受光され、光量に応じた電気信号が出力される。

制御部３０は、受光部２５から出力された電気信号に基づいて光量の変化をそれぞれ検出し、出力軸ＳＦ２の出力軸情報を検出する。このように、光透過部１７Ａを開口部とした場合においても、出力軸情報を検出することができる。光透過部１７Ａを開口部とすることにより、光透過部１７Ａにおける検出光Ｌ２の損失が小さくなるため、パターン２４Ａに到達する検出光Ｌ２の光量が大きくなる。これにより、出力軸情報の検出精度を高めることができる。

なお、上記変形例では、スケール１１Ａの光透過部１７Ａを開口部にする場合において、第２エンコーダ２０Ａのスケール２１Ａに外周側パターン２７及び内周側パターン２８が設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、第１実施形態等に記載のように、パターン２４が一列の構成であってもよい。

図６は、スケール１１Ａの一部の構成を模式的に示す図である。なお、図６では、図示を判別しやすくするためスケール１１Ａを矩形状として示しているが、実際には円形に形成されている。この場合、スケール１１Ａの回転方向は図６の長手方向となる。

図６に示すスケール１１Ａにおいて、外周側開口部１８Ｉは、インクリメンタルパターン２４ａの外側部分に対応した開口部１８ａと、インクリメンタルパターン２４ａの内側部分に対応した１８ｂとが設けられる。つまり、開口部１８ａを透過する検出光Ｌ２は、インクリメンタルパターン２４ａの外側部分に照射される。同様に、開口部１８ｂを透過する検出光Ｌ２は、インクリメンタルパターン２４ａの内側部分に照射される。なお、図６には、対応するインクリメンタルパターン２４ａを一点鎖線で示している。

開口部１８ａ及び１８ｂは、スケール１１Ａの回転方向に沿ってそれぞれ所定の間隔で配置されている。開口部１８ａと開口部１８ｂとは、回転方向に位相がずれた状態で配置されている。この場合、インクリメンタルパターンのピッチをλとすると、λ／４だけ位相がずれて配置される。

また、内周側開口部１９Ｓは、アブソリュートパターン２４ｂの外側部分に対応した開口部１９ａと、アブソリュートパターン２４ｂの内側部分に対応した１９ｂとが設けられる。つまり、開口部１９ａを透過する検出光Ｌ２は、アブソリュートパターン２４ｂの外側部分に照射される。同様に、開口部１９ｂを透過する検出光Ｌ２は、アブソリュートパターン２４ｂの内側部分に照射される。なお、図６には、対応するアブソリュートパターン２４ｂを一点鎖線で示している。

開口部１９ａ及び１９ｂは、スケール１１Ａの回転方向に沿ってそれぞれ所定の間隔で配置されている。開口部１９ａと開口部１９ｂとは、回転方向に位相がずれた状態で配置されている。この場合、インクリメンタルパターンのピッチをλとすると、λ／２だけ位相がずれて配置される。

上記の場合、受光部２５では、開口部１８ａ及び開口部１８ｂを透過してインクリメンタルパターン２４ａに到達し、インクリメンタルパターン２４ａを介した検出光Ｌ２をそれぞれ受光する。制御部３０では、開口部１８ａからの検出光Ｌ２による信号と開口部１８ｂからの検出光Ｌ２による信号とに基づいてインクリメンタルパターン２４ａを検出する。

また、受光部２５では、開口部１９ａ及び開口部１９ｂを透過してアブソリュートパターン２４ｂに到達し、アブソリュートパターン２４ｂを介した検出光Ｌ２をそれぞれ受光する。制御部３０では、開口部１９ａからの検出光Ｌ２による信号と開口部１９ｂからの検出光Ｌ２による信号とに基づいてアブソリュートパターン２４ｂを検出する。

このように、インクリメンタルパターン２４ａ及びアブソリュートパターン２４ｂがそれぞれ１列ずつ設けられる場合であっても、スケール１１Ａの光透過部１７Ａ側を径方向に２列に設けることにより、光透過部１７Ａを開口部とした構成を実現可能である。この場合、上記同様に、パターン２４に到達する検出光Ｌ２の光量が大きくなるため、出力軸情報の検出精度を高めることができる。

［駆動装置］
実施形態に係る駆動装置について説明する。図７は、駆動装置の実施形態として、電動のモータ装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図７に示すように、モータ装置ＭＴＲは、本体部ＢＤと、減速機ＲＧと、エンコーダ装置ＥＡと、モータ制御部ＣＯＮＴとを備える。

本体部ＢＤは、トルクを発生し、このトルクを減速機ＲＧの入力軸ＳＦ１に供給する。減速機ＲＧは、本体部ＢＤから供給されたトルクを所定の減速比で調整し、出力軸ＳＦ２を介して負荷ＬＤに供給する。

エンコーダ装置ＥＡとしては、例えば第１実施形態に係るエンコーダ装置１００が用いられるが、これに限定するものではなく、他の実施形態や変形例に係るエンコーダ装置が用いられてもよい。エンコーダ装置ＥＡは、第１エンコーダ１０と、第２エンコーダ２０と、エンコーダ制御部３０とを備える。第１エンコーダ１０は、入力軸ＳＦ１の回転に関する入力軸情報を検出する。第２エンコーダ２０は、出力軸ＳＦ２の回転に関する出力軸情報を検出する。エンコーダ装置ＥＡは、検出した入力軸情報および出力軸情報の少なくとも一部を処理し、処理後の情報をモータ制御部ＣＯＮＴに供給する。モータ制御部ＣＯＮＴは、エンコーダ装置ＥＡから供給された情報を使って、本体部ＢＤの回転を制御する。

このモータ装置ＭＴＲによれば、検出精度に優れた薄型のエンコーダ装置ＥＡが搭載されるため、回転量の制御性に優れたモータ装置ＭＴＲを得ることができ、モータ装置ＭＴＲ全体を小型化することができる。また、反負荷側端部に薄型のエンコーダ装置ＥＡが取り付けられるため、モータ装置ＭＴＲからの出っ張りが小さくなり、小さなスペースにモータ装置ＭＴＲを設置することができる。なお、駆動装置としてモータ装置ＭＴＲを例に挙げて説明したが、これに限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。

［ステージ装置］
次に、上記の実施形態に係るエンコーダ装置ＥＡを適用したステージ装置について説明する。図８（ａ）は、ステージ装置ＳＴＧの一例を示す図である。図８（ａ）では、エンコーダ装置ＥＡとして、例えば第１実施形態に係るエンコーダ装置１００が用いられる場合を示しているが、これに限定するものではなく、他の実施形態や変形例に係るエンコーダ装置が用いられてもよい。

このステージ装置ＳＴＧは、モータ装置ＭＴＲの出力軸ＳＦ２のうち負荷側の端部ＳＦａに回転テーブル（移動物体）ＴＢを取り付けた構成である。以下の説明において、上記の実施形態と同一または同等の構成部分については、同じ符号を付けて説明を省略または簡略化する。

ステージ装置ＳＴＧは、モータ装置ＭＴＲを駆動して出力軸ＳＦ２を回転させると、この回転が回転テーブルＴＢに伝達される。その際、エンコーダ装置ＥＡは、入力軸ＳＦ１および出力軸ＳＦ２の回転位置等を検出する。エンコーダ装置ＥＡによる検出結果を使うことにより、例えば、本体部ＢＤの回転を制御すること、回転テーブルＴＢの回転位置を検出すること、回転テーブルＴＢの回転を制御すること等ができる。

ステージ装置ＳＴＧにおいて、エンコーダ装置ＥＡは、検出結果を示すテータの通信時間を減らすことができる。そのため、ステージ装置ＳＴＧは、本体部ＢＤの回転や回転テーブルＴＢの回転を高周波数で制御可能であり、その結果、各部の回転位置などを高精度に制御可能である。なお、ステージ装置ＳＴＧは、例えば、旋盤等の工作機械が備える回転テーブル等に適用されてもよい。

［ロボット装置］
実施形態に係るロボット装置について説明する。図８（ｂ）は、実施形態に係るロボット装置ＲＢＴの一例を示す斜視図である。なお、図８（ｂ）は、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）の構成を模式的に示している。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図８（ｂ）に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有しており、第１アームＡＲ１と第２アームＡＲ２とが関節部ＪＴを介して接続された構成となっている。

第１アームＡＲ１には、腕部１０３と、軸受１０３ａ、１０３ｂとを備えている。第２アームＡＲ２には、腕部１０４と接続部１０４ａとが設けられている。関節部ＪＴでは、軸受１０１ａ、１０１ｂの間に接続部１０４ａが配置されている。接続部１０４ａは、出力軸ＳＦ２と一体的に設けられている。関節部ＪＴでは、出力軸ＳＦ２が軸受１０１ａ、１０１ｂの両方に挿入された状態となっている。出力軸ＳＦ２のうち軸受１０１ｂに挿入される側の端部は、軸受１０１ｂを貫通して減速機ＲＧに接続されている。

減速機ＲＧは、モータ装置ＭＴＲに接続されており、モータ装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して出力軸ＳＦ２に伝達する。モータ装置ＭＴＲとしては、図７に示すモータ装置ＭＴＲが用いられている。図８（ｂ）においては図示されていないが、モータ装置ＭＴＲの軸部ＳＦのうち負荷側端部は、減速機ＲＧに接続されている。また、モータ装置ＭＴＲの軸部ＳＦのうち反負荷側端部には、エンコーダ装置ＥＡが取り付けられている。

上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、モータ装置ＭＴＲを駆動して入力軸ＳＦ１を回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して出力軸ＳＦ２に伝達される。出力軸ＳＦ２の回転により接続部１０４ａが一体的に回転し、これにより第２アームＡＲ２が、第１アームＡＲ１に対して回転する。その際、エンコーダ装置ＥＡは、入力軸ＳＦ１及び出力軸ＳＦ２の回転情報等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＡからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の回転位置を検出することができる。図８（ｂ）では、エンコーダ装置ＥＡとして、例えば第１実施形態に係るエンコーダ装置１００が用いられる場合を示しているが、これに限定するものではなく、他の実施形態や変形例に係るエンコーダ装置が用いられてもよい。

このようにロボット装置ＲＢＴによれば、回転量の制御性に優れた小型のモータ装置ＭＴＲを搭載するため、ロボット装置ＲＢＴ全体を小型化することができる。また、薄型小型のエンコーダ装置ＥＡを備えるため、関節部ＪＴからの出っ張りが小さくなり、この出っ張りが他の機器等と干渉するのを抑制できる。なお、ロボット装置ＲＢＴとしては、上記した構成に限定されず、例えば、関節を備える各種ロボット装置にモータ装置ＭＴＲを搭載することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記の実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。
例えば、上記実施形態では、パターン１４、２４、３１４、３２４について、光透過型のパターンである場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、光反射型のパターンであってもよい。

ＭＴＲ…モータ装置 ＲＢＴ…ロボット装置 ＳＦ１…入力軸 ＳＦ２…出力軸 ＳＴＧ…ステージ装置 １１、１１Ａ、２１、２１Ａ、２１１、３１１、３２１…スケール １３、２３、２１３、２２３、３１３、３２３…検出部 １４、２４、３１４、３２４…パターン １４ａ、２４ａ、２７ａ、２８ａ、３１４ａ、３２４ａ…インクリメンタルパターン １４ｂ、２４ｂ、２７ｂ、２８ｂ、３１４ｂ、３２４ｂ…アブソリュートパターン １５、２５、２１５、２２５、３１５、３２５…受光部 １７、１７Ａ、３１７…光透過部 １８、１８Ｉ…外周側開口部 １９、１９Ｓ…内周側開口部 ２７…外周側パターン ２８…内周側パターン ５０…基板 ５０ａ…内面 ２１１ａ…回転部材 ２１１ｂ…連結部材

Claims (16)

1. 動力伝達部を介して連結された入力軸及び出力軸の一方である第１軸に取り付けられ、第１パターンを有する第１スケールと、
   前記入力軸及び前記出力軸の他方である第２軸に取り付けられ、第２パターンを有し、第１光を透過する光透過部が形成された第２スケールと、
   前記光透過部を透過し、前記第１パターンを介した前記第１光を検出する第１検出部と、
   前記第２パターンを介した第２光を検出する第２検出部と
   を備えるエンコーダ装置。
2. 前記第１軸及び前記第２軸は、共通の回転軸の軸線周りに回転するように配置される
   請求項１に記載のエンコーダ装置。
3. 前記第１パターンと前記光透過部とは、前記回転軸の軸線方向において、重なる位置に配置されている
   請求項２に記載のエンコーダ装置。
4. 前記第１検出部は、前記第１パターン及び前記光透過部と、前記回転軸の軸線方向において、重なる位置に配置されている
   請求項３に記載のエンコーダ装置。
5. 前記第１スケール及び前記第２スケールは、前記第１パターンと前記第２パターンとが前記回転軸の軸線方向に位置が異なるように配置される
   請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
6. 前記第１スケール及び前記第２スケールは、前記第１パターンと前記第２パターンとが同一平面上に位置するように配置される
   請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
7. 前記第２スケールは、前記第２パターンが形成された回転部材と、前記第２軸と前記回転部材とを連結する連結部材とを有し、
   前記回転部材は、前記回転軸の軸線方向に貫通する貫通穴を有し、前記連結部材の周縁部に固定され、
   前記第１スケールは、前記貫通穴と前記連結部材とで囲まれる部分に配置される
   請求項６に記載のエンコーダ装置。
8. 前記光透過部は、前記連結部材に設けられる
   請求項７に記載のエンコーダ装置。
9. 前記第１パターンは、前記第１スケールの回転方向に沿って形成された同一パターンである内周側パターン及び外周側パターンを有し、
   前記内周側パターン及び前記外周側パターンの両方に前記第１光を同時に照射可能な第１発光部を備え、
   前記光透過部は、前記第１光が前記内周側パターン及び前記外周側パターンのうち少なくとも一方に照射されるように形成される
   請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
10. 前記光透過部は、前記第２スケールに設けられ前記第１光を透過する開口部を含む
    請求項９に記載のエンコーダ装置。
11. 前記光透過部は、外周側開口部と内周側開口部とを含み、
    前記外周側開口部と前記内周側開口部とは、前記回転軸を中心とした回転方向について位相がずれた状態で形成されている
    請求項９又は請求項１０に記載のエンコーダ装置。
12. 前記内周側パターン及び前記外周側パターンは、それぞれインクリメンタルパターン及びアブソリュートパターンを含む
    請求項９から請求項１１のうちいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
13. 前記第１検出部は、前記第１光を受光する第１受光部を有し、
    前記第２検出部は、前記第２光を受光する第２受光部を有し、
    前記第１受光部及び前記第２受光部は、前記第１軸及び前記第２軸とは非接続で設けられた基板の同一面に配置される
    請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
    前記入力軸にトルクを供給する駆動部と、
    前記出力軸から出力された情報を使って前記駆動部を制御する制御部と、を備える駆動装置。
15. 移動物体と、
    前記移動物体を移動させる駆動装置と、を備え、
    前記駆動装置として、請求項１４記載の駆動装置が用いられるステージ装置。
16. 移動物体と、
    前記移動物体を移動させる駆動装置と、を備え、
    前記駆動装置として、請求項１４記載の駆動装置が用いられるロボット装置。

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