JP2018054574A - 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】信頼性が高いエンコーダ装置を提供する。【解決手段】エンコーダ装置は、移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記位置検出部へ電力を供給するバッテリーと、イネーブル信号に応じて前記バッテリーから供給される電力を用いて前記位置検出部が動作する回数又は時間に基づいて、前記バッテリーの残量情報を生成する残量情報生成部と、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。

回転軸の回転の数を区別する多回転型のエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている（例えば、下記の特許文献１参照）。ロボット装置の動作中において、エンコーダ装置は、例えばロボット装置の主電源から電力供給を受けて、回転の数を示す多回転情報と１回転未満の角度位置を示す角度位置情報とを含む回転位置情報を検出する。

ロボット装置が所定の処理を終了すると、その主電源がオフにされることがある。この場合に、ロボット装置の主電源からエンコーダ装置への電力供給も停止される。ロボット装置には、主電源が次にオンに切り替えられた際（例、次回の動作を開始する際）に、初期の姿勢などの情報が必要とされることがある。そのため、エンコーダ装置には、外部から電力が供給されない状態においても、多回転情報を保持することが求められる。そこで、エンコーダ装置として、主電源からの電力供給が得られない状態において、バッテリーから供給される電力によって多回転情報を保持するものが用いられる。

特開平８−５００３４号公報

本発明の第１の態様に従えば、移動部の位置情報を検出する位置検出部と、位置検出部へ電力を供給するバッテリーと、イネーブル信号に応じてバッテリーから供給される電力を用いて位置検出部が動作する回数又は時間に基づいて、バッテリーの残量情報を生成する残量情報生成部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様のエンコーダ装置と、移動部に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第２の態様の駆動装置と、駆動装置によって移動するステージと、を備えるステージ装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第２の態様の駆動装置と、駆動装置によって移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。

第１実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第１実施形態に係る磁石、磁気センサ、及び信号発生部を示す図である。 第１実施形態に係るエンコーダ装置の回路構成を示す図である。 第１実施形態に係るイネーブル信号、供給電力、コンパレータの出力のレベルを示す図である。 第１実施形態に係るエンコーダ装置の動作を示す図である。 第２実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第３実施形態に係るエンコーダ装置の回路構成を示す図である。 実施形態に係る駆動装置を示す図である。 実施形態に係るステージ装置を示す図である。 実施形態に係るロボット装置を示す図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、移動部の位置情報（移動位置情報）を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、例えばロータリーエンコーダである。移動部は、例えばモータＭ（動力供給部）の回転軸ＳＦであり、移動部の移動は、例えば所定の軸まわりの回転である。また、移動部の位置情報は、例えば、回転軸ＳＦの回転位置情報である。

回転軸ＳＦは、例えばモータＭのシャフト（回転子）であるが、モータＭのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸（出力軸）であってもよい。エンコーダ装置ＥＣが検出した回転位置情報は、モータ制御部ＭＣに供給される。モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣから供給された回転位置情報を使って、モータＭの回転を制御する。モータ制御部ＭＣは、回転軸ＳＦの回転を制御する。なお、エンコーダ装置ＥＣは、例えばリニアエンコーダでもよく、リニアモータ、平面モータなどの動力駆動部の移動部（移動軸）の位置情報（移動位置情報）を検出してもよい。

エンコーダ装置ＥＣは、位置検出部１と、電力供給部２と、残量情報生成部３とを備える。位置検出部１は、回転軸ＳＦの回転位置情報（例、多回転情報を含む情報）を検出する。位置検出部１は、例えば、検出部４（測定部、センサ部）および処理基板部５を備える。検出部４は、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出（例、測定）する。例えば、検出部４は、センサによって回転軸ＳＦの回転を検出する。処理基板部５は、検出部４の検出結果を処理する。例えば、処理基板部５は、検出部４の検出結果を用いて、回転軸ＳＦの回転位置情報を算出する。電力供給部２（例、後述のバッテリー８）は、例えば位置検出部１の動作の有無（例、動作の開始又は終了）を設定する所定のイネーブル信号（例、後述の検出信号に基づくトリガー信号）によって位置検出部１へ電力を供給する。例えば、残量情報生成部３は、イネーブル信号に応じてバッテリー８から供給される電力を用いて位置検出部１（例、検出部、処理部）が動作する回数（動作状態）に基づいて、バッテリー８の残量情報を生成する。

以下、エンコーダ装置ＥＣの各部について説明する。位置検出部１は、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。本実施形態におけるエンコーダ装置ＥＣは、多回転アブソリュートエンコーダであり、回転軸ＳＦの回転の数を示す多回転情報、および１回転未満の角度位置（回転角）を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出する。位置検出部１は、回転軸ＳＦの多回転情報を検出する多回転情報検出部１Ａ、及び回転軸ＳＦの角度位置を検出する角度検出部１Ｂを備える。

位置検出部１の少なくとも一部（例、角度検出部１Ｂ）は、例えば、第１電源９から供給される通常状態において、第１電源９から供給される電力によって回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。第１電源９は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置（例、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置）の主電源であり、通常状態において回転軸ＳＦの駆動に消費される電力を供給する。例えば、モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果に基づいて、第１電源９からの電力を調整してモータＭに供給することで、回転軸ＳＦの回転を制御する。

位置検出部１は、第１電源９の電力が投入されている状態（第１電源９がオンになっている状態、通常状態）で、第１電源９から電力供給を受けて動作する。また、第１電源９の電力が位置検出部１に投入されている状態において、角度検出部１Ｂ（又はその回路）は動作できる。例えば、第１電源９の電力が位置検出部１に投入された通常状態になった場合に、角度検出部１Ｂは角度位置情報の検出（例、演算）を開始し、同様に多回転情報検出部１Ａも多回転情報の検出（例、センサによる検出、検出結果の処理、演算）を開始する。

また、位置検出部１の少なくとも一部（例、多回転情報検出部１Ａ）は、例えば、第１電源９からの電力供給が遮断された状態（例、第１電源９の電力が投入されていない状態、第１電源９がオフになっている状態、バックアップ状態）において、第１電源９とは異なる第２電源（例、バッテリー８）から供給される電力によって動作する。例えば、位置検出部１に対して第１電源９からの電力供給が断たれた状態において、電力供給部２は、位置検出部１の少なくとも一部（例、多回転情報検出部１Ａ）に対して検出信号をもとに断続的に電力を供給し、位置検出部１は、電力供給部２から電力が供給された際に回転軸ＳＦの回転位置情報の少なくとも一部（例、多回転情報）を検出する。

また、第１電源９の電力が投入されていない状態において、多回転情報検出部１Ａ（又はその回路）は動作できる。例えば、第１電源９の電力が投入されていなく第２電源（例、バッテリー８）から電力が供給されたバックアップ状態になった場合に、多回転情報検出部１Ａは多回転情報の検出（算出）を継続するが、角度検出部１Ｂは角度位置情報の検出（算出）を停止する。このように、多回転情報検出部１Ａは、検出信号に基づき、電源（第１電源９、バッテリー８等の第２電源など）のオンオフ状態（通常状態およびバックアップ状態）に関係なく、多回転情報の検出を行う。

多回転情報検出部１Ａは、例えば、磁気式の検出部であり、磁気によって多回転情報を検出する。多回転情報検出部１Ａは、例えば、磁石１１、磁気センサ１２、処理部１３、及び記憶部１４を備える。位置検出部１は、例えば、検出部４が磁気センサ１２を含み、処理基板部５が処理部１３を含むように構成される。処理基板部５は、記憶部１４を含んでもよいし、記憶部１４を含まなくてもよい。例えば、記憶部１４は、処理基板部５以外の部分に設けられてもよい。

磁石１１は、例えば、回転軸ＳＦに固定されたスケールＳに設けられる。スケール（この場合、円板）Ｓは回転軸ＳＦとともに回転するため、磁石１１は回転軸ＳＦと連動して回転（移動）する。磁気センサ１２は回転軸ＳＦの外部に固定され、磁石１１および磁気センサ１２は、回転軸ＳＦの回転によって互いの相対位置が変化する。磁石１１が形成する磁気センサ１２上の磁界の強さおよび向きは、回転軸ＳＦの回転によって変化する。

磁気センサ１２は、磁石１１が形成する磁界を検出し、処理部１３は、磁石が形成する磁界を磁気センサ１２が検出した結果に基づいて、回転軸ＳＦの位置情報（例、多回転情報）を検出（算出）する。処理部１３は、例えば、多回転情報を処理する多回転処理部である。記憶部１４は、処理部１３からの位置情報（例、多回転情報）の記憶指示（データの書き込み指令）に基づいて、処理部１３が検出して処理した位置情報を記憶する。なお、磁石１１は磁気センサ１２又は信号発生部６に対して相対的な移動が可能であればよく、例えば、磁気センサ１２がスケールＳに設けられ、磁石１１がスケールＳの外部に設けられてもよい。

角度検出部１Ｂは、光学式または磁気式のエンコーダであり、スケールＳの一回転内の位置情報（角度位置情報、絶対又は相対位置情報）を検出する。例えば、角度検出部１Ｂは、光学式のエンコーダである場合、スケール（この場合、円板）Ｓのパターンニング情報を受光素子で読み取ることにより、回転軸ＳＦの１回転以内の角度位置情報を検出する。スケールＳのパターンニング情報は、例えばスケールＳ上のスリット（透過パターン）又は反射パターン等による明暗のパターンである。角度検出部１Ｂは、多回転情報検出部１Ａの検出対象と同じ回転軸ＳＦの角度位置情報を検出する。

角度検出部１Ｂは、スケールＳ、発光素子２１、受光センサ２２、及び処理部２３を備える。位置検出部１において、例えば、検出部４は受光センサ２２を含み、処理基板部５は処理部２３を含む。処理部２３は、例えば、スケールＳの一回転内の位置情報を処理する角度位置処理部である。

スケールＳは、回転軸ＳＦに固定されて設けられている。スケールＳは、インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳを含む。なお、インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳの一方または双方は、スケールＳにおいて磁石１１と同じ側の面又は反対側の面に設けられていてもよい。また、インクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳの一方または双方は、磁石１１の位置に対して内側と外側との少なくとも一方に設けられていてもよい。また、磁石１１は、スケールＳと別の部材に設けられてもよい。例えば、スケールＳは、移動体（例、回転軸ＳＦ）に固定された第１の移動体（例、第１の回転体）であって、磁石１１は、移動体（例、回転軸ＳＦ）に固定された第２の移動体（例、第２の回転体）に設けられてもよい。上記の第１の移動体は、第２の移動体と一体化（ユニット化）されてもよい。

発光素子２１（照射部、発光部）は、スケールＳのインクリメンタルパターンＩＮＣ及びアブソリュートパターンＡＢＳに光を照射する。受光センサ２２（光検出部）は、発光素子２１から照射されインクリメンタルパターンＩＮＣを経由した光、及び発光素子２１から照射されアブソリュートパターンＡＢＳを経由した光を検出する。図１において、角度検出部１Ｂは反射型であり、受光センサ２２は、スケールＳで反射した光を検出する。角度検出部１Ｂは透過型であってもよく、この場合、受光センサ２２は、スケールＳを透過した光を検出する。

受光センサ２２は、検出結果を示す信号を処理部２３へ供給する。処理部２３は、受光センサ２２の検出結果を使って、回転軸ＳＦの角度位置を検出する。例えば、処理部２３は、アブソリュートパターンＡＢＳからの光を検出した結果を使って第１分解能の角度位置情報を検出する。また、処理部２３は、インクリメンタルパターンＩＮＣからの光を検出した結果を使って、第１分解能の角度位置情報に内挿演算を行うことにより、第１分解能よりも高い第２分解能の角度位置情報を検出する。

本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣは、信号処理部２５を備える。信号処理部２５は、処理部１３から出力される信号、及び処理部２３から出力される信号を処理する。信号処理部２５は、合成部２６および通信部２７を備える。信号処理部２５は、例えば、その少なくとも一部が処理基板部５に設けられる。信号処理部２５の少なくとも一部は、処理基板部５と別の部分に設けられてもよい。

合成部２６は、処理部２３が検出した第２分解能の角度位置情報を取得する。また、合成部２６は、多回転情報検出部１Ａの記憶部１４から回転軸ＳＦの多回転情報を取得する。合成部２６は、処理部２３からの角度位置情報、及び多回転情報検出部１Ａからの多回転情報を合成し、回転軸ＳＦの回転位置情報を算出する。例えば、処理部２３の検出結果がθ［ｒａｄ］であり、多回転情報検出部１Ａの検出結果がｎ回転である場合に、合成部２６は、回転位置情報として（２π×ｎ＋θ）［ｒａｄ］を算出する。回転位置情報は、多回転情報と、１回転未満の角度位置情報とを組にした情報でもよい。

そして、合成部２６は、算出した回転位置情報を通信部２７に送信する。通信部２７（外部通信部、外部接続インターフェース）は、有線または無線によって、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１と通信可能に接続されている。通信部２７は、デジタル形式の回転位置情報を、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１に供給する。モータ制御部ＭＣは、角度検出部１Ｂの通信部２７からの回転位置情報を適宜復号する。モータ制御部ＭＣは、回転位置情報を使ってモータＭへ供給される電力（駆動電力）を制御することにより、モータＭの回転を制御する。

電力供給部２は、少なくとも第１電源９からの電力供給が遮断された状態（例、第１電源９が投入されていない状態、第１電源９がオフになっている状態、バックアップ状態）において、位置検出１の少なくとも一部（例、検出部４、処理部１３など）へ電力を供給する。電力供給部２は、信号発生部６、切替部７、及びバッテリー８（電池）を備える。

信号発生部６は、移動部（例、回転軸ＳＦ）の移動（例、回転）によって電気信号（検出信号）が発生する。この電気信号は、例えば、電力（電流、電圧）が時間変化する波形を含む。信号発生部６は、例えば、回転軸ＳＦの回転に伴って変化する磁界によって、電気信号として検出信号が発生する。例えば、信号発生部６には、多回転情報検出部１Ａが回転軸ＳＦの多回転情報の検出に用いる磁石１１が形成する磁界の変化によって、検出信号が発生する。信号発生部６は、回転軸ＳＦの回転によって、磁石１１との相対的な角度位置が変化するように、配置される。信号発生部６には、例えば、信号発生部６と磁石１１との相対位置が所定の位置になった際に、パルス状の電気信号が発生する。なお、信号発生部６は、磁界の変化以外によって検出信号（例、パルス状の電気信号）が発生するものでもよい。

バッテリー８は、バックアップ状態において、信号発生部６で発生する検出信号に応じて、位置検出部１で消費される電力の少なくとも一部を供給する。バッテリー８は、例えばボタン型電池、乾電池などの一次電池であるが、リチウムイオン二次電池などの二次電池でもよい。本実施形態のバッテリー８は、例えばボタン型電池である。

切替部７は、信号発生部６で発生した検出信号を制御信号に用いてバッテリー８から位置検出部１への電力供給の有無を切り替える。例えば、切替部７は、信号発生部６で発生する電気信号のレベルが閾値以上になることでバッテリー８から位置検出部１への電力供給を開始させる。例えば、切替部７は、信号発生部６で閾値以上の検出信号が発生することでバッテリー８から位置検出部１への電力供給を開始させる。

また、切替部７は、信号発生部６で発生する電気信号のレベルが閾値未満になることでバッテリー８から位置検出部１への電力供給を停止させる。例えば、切替部７は、信号発生部６で発生する検出信号が閾値未満になることでバッテリー８から位置検出部１への電力供給を停止させる。例えば、第１電源９からの電力供給が遮断された状態（バックアップ状態）において、信号発生部６にパルス状の電気信号が発生する場合、切替部７は、この電気信号のレベル（電位）がローレベルからハイレベルに立ち上がった際に、バッテリー８から位置検出部１への電力供給を開始させ、この電気信号のレベル（電位）がローレベルへ変化してから所定の時間経過後に、バッテリー８から位置検出部１への電力供給を停止させる。

なお、電力供給部２は、検出信号の電圧をレギュレータなどで調整した電力を位置検出部１に供給してもよい。例えば、電力供給部２は、検出信号の電圧をレギュレータなどで調整した電力と、バッテリー８からの電力とを併用してあるいは切り替えて、位置検出部１に供給してもよい。

残量情報生成部３は、バッテリー８から供給される電力を用いて位置検出部１の少なくとも一部（例、検出部４、処理基板部５）が動作する動作状態（動作する回数）に基づいて、バッテリー８の残量情報を生成する。バッテリー８の残量情報は、例えば、放電終止電圧に達する時間、バッテリー８の寿命、位置検出部１への電力供給に使用可能な時間、及び位置検出部１への電力供給に使用可能な回数の少なくとも一つを含む。また、バッテリー８の残量情報は、例えば、バッテリー８の使用量（例、消耗）に関する情報（例、使用量情報、消耗情報）を含んでもよい。バッテリー８の使用量に関する情報は、例えば、バッテリー８の残量の減少量、バッテリー８から位置検出部１へ供給された電力（供給電力）の積算量、バッテリー８から位置検出部１へ電力が供給された回数の積算数、位置検出部１の少なくとも一つを含んでもよい。バッテリー８の残量情報は、ミリアンペアアワー（ｍＡｈ）などで表されてもよいし、総容量に対する比率（例、パーセント）あるいはレベル（例、階調値）で表されてもよく、使用済回数あるいは使用可能回数などの指標値で表されてもよい。

残量情報生成部３は、例えば、イネーブル信号（制御信号）に応じてバッテリー８から供給される電力を用いて処理基板部５の少なくとも一部（例、処理部１３）が回転位置情報（例、多回転情報）を算出する回数（動作回数）に基づいて、バッテリー８の残量情報を生成する。また、残量情報生成部３は、バッテリーから供給される電力を用いて検出部４の少なくとも一部（例、磁気センサ１２）が回転軸ＳＦの回転を検出する回数（動作回数）に基づいて、残量情報を生成してもよい。また、残量情報生成部３は、バッテリー８から供給される電力を用いて記憶部１４が回転位置情報（例、多回転情報）を記憶する回数（動作回数）に基づいて、バッテリー８の残量情報を生成してもよい。

また、位置検出部１の少なくとも一部の動作回数は、例えば、信号発生部６の検出信号の発生回数に相当する。残量情報生成部３は、例えば、検出信号の発生（発生回数、動作回数）に基づいて残量情報を生成してもよい。残量情報生成部３は、検出信号などの定期的な信号の発生タイミングに基づいて残量情報を生成してもよい。また、位置検出部１の少なくとも一部の動作回数は、バッテリー８から位置検出部１へ電力が供給された回数に相当する。残量情報生成部３は、例えば、バッテリー８から位置検出部１へ電力が供給された回数に基づいて残量情報を生成してもよい。

残量情報生成部３は、例えば、残量情報としてバッテリー８の残量を示す指標値を生成する。この指標値は、例えば、上記の検出信号の発生回数（積算数）、バッテリー８が位置検出部１へ電力を供給した回数（積算数）、又は位置検出部１の動作回数（積算数）を含む。ここで、例えば、位置検出部１の１回の動作（例、回転位置情報の算出）に必要とされる電力（１回の検出動作の消費電力）は、予め求めておくことができる。例えば、バッテリー８の容量と一回の検出動作の消費電力とを用いると、バッテリー８の電力によって位置検出部１が動作可能な回数（動作可能回数）の概算値を求めることができる。例えば、動作可能回数がＮ１であり、位置検出部１の動作回数がＮ２である場合、バッテリー８の容量に対する残量の比率の概算値は、（Ｎ１−Ｎ２）／Ｎ１と算出されてもよい。そして、例えば、上記のＮ１は、バッテリー８の容量などに応じて予め求まるので、上記のＮ２は、バッテリー８の残量を示す指標値として利用可能である。

また、残量情報生成部３は、上記の指標値と閾値とを比較してもよい。例えば、残量情報生成部３は、イネーブル信号をもとにバッテリー８から位置検出部１へ電力が供給された回数の積算値（電力供給の総回数、積算回数）、あるいは位置検出部１が動作した回数の積算値（動作総回数、積算回数）を指標値として生成し、この積算値と閾値とを比較してもよい。例えば残量情報生成部３は、上記の積算値が閾値以上である場合、バッテリーの残量が所定値以下であることを示す残量情報を生成してもよい。また、残量情報生成部３は、このようなバッテリー８の残量情報を報知情報として出力してもよい。なお、このよう残量情報生成部３は、エンコーダ装置ＥＣの外部装置（例、上位制御装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置）に設けられてもよい。例えば、エンコーダ装置ＥＣは、上記の指標値（電力供給の総回数あるいは動作総回数）を外部装置へ出力し、外部装置に設けられた残量情報生成部３は、エンコーダ装置ＥＣから取得した指標値に基づいて上記の報知情報を生成してもよい。

そして、バッテリー８の残量情報を生成した後、残量情報生成部３は、例えば、生成した残量情報を位置検出部１（例、処理基板部５）に出力する。エンコーダ装置ＥＣは、例えば、記憶部１４あるいは他の記憶部（図示せず）に残量情報を記憶する。残量情報生成部３は、例えば、外部装置（例、上位制御装置、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置）からの指令に応じて、生成した残量情報を通信部２７を介して外部装置へ出力する。例えば、モータ制御部ＭＣ（例、通信部ＭＣ１）は、エンコーダ装置ＥＣ（例、通信部２７）に対して、バッテリー８の残量情報を要求する指令を送信する。そして、エンコーダ装置ＥＣは、残量情報生成部３から取得した残量情報をモータ制御部ＭＣへ出力する。モータ制御部ＭＣは、例えば、音あるいは光などによって、バッテリー８の残量情報をユーザ（例、オペレータ等）に報知してもよい。

図２は、本実施形態に係る磁石１１、磁気センサ１２、及び信号発生部６を示す図である。図２（Ａ）には磁石１１、磁気センサ１２、及び信号発生部６の斜視図を示し、図２（Ｂ）には回転軸ＳＦの方向から見た磁石１１、磁気センサ１２、及び信号発生部６の平面図を示した。また、図２（Ｃ）には、第１磁気センサ１２ａの回路構成を示した。

磁石１１は、回転によって回転軸ＳＦに対する放射方向（径方向）における磁界の向きおよび強さが変化するように構成される。磁石１１は、例えば回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。磁石１１の主面（表面および裏面）は、それぞれ、回転軸ＳＦとほぼ垂直である。図２（Ｂ）に示すように、磁石１１は、４極に着磁した永久磁石である。磁石１１は、その内周側と外周側のそれぞれにおいて周方向にＮ極とＳ極が並んでおり、内周側と外周側とで位相が１８０°ずれている。磁石１１において、内周側におけるＮ極とＳ極との境界は、外周側におけるＮ極とＳ極との境界と、周方向の位置（角度位置）がほぼ一致している。

以下の説明において、回転軸ＳＦの先端側（図１のモータＭと反対側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転という。また、順回転の角度を正の値で表し、逆回転の角度を負の値で表す。なお、回転軸ＳＦの基端側（図１のモータＭ側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転と定義してもよい。

ここで、磁石１１に固定した座標系において、周方向におけるＮ極とＳ極との１つの境界の角度位置を位置１１ａで表し、位置１１ａから９０°回転した角度位置を位置１１ｂで表す。また、位置１１ｂから９０°回転した角度位置を位置１１ｃで表し、位置１１ｃから９０°回転した位置を位置１１ｄで表す。位置１１ｃは、周方向におけるＮ極とＳ極とのもう一つの境界の角度位置である。

位置１１ａから反時計回りに１８０°の第１区間において、磁石１１の外周側にＮ極が配置されており、磁石１１の内周側にＳ極が配置されている。この第１区間において、磁界の径方向の向きは、概ね磁石１１の外周側から内周側へ向かう向きである。第１区間において、磁界の強さは、位置１１ｂにおいて最大となり、位置１１ａの近傍および位置１１ｃの近傍で最小となる。

位置１１ｃから反時計回りに１８０°の第２区間において、磁石１１の内周側にＮ極が配置されており、磁石１１の外周側にＳ極が配置されている。この第２区間において、磁界の径方向の向きは、磁石１１の内周側から外周側へ向かう向きである。第２区間において、磁界の強さは、位置１１ｄにおいて最大となり、位置１１ａの近傍および位置１１ｃの近傍で最小となる。

このように、磁石１１が形成する磁界の径方向の向きは、位置１１ａにおいて反転し、位置１１ｃにおいて反転する。磁石１１は、磁石１１の外部に固定された座標系に対し、磁石１１の回転に伴って径方向の磁界の向きが反転する交流磁界を形成する。信号発生部６は、磁石１１の主面の法線方向から見て磁石１１と重なる位置に配置されている。

本実施形態において、信号発生部６は、第１信号発生部６ａおよび第２信号発生部６ｂを備える。第１信号発生部６ａおよび第２信号発生部６ｂは、それぞれ、電気信号を発生するユニットであり、磁石１１と非接触に設けられる。第１信号発生部６ａは、第１感磁性部４１および第１発電部４２を備える。第１感磁性部４１および第１発電部４２は、磁石１１の外部に固定されており、磁石１１の回転に伴って磁石１１上の各位置との相対位置が変化する。例えば、図２（Ｂ）では、第１信号発生部６ａから反時計回りに４５°の位置に、磁石１１の位置１１ｂが配置されており、この状態から磁石１１が順方向（反時計回り）に１回転すると、信号発生部６の近傍を位置１１ｂ、位置１１ｃ、位置１１ｄ、位置１１ａが、この順に通過する。

第１感磁性部４１は、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤ（磁性体）である。第１感磁性部４１には、磁石１１の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガンド効果）が生じる。第１感磁性部４１は、円柱状の部材であり、その軸方向が磁石１１の径方向に設定されている。第１感磁性部４１は、その軸方向に交流磁界が印加され磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。

第１発電部４２は、第１感磁性部４１に巻き付けられて配置される高密度コイルなどである。第１発電部４２には、第１感磁性部４１における磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。図２（Ｂ）に示した磁石１１の位置１１ａまたは位置１１ｃが信号発生部６の近傍を通過する際に、第１発電部４２にパルス状の電流（電気信号）が発生する。また、第１発電部４２は、大バルクハウゼンジャンプを利用して正パルスや負パルス等の検出パルスを含む検出信号を出力可能であり、外部（例、図１の第１電源９）からの電力供給がなくても動作可能である。

第１発電部４２に発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。例えば、磁石１１の外側を向く磁界から内側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きは、磁石１１の内側を向く磁界から外側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きの反対になる。第１発電部４２に発生する電力（誘導電流）は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。

図２（Ａ）に示すように、第１感磁性部４１および第１発電部４２は、ケース４３に収納されている。ケース４３には端子４３ａおよび端子４３ｂが設けられている。第１発電部４２の高密度コイルは、その一端が端子４３ａと接続され、その他端が端子４３ｂと接続されている。第１発電部４２で発生した電力は、端子４３ａおよび端子４３ｂを介して、第１信号発生部６ａの外部へ取り出し可能である。

第２信号発生部６ｂは、第１信号発生部６ａが配置される角度位置から０°より大きく１８０°よりも小さい角度をなす角度位置に、配置される。第１信号発生部６ａの角度位置と第２信号発生部６ｂの角度位置との角度は、４５°以上１３５°以下の範囲から選択され、図２（Ｂ）では約９０°である。第２信号発生部６ｂは、第１信号発生部６ａと同様の構成である。第２信号発生部６ｂは、第２感磁性部４５および第２発電部４６を備える。第２感磁性部４５および第２発電部４６は、それぞれ、第１感磁性部４１および第１発電部４２と同様であり、その説明を省略する。第２感磁性部４５および第２発電部４６は、ケース４７に収納されている。ケース４７には端子４７ａおよび端子４７ｂが設けられている。第２発電部４６で発生した電力は、端子４７ａおよび端子４７ｂを介して、第２信号発生部６ｂの外部へ取り出し可能である。

なお、上述の信号発生部６の構成は一例であり、その構成は適宜変更可能である。例えば、信号発生部６は、大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガンド効果）を利用しない電磁誘導によって電力を発生してもよい。また、信号発生部６が備える発電ユニットの数は、適宜変更可能であり、例えば、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、信号発生部６の配置についても適宜変更可能である。

磁気センサ１２は、第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂを含む。第１磁気センサ１２ａは、回転軸ＳＦの回転方向において、第１感磁性部４１（第１信号発生部６ａ）に対して０°より大きく９０°未満の角度位置で配置される。第２磁気センサ１２ｂは、回転軸ＳＦの回転方向において、第１感磁性部４１（第１信号発生部６ａ）に対して９０°より大きく１８０°未満の角度位置で配置される。

図２（Ｃ）に示すように、第１磁気センサ１２ａは、磁気抵抗素子４８と、磁気抵抗素子４８に一定の強さの磁界を与えるバイアス磁石（図示せず）と、磁気抵抗素子４８からの波形を整形する波形整形回路（図示せず）とを備える。磁気抵抗素子４８は、エレメント４９ａ、エレメント４９ｂ、エレメント４９ｃ、及びエレメント４９ｄを直列に結線したフルブリッジ形状である。エレメント４９ａとエレメント４９ｃとの間の信号線は、電源端子４８ｐに接続されている。エレメント４９ｂとエレメント４９ｄとの間の信号線は、接地端子４８ｇに接続されている。エレメント４９ａとエレメント４９ｂとの間の信号線は、第１出力端子４８ａに接続されている。エレメント４９ｃとエレメント４９ｄとの間の信号線は、第２出力端子４８ｂに接続されている。第２磁気センサ１２ｂは、第１磁気センサ１２ａと同様の構成である。

次に、実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの回路構成について説明する。図３は、本実施形態に係る位置検出部（多回転情報検出部）、電力供給部、及び残量情報生成部の回路構成を示す図である。電力供給部２は、第１信号発生部６ａ、整流スタック６１、第２信号発生部６ｂ、整流スタック６２、及びバッテリー８を備える。また、電力供給部２は、図１の切替部７としてレギュレータ６３を備える。

整流スタック６１は、第１信号発生部６ａから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック６１の第１入力端子６１ａは、第１信号発生部６ａの端子４３ａと接続されている。整流スタック６１の第２入力端子６１ｂは、第１信号発生部６ａの端子４３ｂと接続されている。整流スタック６１の接地端子６１ｇは、シグナルグランドＳＧと同電位が供給される接地線ＧＬに接続されている。多回転情報検出部１Ａの動作時に、接地線ＧＬの電位は、回路６０の基準電位になる。整流スタック６１の出力端子６１ｃは、レギュレータ６３の制御端子６３ｃに接続されている。

整流スタック６２は、第２信号発生部６ｂから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック６２の第１入力端子６２ａは、第２信号発生部６ｂの端子４７ａと接続されている。整流スタック６２の第２入力端子６２ｂは、第２信号発生部６ｂの端子４７ｂと接続されている。整流スタック６２の接地端子６２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。整流スタック６２の出力端子６２ｃは、レギュレータ６３の制御端子６３ｃに接続されている。

レギュレータ６３は、バックアップ状態において、該レギュレータのオン状態及びオフ状態に応じて、バッテリー８から位置検出部１へ供給される電力を調整する。レギュレータ６３は、バッテリー８と位置検出部１との間の電力供給経路に設けられる第１スイッチング素子６４を含む。レギュレータ６３は、信号発生部６で発生する電気信号（検出信号）を制御信号（例、イネーブル信号）に用いて第１スイッチング素子６４の動作を制御する。

バッテリー８の正極８ｂは、レギュレータ６３の入力端子６３ａに接続されている。バッテリー８の負極８ａは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ６３の出力端子６３ｂは、電源線ＰＬに接続されている。レギュレータ６３の接地端子６３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ６３の制御端子６３ｃはイネーブル端子であり、レギュレータ６３は、制御端子６３ｃに閾値以上の電圧が印加された状態で、出力端子６３ｂの電位を所定電圧に維持する。レギュレータ６３の出力電圧（上記の所定電圧）は、計数部６７がＣＭＯＳなどで構成される場合に例えば３Ｖである。記憶部１４の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値でもよいし、段階的に変化する電圧でもよい。

第１スイッチング素子（第１スイッチ）６４は、位置検出部１に電力を供給する回路６０の導通と遮断とを切替える。回路６０は、例えば、第２電源（例、バッテリー８）の第１電極（正極）と第２電極（負極）とを結ぶ電力供給経路を構成し、電源線ＰＬおよび接地線ＧＬを含む。接地線ＧＬは、例えば、バッテリー８の負極と接続され、その電位が回路６０の基準電位となる。第１スイッチング素子６４は、例えば、バッテリー８から回路６０を介した位置検出部１への電力供給の有無を切替える。

レギュレータ６３は、信号発生部６から制御端子６３ｃに供給される電気信号を制御信号（イネーブル信号）に用いて、第１スイッチング素子６４の第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間の導通状態（オン状態）と絶縁状態（オフ状態）とを切り替える。例えば、第１スイッチング素子６４は、ＭＯＳ、ＴＦＴなどを含み、第１端子６４ａと第２端子６４ｂとはソース電極とドレイン電極であり、第１制御端子６４ｃがゲート電極である。

第１制御端子６４ｃは、信号発生部６で発生する電気信号（検出信号）によって充電される。第１スイッチング素子６４は、第１制御端子６４ｃの電圧に応じて回路６０を導通へ切替える。例えば、第１スイッチング素子６４は、第１制御端子６４ｃの電位が回路６０の基準電位である状態で回路６０を遮断している。また、第１スイッチング素子６４は、第１制御端子６４ｃの電圧が所定値以上になることで、第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間が導通状態（オン状態）になる。回路６０を導通へ切替える。第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間がオン状態になると、バッテリー８から、電源線ＰＬおよび接地線ＧＬを介して回路６０に電力が供給される。なお、電力供給部２は、レギュレータ６３のオン状態及びオフ状態を取得する手段を備えてもよい。

また、多回転情報検出部１Ａは、第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂを含む。例えば、多回転情報検出部１Ａは、図１に示した処理部１３として、アナログコンパレータ６５、アナログコンパレータ６６、及び計数部６７を含む。第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂは、それぞれ、回転軸ＳＦを検出するセンサである。第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂは、回転軸ＳＦに取り付けられた磁石１１が形成する磁界を検出することで、回転軸ＳＦを検出する。バックアップ状態において、第１磁気センサ１２ａおよび第２磁気センサ１２ｂは、それぞれ、バッテリー８から供給される電力を用いて、磁石１１が形成する磁界を検出する。

第１磁気センサ１２ａの電源端子５５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。第１磁気センサ１２ａの接地端子５５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。第１磁気センサ１２ａの出力端子５５ｃは、アナログコンパレータ６５の入力端子６５ａに接続されている。出力端子５５ｃは、例えば、図２（Ｃ）に示した第２出力端子４８ｂの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。

アナログコンパレータ６５は、第１磁気センサ１２ａから出力される電圧を二値化する二値化部である。アナログコンパレータ６５は、例えば比較器であり、第１磁気センサ１２ａから出力される電圧を所定電圧と比較する。アナログコンパレータ６５の電源端子６５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の接地端子６５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の出力端子６５ｂは、計数部６７の第１入力端子６７ａに接続されている。アナログコンパレータ６５は、第１磁気センサ１２ａの出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からＬレベルの信号を出力する。

第２磁気センサ１２ｂおよびアナログコンパレータ６６は、第１磁気センサ１２ａおよびアナログコンパレータ６５と同様の構成である。第２磁気センサ１２ｂの電源端子５６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。第２磁気センサ１２ｂの接地端子５６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。第２磁気センサ１２ｂの出力端子５６ｃは、アナログコンパレータ６６の入力端子６６ａに接続されている。アナログコンパレータ６６の電源端子６６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６６の接地端子６６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６６の出力端子６６ｂは、計数部６７の第２入力端子６７ｂに接続されている。アナログコンパレータ６６は、第２磁気センサ１２ｂの出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子６６ｂからＬレベルの信号を出力する。

計数部６７は、回転軸ＳＦの多回転情報を、バッテリー８から供給される電力を用いて計数する。計数部６７は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含む。計数部６７は、電源端子６７ｐおよび接地端子６７ｇを介して供給される電力を用いて動作する。計数部６７の電源端子６７ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数部６７の接地端子６７ｇは、接地線ＧＬに接続されている。計数部６７は、第１入力端子６７ａを介して供給される電圧、及び第２入力端子６７ｂを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。

記憶部１４は、処理部１３が検出した回転位置情報の少なくとも一部（例、多回転情報）を、バッテリー８から供給される電力を用いて記憶する（書き込み動作を行う）。記憶部１４は、処理部１３が検出した回転位置情報として、計数部６７による計数の結果（多回転情報）を記憶する。記憶部１４の電源端子１４ｐは、電源線ＰＬに接続されている。記憶部１４の接地端子１４ｇは、接地線ＧＬに接続されている。記憶部１４は、例えば不揮発性メモリを含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持可能である。

本実施形態において、整流スタック６１、整流スタック６２とレギュレータ６３との間には、キャパシタ６９が設けられている。キャパシタ６９の第１電極６９ａは、整流スタック６１、整流スタック６２とレギュレータ６３の制御端子６３ａとを接続する信号線に接続されている。キャパシタ６９の第２電極６９ｂは、接地線ＧＬに接続されている。このキャパシタ６９は、例えば平滑キャパシタであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。キャパシタ６９の定数は、例えば、処理部１３により回転位置情報を検出して記憶部１４に回転位置情報を書き込むまでの期間に、バッテリー８から処理部１３および記憶部１４への電力供給が維持されるように設定される。

本実施形態において、残量情報生成部３は、信号発生部６で定期的又は不定期的に生じる検出信号の発生に基づいてバッテリー８の残量情報を生成する。残量情報生成部３は、例えば、検出信号の発生回数を計数し、発生回数を含む残量情報を生成する。例えば、検出信号が発生するたびに、バッテリー８は、位置検出部１（多回転情報検出部１Ａ）へ電力を供給し、位置検出部１（多回転情報検出部１Ａ）は、電力が供給されるたびに動作する（回転位置情報の検出を行う）。位置検出部１（多回転情報検出部１Ａ）が動作する回数（動作回数）は、例えば、上記検出信号の発生回数に相当する。

残量情報生成部３は、例えば、コンパレータ３１および計数器３２を含む。コンパレータ３１は、例えばアナログコンパレータ（比較器）であり、受信した検出信号を二値化する。コンパレータ３１の入力端子３１ａは、信号発生部６とレギュレータ６３との間の信号線７１に接続される。これによって、残量情報生成部３のコンパレータ３１は、信号発生部６又は切替部７のレギュレータ６３に信号線７１を介して接続される。信号線７１は、残量情報生成部３と切替部７とを接続する。コンパレータ３１の接地端子３１ｇは、接地線ＧＬに接続される。コンパレータ３１の出力端子３１ｂは、計数器３２の入力端子３２ａに接続される。コンパレータ３１は、接地端子３１ｇの電位（回路６０の基準電位）に対する入力端子３１ａの電位（検出信号のレベル）と、閾値とを比較する。コンパレータ３１は、接地端子３１ｇの電位に対する入力端子３１ａの電位が閾値以上である場合に、出力端子３１ｂの電位をハイレベル（Ｈ）に保持する。また、コンパレータ３１は、接地端子３１ｇの電位に対する入力端子３１ａの電位が閾値未満である場合に、出力端子３１ｂの電位をローレベル（Ｌ）に保持する。計数器３２は、例えばパルスカウンタであり、入力端子３２ａがハイレベルに立ち上がる回数を計数する。計数器３２の計数結果は、検出信号の発生回数に相当し、位置検出部１の動作回数に相当する。残量情報生成部３は、残量情報として、計数器３２の計数結果を出力する。

残量情報生成部３は、制御信号（例、レギュレータ６３のイネーブル信号）のレベルに基づいて検出信号の発生を検出する。図４は、本実施形態に係るイネーブル信号、供給電力、コンパレータの出力のレベルを示す図である。図４において縦軸は、信号、供給電力、出力のレベル（例、電圧）であり、横軸は時間である。イネーブル信号は、検出信号などの定期的又は不定期的な信号（例、トリガー信号、パルス状の信号）の発生によって立ち上がり、信号のレベルがピークになった後、時間経過とともにレベルが低下する。バッテリー８からの供給電力（例、電力供給部２の出力電圧）は、イネーブル信号のレベルが閾値以上となることで立ち上がり、ほぼ一定のレベルに達する。バッテリー８からの供給電力は、時間Ｔにわたってほぼ一定のレベルを保持し、イネーブル信号のレベルが閾値未満となることで、ほぼ０まで低下する。また、コンパレータ３１の出力は、イネーブル信号のレベルが閾値ＶＴまで上昇した際にハイレベルに立ち上がる。また、コンパレータ３１の出力は、イネーブル信号のレベルがピークになった後に閾値ＶＴまで低下した際にローレベルに立ち下がる。計数器３２は、コンパレータ３１の出力が立ち上がった回数、又は立ち下がった回数を計数することで、検出信号又はイネーブル信号の発生回数を計数する。なお、上記した検出信号などの定期的又は不定期的な信号（例、トリガー信号、パルス状の信号）は、イネーブル信号として用いてもよい（例、検出信号はイネーブル信号であってもよい）。

次に、電力供給部２および多回転情報検出部１Ａの動作について、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの多回転情報検出部１Ａの動作を代表的に説明する。図５は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの多回転情報検出部１Ａの動作を示すタイミングチャートである。

図５の「磁界」において、実線は第１信号発生部６ａの位置での磁界を示し、破線は第２信号発生部６ｂの位置での磁界を示す。「第１信号発生部」、「第２信号発生部」は、ぞれぞれ、第１信号発生部６ａの出力、第２信号発生部６ｂの出力を示し、１方向に流れる電流の出力を正（＋）とし、その逆方向に流れる電流の出力を負（−）とした。「イネーブル信号」は、信号発生部６で発生する電気信号によりレギュレータ６３の制御端子６３ａに印加される電位を示し、ハイレベルを「Ｈ」で表し、ローレベルを「Ｌ」で表した。「レギュレータ」は、レギュレータ６３の出力を示し、ハイレベルを「Ｈ」で表し、ローレベルを「Ｌ」で表した。

図５の「第１磁気センサ」、「第２磁気センサ」は、それぞれ、第１磁気センサ１２ａ、第２磁気センサ１２ｂの出力を実線で示す。「第１磁気センサ」、「第２磁気センサ」において点線は、常時駆動された場合の出力である。「第１アナログコンパレータ」、「第２アナログコンパレータ」は、それぞれ、アナログコンパレータ６５、アナログコンパレータ６６からの出力を示す。

第１信号発生部６ａは、角度位置１３５°において、逆方向に流れる電流パルス（「第１信号発生部」の負）を出力する。また、第１信号発生部６ａは、角度位置３１５°において、順方向に流れる電流パルス（「第１信号発生部」の正）を出力する。第２信号発生部６ｂは、角度位置４５°において、順方向に流れる電流パルス（「第２信号発生部」の正）を出力する。また、第２信号発生部６ｂは、角度位置２２５°において、逆方向に流れる電流パルス（「第２信号発生部」の負）を出力する。そのため、イネーブル信号は、角度位置４５°、角度位置１３５°、角度位置２２５°、角度位置３１５°のそれぞれにおいて、ハイレベルに切り替わる。また、レギュレータ６３は、イネーブル信号がハイレベルに維持された状態に対応して、角度位置４５°、角度位置１３５°、角度位置２２５°、角度位置３１５°のそれぞれにおいて、電源線ＰＬに所定電圧を供給する。

本実施形態において、第１磁気センサ１２ａの出力と第２磁気センサ１２ｂの出力は、９０°の位相差を有しており、処理部１３は、この位相差を利用して回転位置情報を検出する。第１磁気センサ１２ａの出力は、角度位置０°から角度位置１８０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ６３は角度位置４５°、角度位置１３５°において電力を出力する。第１磁気センサ１２ａおよびアナログコンパレータ６５は、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６５から出力される信号（以下、Ａ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。

また、第２磁気センサ１２ｂの出力は、角度位置２７０°（−９０°）から角度位置９０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ６３は、角度位置３１５°（−４５°）、角度位置４５°において電力を出力する。第２磁気センサ１２ｂおよびアナログコンパレータ６６は、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６６から出力される信号（以下、Ｂ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。

ここで、計数部６７に供給されるＡ相信号がＨレベル（Ｈ）であり、計数部６７に供給されるＢ相信号がＬレベルである場合に、これら信号レベルの組を（Ｈ，Ｌ）のように表す。図５では、角度位置３１５°において信号レベルの組が（Ｌ，Ｈ）であり、角度位置４５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）、角度位置１３５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）である。

計数部６７は、磁気センサ１２が検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、記憶部１４に信号レベルの組を記憶させる。計数部６７は、次に検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、前回のレベルの組を記憶部１４から読み出し、前回のレベルの組と今回のレベルの組と比較して回転方向を判定する。

例えば、前回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）であって、今回の信号レベルが（Ｈ，Ｌ）である場合には、前回の検出において角度位置４５°であり、今回の検出において角度位置１３５°であるので、反時計回り（順回転）であることがわかる。計数部６７は、今回のレベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｈ，Ｈ）である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を記憶部１４に供給する。記憶部１４は、計数部６７からのアップ信号を検出した場合に、記憶している多回転情報を１増加した値に更新する。本実施形態に係る多回転情報検出部１Ａは、回転軸ＳＦの回転方向を判定しながら、多回転情報を検出できる。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、残量情報生成部３がバッテリー８の残量情報を生成する。例えば、ユーザは、残量情報に基づいてバッテリー８の監視及び交換を行うことができ、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリー８の残量不足による動作不良の発生が抑制されるので、信頼性が高い。また、残量情報生成部３は、バッテリー８から供給される電力を用いて位置検出部１が動作する回数に基づいてバッテリー８の残量情報を生成するので、例えば、残量情報を簡易に取得可能である。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、信号発生部６に電気信号が発生してから短時間（例、検出信号が発生された時）又は上位コントローラにて予め設定された周期（又は不定期）で上位コントローラやエンコーダ装置ＥＣから出力せるトリガー信号が発生してから短時間のうちに、バッテリー８から多回転情報検出部１Ａに電力が供給され、多回転情報検出部１Ａがダイナミック駆動（間欠駆動）する。多回転情報の検出および書き込みの終了後は、多回転情報検出部１Ａへの電源供給は絶たれるが、計数値は、記憶部１４に格納されているので保持される。このようなシーケンスは、外部からの電力供給が絶たれた状態においても、磁石１１上の所定位置が信号発生部６の近傍を通過するたびに繰り返される。

記憶部１４に記憶されている多回転情報は、例えば、次にモータＭが起動される際にモータ制御部ＭＣなどに読み出され、回転軸ＳＦの初期位置などの算出に利用される。このようなエンコーダ装置ＥＣは、信号発生部６で発生する電気信号に応じて、位置検出部１（例、多回転情報検出部１Ａ）で消費される電力の少なくとも一部をバッテリー８が供給するので、バッテリー８を長寿命にすることができる。バッテリー８のメンテナンス（例、交換）をなくしたり、メンテナンスの頻度を減らしたりすることができる。例えば、バッテリー８の寿命がエンコーダ装置ＥＣの他の部分の寿命よりも長い場合、バッテリー８の交換を不要にすることもできる。

また、ウィーガントワイヤ等の感磁性ワイヤを利用すると、磁石１１の回転が極めて低速であっても、信号発生部６からパルス電流の出力が得られる。そのため、例えばモータＭへ電力供給がなされていない状態などにおいて、回転軸ＳＦ（磁石１１）の回転が極めて低速な場合にも、信号発生部６の出力を電気信号として利用できる。

なお、多回転情報検出部１Ａは、上記の実施形態において磁気式の検出部であるが、透過型又は反射型の光学式の検出部（例、スケールを介した透過光又は反射光を受光する光学センサ）であってもよい。なお、この場合、多回転情報検出部１Ａの一部は、角度検出部１Ｂと共用であってもよい。また、電力供給部２は、信号発生部６で発生する検出信号の電力を電源に用いてもよい。例えば、電力供給部２は、検出信号の電圧をレギュレータなどで所定電圧に調整し、検出信号の電力を位置検出部１に供給してもよい。また、上述の実施形態において、信号発生部６は、磁石１１に対して所定の位置関係になった際に検出信号が発生する。エンコーダ装置ＥＣ（多回転情報検出部１Ａ）は、信号発生部６を、回転軸ＳＦ（磁石１１）の位置情報を検出するセンサとして備えてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図６は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。本実施形態において、残量情報生成部３は、記憶部１４が回転位置情報（例、多回転情報を含む回転位置情報）を記憶した回数に基づいて、バッテリー８の残量情報を生成する。記憶部１４は、例えば、書込回数格納部３５と、位置情報格納部３６とを含む。イネーブル信号（例、トリガー信号、検出信号を含む）に応じてバッテリー８から位置検出部１に電力が供給されると、磁気センサ１２は、回転軸ＳＦの回転を検出し、その検出結果を処理部１３に出力する。

処理部１３は、磁気センサ１２の検出結果に基づいて回転位置情報を算出し、算出した回転位置情報を記憶部１４に出力する。記憶部１４は、処理部１３から出力された回転位置情報を位置情報格納部３６に格納する（書き込む）。記憶部１４は、位置情報格納部３６に回転位置情報が書き込まれた際に、書込回数のカウンタ値をインクリメントする。記憶部１４は、位置情報格納部３６の書込回数（上記のカウンタ値）を書込回数格納部３５に格納する（書き込む）。残量情報生成部３は、書込回数格納部３５から書込回数（動作回数）を取得し、書込回数に基づいてバッテリー８の残量情報を生成する。なお、上記の書込回数を計数する計数器３２（計数部）は、記憶部１４の外部に設けられてもよく、残量情報生成部３は、この計数器３２から書込回数を取得してもよい。

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図７は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。本実施形態において、残量情報生成部３は、イネーブル信号（例、トリガー信号、検出信号などを含む）に応じてバッテリー８から電力が供給される時間（動作時間）に基づいて、バッテリー８の残量情報を生成する。

残量情報生成部３は、例えば、コンパレータ３７、計時部３８、及び積算器３９を備える。コンパレータ３７の入力端子３７ａは、電源線（信号線）ＰＬに接続される。これによって、残量情報生成部３のコンパレータ３７は、切替部７のレギュレータ６３に電源線（信号線）ＰＬを介して接続される。信号線ＰＬは、残量情報生成部３と切替部７とを接続する。コンパレータ３７の接地端子３７ｇは、接地線ＧＬに接続される。コンパレータ３７の出力端子３７ｂは、計時部３８の入力端子３８ａに接続される。コンパレータ３７は、接地端子３７ｇの電位に対する入力端子３７ａの電位（供給電力のレベル）と、閾値とを比較する。コンパレータ３７は、接地端子３７ｇの電位に対する入力端子３７ａの電位が閾値以上である場合に、出力端子３７ｂの電位をハイレベル（Ｈ）に保持する。また、コンパレータ３７は、接地端子３７ｇの電位に対する入力端子３７ａの電位が閾値未満である場合に、出力端子３７ｂの電位をローレベル（Ｌ）に保持する。

計時部３８は、コンパレータ３７の出力が上記のハイレベル（Ｈ）に保持される時間を計測する。例えば、計時部３８の入力端子３８ａの電位は、コンパレータ３７の出力端子３７ｂとほぼ同じ電位であり、計時部３８は、入力端子３８ａの電位がハイレベルに立ち上がってからローレベルに立ち下がるまでの時間（図４の時間Ｔ参照、動作時間）を計測する。計時部３８は、計測結果を積算器３９に出力する。計時部３８の測定結果は、例えば、位置検出部１（例、検出部、処理部）の１回の動作時間に相当する。計時部３８は、位置検出部１が動作するたびに、計測結果を積算器３９に出力する。積算器３９は、計時部３８から出力された測定結果を積算する。残量情報生成部３は、積算器３９が動作時間を積算した値（積算時間）に基づいてバッテリー８の残量情報を生成する。なお、残量情報生成部３は、より高精度な情報の生成（算出）のために、位置検出部１が動作する回数（動作回数）と位置検出部１が動作する時間（動作時間）とに基づいてバッテリー８の残量情報を生成してもよい。

［駆動装置］
次に、実施形態に係る駆動装置について説明する。図８は、駆動装置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。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、回転軸ＳＦを回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ＥＣとを有している。

回転軸ＳＦは、負荷側端部ＳＦａと、反負荷側端部ＳＦｂとを有している。負荷側端部ＳＦａは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部ＳＦｂには、固定部を介してスケールＳが固定される。このスケールＳの固定とともに、エンコーダ装置ＥＣが取り付けられている。エンコーダ装置ＥＣは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。

この駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果を使って、図１などに示したモータ制御部ＭＣが本体部ＢＤを制御する。駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。また、駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの信頼性が高いので、安定的に動作可能である。なお、駆動装置ＭＴＲは、モータ装置に限定されず、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、ステージ装置について説明する。図９は、ステージ装置ＳＴＧを示す図である。このステージ装置ＳＴＧは、図８に示した駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに、ステージ（回転テーブルＴＢ、移動物体）を取り付けた構成である。ステージ装置ＳＴＧは、例えば、１次元のリニアモータによって、ステージを１方向に直線的に移動させる構成でもよい。また、ステージ装置ＳＴＧは、複数の１次元のリニアモータあるいは２次元のリニアモータ（例、平面モータ）によって、ステージを２方向に移動させる構成でもよい。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。

ステージ装置ＳＴＧは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させる。この回転は、回転テーブルＴＢに伝達され、その際にエンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、回転テーブルＴＢの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置ＭＴＲの負荷側端部ＳＦａと回転テーブルＴＢとの間に減速機等が配置されてもよい。

ステージ装置ＳＴＧは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が低い又は無いので、メンテナンスコストを減らすことができる。また、ステージ装置ＳＴＧは、エンコーダ装置ＥＣの信頼性が高いので、安定的に動作可能である。なお、ステージ装置ＳＴＧは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。

［ロボット装置］
次に、ロボット装置について説明する。図１０は、ロボット装置ＲＢＴを示す斜視図である。なお、図１０には、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）を模式的に示した。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。このロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。

第１アームＡＲ１は、腕部１０１、軸受１０１ａ、及び軸受１０１ｂを備えている。第２アームＡＲ２は、腕部１０２および接続部１０２ａを有する。接続部１０２ａは、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの間に配置されている。接続部１０２ａは、回転軸ＳＦ２と一体的に設けられている。回転軸ＳＦ２は、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの両方に挿入されている。回転軸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、駆動装置ＭＴＲに接続されており、駆動装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して回転軸ＳＦ２に伝達する。図１０に図示しないが、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａは、減速機ＲＧに接続されている。また、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち反負荷側端部ＳＦｂには、エンコーダ装置ＥＣのスケールＳが取り付けられている。

ロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して回転軸ＳＦ２に伝達される。回転軸ＳＦ２の回転により接続部１０２ａ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ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の角度位置を検出することができる。ロボット装置ＲＢＴは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。また、ロボット装置ＲＢＴは、エンコーダ装置ＥＣの信頼性が高いので、安定的に動作可能である。なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置ＭＴＲは、複数の関節を備える各種ロボット装置（例、双腕多軸型ロボット）に適用できる。複数の関節を備えるロボット装置の場合、そのロボット装置は各関節（各軸）又は一部の関節に本実施形態のエンコーダ装置ＥＣが配置される。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・位置検出部、３・・・残量情報生成部、６・・・信号発生部、７・・・切替部、８・・・バッテリー、ＥＣ・・・エンコーダ装置、ＭＴＲ・・・駆動装置、ＲＢＴ・・・ロボット装置、ＳＴＧ・・・ステージ装置

Claims (15)

1. 移動部の位置情報を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部へ電力を供給するバッテリーと、
   イネーブル信号に応じて前記バッテリーから供給される電力を用いて前記位置検出部が動作する回数又は時間に基づいて、前記バッテリーの残量情報を生成する残量情報生成部と、を備えるエンコーダ装置。
2. 前記位置検出部は、前記移動部の移動を検出した検出結果を用いて前記位置情報を算出し、
   前記残量情報生成部は、前記位置検出部が前記位置情報を算出する回数に基づいて、前記残量情報を生成する、請求項１に記載のエンコーダ装置。
3. 前記移動部の移動によって検出信号が発生する信号発生部を備え、
   前記位置検出部は、前記検出信号の発生に基づいて前記バッテリーから供給される電力によって動作し、
   前記残量情報生成部は、前記検出信号の発生に基づいて前記残量情報を生成する、請求項１または請求項２に記載のエンコーダ装置。
4. 前記残量情報生成部は、前記検出信号の発生回数を計数し、前記発生回数を含む前記残量情報を生成する、請求項３に記載のエンコーダ装置。
5. 前記検出信号を制御信号に用いて、前記バッテリーからの電力供給の有無を切替える切替部を備え、
   前記残量情報生成部は、前記制御信号のレベルに基づいて前記検出信号の発生を検出する、請求項３又は請求項４に記載のエンコーダ装置。
6. 前記残量情報生成部と前記切替部とを接続する信号線を備える、請求項５に記載のエンコーダ装置。
7. 前記位置検出部は、前記移動部の位置情報を記憶する記憶部を備え、
   前記残量情報生成部は、前記記憶部への前記位置情報の書込回数を取得し、前記書込回数を含む前記残量情報を生成する、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装置。
8. 前記残量情報生成部は、前記バッテリーから電力が供給される時間に基づいて、前記残量情報を生成する、請求項１から請求項７に記載のエンコーダ装置。
9. 前記残量情報生成部は、外部装置からの指令に応じて前記残量情報を前記外部装置へ出力する、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装置。
10. 前記残量情報生成部は、前記残量情報として前記バッテリーの残量を示す指標値を生成し、前記指標値と閾値とを比較する、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装置。
11. 前記残量情報生成部は、前記位置検出部へ電力が供給された回数の積算値を前記指標値として生成し、前記積算値と前記閾値とを比較して前記残量情報を生成する、請求項１０に記載のエンコーダ装置。
12. 前記残量情報生成部は、前記指標値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記バッテリーの残量が所定値以下であることを示す報知情報を出力する、請求項１０または請求項１１に記載のエンコーダ装置。
13. 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装置と、
    前記移動部に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置。
14. 請求項１３に記載の駆動装置と、
    前記駆動装置によって移動するステージと、を備えるステージ装置。
15. 請求項１３に記載の駆動装置と、
    前記駆動装置によって移動するアームと、を備えるロボット装置。
    

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