JP2816015B2 - リニア型の光学式エンコーダ - Google Patents
リニア型の光学式エンコーダInfo
- Publication number
- JP2816015B2 JP2816015B2 JP29297690A JP29297690A JP2816015B2 JP 2816015 B2 JP2816015 B2 JP 2816015B2 JP 29297690 A JP29297690 A JP 29297690A JP 29297690 A JP29297690 A JP 29297690A JP 2816015 B2 JP2816015 B2 JP 2816015B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse motor
- linear
- slit
- phase
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はリニアサーボモータに用いるリニア型の光学
式エンコーダに関するものである。
式エンコーダに関するものである。
＜従来の技術＞ FA（ファクトリーオートメーション）の分野では、産
業用ロボツトや加工機械等の駆動源としてパルスモータ
が多く使われている。
業用ロボツトや加工機械等の駆動源としてパルスモータ
が多く使われている。
例えば、半導体部品を搬送する装置では、搬送動作が
直進運動であるため、リニアパルスモータを用いると動
力伝達機構が簡単になって好都合である。
直進運動であるため、リニアパルスモータを用いると動
力伝達機構が簡単になって好都合である。
リニアパルスモータをリニアサーボモータにして制御
すると、高い位置決め精度が得られる。また、リニアサ
ーボモータに転流制御や速度制御の機能を持たせると、
制御性をより良くすることができる。
すると、高い位置決め精度が得られる。また、リニアサ
ーボモータに転流制御や速度制御の機能を持たせると、
制御性をより良くすることができる。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、リニアサーボモータに、位置フィードバック
制御，速度フィードバック制御，転流制御の機能を持た
せるには、それぞれの機能について制御系を作らなけれ
ばならないため、構成が複雑になる。
制御，速度フィードバック制御，転流制御の機能を持た
せるには、それぞれの機能について制御系を作らなけれ
ばならないため、構成が複雑になる。
リニアサーボモータの移動子の移動を検出するセンサ
としては、モータの固定子を自身の固定子としたリニア
型の磁気レゾルバがある。
としては、モータの固定子を自身の固定子としたリニア
型の磁気レゾルバがある。
しかし、このレゾルバではモータの固定子の歯をスケ
ールにしているため、歯のピッチが大きいと検出精度が
悪くなるという問題点があった。
ールにしているため、歯のピッチが大きいと検出精度が
悪くなるという問題点があった。
他のセンサとしては、リニア型の光学式エンコーダが
ある。
ある。
従来におけるリニア型の光学式エンコーダには、光学
スリットのピッチとモータの固定子の歯のピッチを等し
くしたものがあった。しかし、このエンコーダでは、リ
ニアサーボモータの位置制御をするための信号は得られ
るが、リニアサーボモータの転流制御をするための信号
は得られなかった。
スリットのピッチとモータの固定子の歯のピッチを等し
くしたものがあった。しかし、このエンコーダでは、リ
ニアサーボモータの位置制御をするための信号は得られ
るが、リニアサーボモータの転流制御をするための信号
は得られなかった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされた
ものであり、スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイ
オードを配列し、各フォトダイオードの光検出信号を走
査して得た位相変調信号を信号処理することによって、
リニアサーボモータの転流制御、位置フィードバック制
御及び速度フィードバック制御のための信号が同時に得
られ、しかもモータの固定子の歯のピッチにかかわらず
高い位置検出分解能が得られるリニア型の光学式エンコ
ーダを実現することを目的とする。
ものであり、スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイ
オードを配列し、各フォトダイオードの光検出信号を走
査して得た位相変調信号を信号処理することによって、
リニアサーボモータの転流制御、位置フィードバック制
御及び速度フィードバック制御のための信号が同時に得
られ、しかもモータの固定子の歯のピッチにかかわらず
高い位置検出分解能が得られるリニア型の光学式エンコ
ーダを実現することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は次のとおりの構成になったリニア型の光学式
エンコーダである。
エンコーダである。
（１）リニアパルスモータの移動子の移動を検出するリ
ニア型の光学式エンコーダにおいて、 前記リニアパルスモータの固定子に固定されていて、
固定子の歯の配列方向に沿ってスリットが配列され、ス
リットのピッチはリニアパルスモータの固定子の歯のピ
ッチと等しいスリット板と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記
スリットに光を照射する発光素子と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、スリ
ット板を挟んで前記発光素子と対向配置されていて、ス
リットの１ピッチ内に複数のフォトダイオードを配列し
たフォトダイオードアレイと、 前記複数のフォトダイオードの光検出信号を走査する
走査回路と、 走査により得た光検出信号をもとに、リニアパルスモ
ータの移動子が固定子の歯の１ピッチ分移動すると位相
が360゜変調される位相変調信号を生成する波長整形回
路と、 生成した位相変調信号と位相が変調されない基準信号
の位相差を計測し、リニアパルスモータの移動子と固定
子の歯と位相ずれを検出する位相差カウンタと、 この位相差カウンタで検出した位相ずれを、転流角検
出信号としてリニアパルスモータの転流制御部へ送る信
号生成回路と、 を具備したことを特徴とするリニア型の光学式エンコー
ダ。
ニア型の光学式エンコーダにおいて、 前記リニアパルスモータの固定子に固定されていて、
固定子の歯の配列方向に沿ってスリットが配列され、ス
リットのピッチはリニアパルスモータの固定子の歯のピ
ッチと等しいスリット板と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記
スリットに光を照射する発光素子と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、スリ
ット板を挟んで前記発光素子と対向配置されていて、ス
リットの１ピッチ内に複数のフォトダイオードを配列し
たフォトダイオードアレイと、 前記複数のフォトダイオードの光検出信号を走査する
走査回路と、 走査により得た光検出信号をもとに、リニアパルスモ
ータの移動子が固定子の歯の１ピッチ分移動すると位相
が360゜変調される位相変調信号を生成する波長整形回
路と、 生成した位相変調信号と位相が変調されない基準信号
の位相差を計測し、リニアパルスモータの移動子と固定
子の歯と位相ずれを検出する位相差カウンタと、 この位相差カウンタで検出した位相ずれを、転流角検
出信号としてリニアパルスモータの転流制御部へ送る信
号生成回路と、 を具備したことを特徴とするリニア型の光学式エンコー
ダ。
（２）前記位相差カウンタで検出した位相ずれを、前記
走査回路の走査周期毎に積算し、積算値を位置検出信号
としてリニアパルスモータの位置フィードバック制御部
へ与える積算回路を具備したことを特徴とする（１）記
載のリニア型の光学式エンコーダ。
走査回路の走査周期毎に積算し、積算値を位置検出信号
としてリニアパルスモータの位置フィードバック制御部
へ与える積算回路を具備したことを特徴とする（１）記
載のリニア型の光学式エンコーダ。
（３）前記位相差カウンタで検出した位相ずれの変動周
波数に比例した電圧信号を生成し、この電圧信号を速度
検出信号としてモータの速度フィードバック制御部へ与
えるF/V変換器を具備したことを特徴とする（１）記載
のリニア型の光学式エンコーダ。
波数に比例した電圧信号を生成し、この電圧信号を速度
検出信号としてモータの速度フィードバック制御部へ与
えるF/V変換器を具備したことを特徴とする（１）記載
のリニア型の光学式エンコーダ。
（４）リニアパルスモータの移動子の移動を検出するリ
ニア型の光学式エンコーダにおいて、 前記リニアパルスモータの固定子に固定されていて、
この固定子の歯の配列方向に沿ってピッチp1でスリット
が配列されたスリット列とピッチp2でスリットが配列さ
れたスリット列が形成されていて、p1とp2はリニアパル
スモータの固定子の歯のピッチpMに対して、 1/pM＝1/p1−1/p2 p1＜p2 なる関係を満たすスリット板と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記
２つのスリット列に光を照射する発光素子と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記
２つのスリット列のそれぞれに設けられていて、２つの
スリット列を挟んで前記発光素子と対向配置されてい
て、スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイオードを
配列した２つのフォトダイオードアレイと、 この２つのフォトダイオードアレイについて、各フォ
トダイオードの光検出信号を走査する走査回路と、 走査により得た２つの光検出信号をもとに、リニアパ
ルスモータの移動子がそれぞれのスリット列にあるスリ
ットの１ピッチ分移動すると位相が360゜変調される２
つの位相変調信号を生成する波形整形回路と、 生成した２つの位相変調信号の位相差を計測し、リニ
アパルスモータの移動子と固定子の歯の位相ずれを検出
する位相差カウンタと、 この位相差カウンタで検出した位相ずれを、転流角検
出信号としてリニアパルスモータの転流制御部へ送る信
号生成回路と、 を具備したことを特徴とするリニア型の光学式エンコー
ダ。
ニア型の光学式エンコーダにおいて、 前記リニアパルスモータの固定子に固定されていて、
この固定子の歯の配列方向に沿ってピッチp1でスリット
が配列されたスリット列とピッチp2でスリットが配列さ
れたスリット列が形成されていて、p1とp2はリニアパル
スモータの固定子の歯のピッチpMに対して、 1/pM＝1/p1−1/p2 p1＜p2 なる関係を満たすスリット板と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記
２つのスリット列に光を照射する発光素子と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記
２つのスリット列のそれぞれに設けられていて、２つの
スリット列を挟んで前記発光素子と対向配置されてい
て、スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイオードを
配列した２つのフォトダイオードアレイと、 この２つのフォトダイオードアレイについて、各フォ
トダイオードの光検出信号を走査する走査回路と、 走査により得た２つの光検出信号をもとに、リニアパ
ルスモータの移動子がそれぞれのスリット列にあるスリ
ットの１ピッチ分移動すると位相が360゜変調される２
つの位相変調信号を生成する波形整形回路と、 生成した２つの位相変調信号の位相差を計測し、リニ
アパルスモータの移動子と固定子の歯の位相ずれを検出
する位相差カウンタと、 この位相差カウンタで検出した位相ずれを、転流角検
出信号としてリニアパルスモータの転流制御部へ送る信
号生成回路と、 を具備したことを特徴とするリニア型の光学式エンコー
ダ。
（５）前記波形整形回路で生成した一方の位相変調信号
の周期を前記走査回路の走査周期毎に計測するカウンタ
と、 このカウンタの計測値と、位相が変調されない基準信
号の周期の計測値との差をとり、この差を前記走査周期
毎に積算し、積算値を位置検出信号としてリニアパルス
モータの位置フィードバック制御部へ与える積算回路
と、 を具備したことを特徴とする（４）記載のリニア型の光
学式エンコーダ。
の周期を前記走査回路の走査周期毎に計測するカウンタ
と、 このカウンタの計測値と、位相が変調されない基準信
号の周期の計測値との差をとり、この差を前記走査周期
毎に積算し、積算値を位置検出信号としてリニアパルス
モータの位置フィードバック制御部へ与える積算回路
と、 を具備したことを特徴とする（４）記載のリニア型の光
学式エンコーダ。
（６）前記波形整形回路で生成した一方の位相変調信号
の変動周波数に比例した電圧信号を生成し、この電圧信
号を速度検出信号としてモータの速度フィードバック制
御部へ与えるF/V変換器を具備したことを特徴とする
（４）記載のリニア型の光学式エンコーダ。
の変動周波数に比例した電圧信号を生成し、この電圧信
号を速度検出信号としてモータの速度フィードバック制
御部へ与えるF/V変換器を具備したことを特徴とする
（４）記載のリニア型の光学式エンコーダ。
＜実施例＞ 以下、図面を用いて本発明を説明する。
第１図は本発明の一実施例の示した構成図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
これらの図において、１はモータ、２はエンコーダで
ある。
ある。
モータ１は公知のリニアパルスモータである。モータ
１で、11は固定子、12は移動子であり、これらには一定
ピッチで歯が形成されている。図では３層モータを示し
ているが、これ以外の相数のモータであってもよい。
１で、11は固定子、12は移動子であり、これらには一定
ピッチで歯が形成されている。図では３層モータを示し
ているが、これ以外の相数のモータであってもよい。
エンコーダ２において、21はスリット板であり、固定
子11に固定されていて、固定子の歯111の配列方向に沿
って一定ピッチでスリット22が形成されている。スリッ
ト22の配列ピッチは固定子の歯111の配列ピッチと等し
くなっている。23と24はスリット22を挟んで対向配置さ
れたLEDとフォトダイオードアレイ（以下、フォトダイ
オードアレイをPDAとする）である。これらはいずれも
移動子12側に固定されている。25はLED34を固定子12に
固定する固定部材、26はLED23の出射光を集束してPDA24
に当てる集光レンズである。
子11に固定されていて、固定子の歯111の配列方向に沿
って一定ピッチでスリット22が形成されている。スリッ
ト22の配列ピッチは固定子の歯111の配列ピッチと等し
くなっている。23と24はスリット22を挟んで対向配置さ
れたLEDとフォトダイオードアレイ（以下、フォトダイ
オードアレイをPDAとする）である。これらはいずれも
移動子12側に固定されている。25はLED34を固定子12に
固定する固定部材、26はLED23の出射光を集束してPDA24
に当てる集光レンズである。
27はPDA24の光検出信号をもとにリニアパルスモータ
の移動子と固定子の歯の位相ずれを求める信号処理回
路、28は求めた位相ずれからリニパルスモータの制御に
用いる信号を生成する信号生成回路である。
の移動子と固定子の歯の位相ずれを求める信号処理回
路、28は求めた位相ずれからリニパルスモータの制御に
用いる信号を生成する信号生成回路である。
信号処理回路27と信号生成回路28の構成について説明
する。
する。
第２図はこれらの回路の具体的構成を示した図であ
る。第２図は第１図と同一のものは同一符号を付ける。
る。第２図は第１図と同一のものは同一符号を付ける。
PDA24は、スリット22の１ピッチＰに８個のフォトダ
イオードPD1〜PD8がアレイ状に配列されたものである。
イオードPD1〜PD8がアレイ状に配列されたものである。
信号処理回路27において、SW1〜SW8はスイッチであ
り、クロック発生器271から与えられる８相クロックに
よって一定のタイミングで順序に閉じられてフォトダイ
オードPD1〜PD8の光検出信号を走査する。
り、クロック発生器271から与えられる８相クロックに
よって一定のタイミングで順序に閉じられてフォトダイ
オードPD1〜PD8の光検出信号を走査する。
272はOPアンプであり、各スイッチSW1〜SW8を介して
与えられる信号を増幅する。OPアンプ272の出力は階段
状波形であり、波形の高さは光を検出したフォトダイオ
ードの個数に相当する。スイッチの開閉は、例えば、１
回目のタイミングではスイッチSW1,SW2,SW3,SW4が閉
じ、２回目のタイミングではスイッチSW2,SW3,SW4,SW5
が閉じ、以下同様にして４個ずつ閉じるスイッチをずら
していく。
与えられる信号を増幅する。OPアンプ272の出力は階段
状波形であり、波形の高さは光を検出したフォトダイオ
ードの個数に相当する。スイッチの開閉は、例えば、１
回目のタイミングではスイッチSW1,SW2,SW3,SW4が閉
じ、２回目のタイミングではスイッチSW2,SW3,SW4,SW5
が閉じ、以下同様にして４個ずつ閉じるスイッチをずら
していく。
273はOPアンプ272の出力の低周波成分を抽出するロー
パスフィルタ（以下、LPFとする）、274はLPF273の出力
を波形整形するコンパレータである。
パスフィルタ（以下、LPFとする）、274はLPF273の出力
を波形整形するコンパレータである。
275はクロック発生器271の８相クロックのいずれか１
相のクロックを取り出すクロック取出回路、276はクロ
ック発生器の８相クロックを1/8に分周する分周回路で
ある。277はコンパレータ274から与えられる位相変調信
号とクロック取出回路275で取り出した位相が変調され
ない基準信号の位相差を分周回路276の分周クロックの
タイミングで計測する位相差カウンタである。分周クロ
ックの周期は８個のスイッチSW1〜SW8の走査周期に相当
している。
相のクロックを取り出すクロック取出回路、276はクロ
ック発生器の８相クロックを1/8に分周する分周回路で
ある。277はコンパレータ274から与えられる位相変調信
号とクロック取出回路275で取り出した位相が変調され
ない基準信号の位相差を分周回路276の分周クロックの
タイミングで計測する位相差カウンタである。分周クロ
ックの周期は８個のスイッチSW1〜SW8の走査周期に相当
している。
信号生成回路28において、281は位相差カウンタ277で
計測した位相差を走査周期ごとに積算してモータの移動
子の位置を検出する積算回路、282は位相差カウンタ277
で計測した位相差の変動周波数をもとにモータの移動子
の移動速度を検出するF/V変換器である。
計測した位相差を走査周期ごとに積算してモータの移動
子の位置を検出する積算回路、282は位相差カウンタ277
で計測した位相差の変動周波数をもとにモータの移動子
の移動速度を検出するF/V変換器である。
このように構成したエンコーダの動作を説明する。
クロック発生器271は、８層クロックのタイミングで
スイッチSW1〜SW8を開閉してフォトダイオードPD1〜PD8
の光検出信号を走査する。フォトダイオードPD1〜PD8は
スリット像を映すイメージセンサであるため、PDA23とL
ED24（以下、これらを光センサとする）がスリットの１
ピッチ分移動すると走査により得られた階段状波形信号
の位相は360゜変化する。従って、階段状波形信号にLPF
273とコンパレータ274を通過させて得た信号は、次式で
与えられる位相変調信号になる。
スイッチSW1〜SW8を開閉してフォトダイオードPD1〜PD8
の光検出信号を走査する。フォトダイオードPD1〜PD8は
スリット像を映すイメージセンサであるため、PDA23とL
ED24（以下、これらを光センサとする）がスリットの１
ピッチ分移動すると走査により得られた階段状波形信号
の位相は360゜変化する。従って、階段状波形信号にLPF
273とコンパレータ274を通過させて得た信号は、次式で
与えられる位相変調信号になる。
ｆ（ｔ）＝Asin｛ωｔ＋２π（χ/p）｝ … A:信号の振幅,t:時間 χ：スリットの相対的移動量 p:スリットのピッチ ω＝２πfS fS:クロック発生器271の８相クロックの周波数 また、クロック取出し回路275で取出した基準信号の
位相はωｔになる。
位相はωｔになる。
スイッチSW1〜SW8が８回切替わると１回の走査周期が
終了するため、分周回路276による分周クロックの周期
が走査周期になる。
終了するため、分周回路276による分周クロックの周期
が走査周期になる。
位相差カウンタ277は、分周クロックのタイミングで
１走査周期ごとに、コンパレータ274から与えられる位
相変調信号とクロック取出し回路275から与えられる基
準信号の位相差を計測する。この位相差は式より２π
（χ/p）である。
１走査周期ごとに、コンパレータ274から与えられる位
相変調信号とクロック取出し回路275から与えられる基
準信号の位相差を計測する。この位相差は式より２π
（χ/p）である。
ここで、 （エンコーダのスリットのピッチ） ＝（リニアパルスモータの固定子の歯のピッチ） であるため、位相差カウンタで計測した位相差がモータ
の固定子の歯と移動子の歯の位相ずれそのものになる。
この位相ずれをもとにモータの転流制御が行なわれる。
の固定子の歯と移動子の歯の位相ずれそのものになる。
この位相ずれをもとにモータの転流制御が行なわれる。
すなわち、位相差カウンタにより転流制御に用いる信
号が直接検出される。
号が直接検出される。
信号生成回路28では、位相差カウンタ277で計測した
位相差をそのまま転流角検出信号としてモータの転流制
御部（図示せず）へ送る。
位相差をそのまま転流角検出信号としてモータの転流制
御部（図示せず）へ送る。
281は積算回路であり、位相差カウンタ277で計測した
位相差の変化分を分周回路276の分周クロックのタイミ
ングで積算していく。この積算値がモータの移動子の位
置になる。従って、積算回路281の積算値は位置検出信
号としてモータの位置フィードバック制御部（図示せ
ず）へ与える。
位相差の変化分を分周回路276の分周クロックのタイミ
ングで積算していく。この積算値がモータの移動子の位
置になる。従って、積算回路281の積算値は位置検出信
号としてモータの位置フィードバック制御部（図示せ
ず）へ与える。
282はF/V変換器であり、コンパレータ274の出力の変
動周波数に比例した電圧信号を出力する。この信号は速
度検出信号として、モータの速度フィードバック制御部
（図示せず）へ与えられる。
動周波数に比例した電圧信号を出力する。この信号は速
度検出信号として、モータの速度フィードバック制御部
（図示せず）へ与えられる。
このように信号生成回路28により、モータの転流制
御，位置制御，速度制御に用いる信号が同時に検出され
る。
御，位置制御，速度制御に用いる信号が同時に検出され
る。
第３図は本発明の他の実施例の構成図であり、（ａ）
は正面図、（ｂ）は側面図である。
は正面図、（ｂ）は側面図である。
第３図で、スリット板21には、モータの固定子の歯の
配列方向に沿って、配列ピッチが異なる２段のスリット
221と222が形成されている。スリット221と222の配列ピ
ッチp1とp2はモータの固定子の歯111の配列ピッチpMに
対して次式の関係を有する。
配列方向に沿って、配列ピッチが異なる２段のスリット
221と222が形成されている。スリット221と222の配列ピ
ッチp1とp2はモータの固定子の歯111の配列ピッチpMに
対して次式の関係を有する。
1/pM−1/p1p1/p2 p1＜p2 … ２段のスリットに合わせて、LEDは231と232が、PDAは
241と242が、集光レンズは261と262が設けられている。
241と242が、集光レンズは261と262が設けられている。
29はPDA241と242の光検出信号をもとにリニアパルス
モータの移動子と固定子の歯の位相ずれを求める信号処
理回路、30は求めた位相ずれからリニパルスモータの制
御に用いる信号を生成する信号生成回路である。
モータの移動子と固定子の歯の位相ずれを求める信号処
理回路、30は求めた位相ずれからリニパルスモータの制
御に用いる信号を生成する信号生成回路である。
信号処理回路29と信号生成回路30の構成について説明
する。
する。
第４図は信号処理回路29と信号生成回路30の具体的構
成例を示した図である。
成例を示した図である。
信号処理回路29では、PDA241と242のそれぞれに８個
ずつフォトダイオードPD1〜PD8が設けられ、またスイッ
チSW1〜SW8も８個ずつ設けられている。
ずつフォトダイオードPD1〜PD8が設けられ、またスイッ
チSW1〜SW8も８個ずつ設けられている。
また、２個のPDA241と242に対応して、OPアンプは272
1と2722が、LPFは2731と2732が、コンパレータ2741と27
42が、それぞれ設けられている。
1と2722が、LPFは2731と2732が、コンパレータ2741と27
42が、それぞれ設けられている。
位相差カウンタ277は、分周回路276の分周クロックの
タイミングで、コンパレータ2741からの位相変調信号と
コンパレータ2742からの位相変調信号の位相差をとる。
タイミングで、コンパレータ2741からの位相変調信号と
コンパレータ2742からの位相変調信号の位相差をとる。
278はカウンタであり、コンパレータ2741からの位相
変調信号の周期をカウントする。
変調信号の周期をカウントする。
信号生成回路30において、301はコンパレータ2741の
出力の変動周波数に比例した電圧信号を出力するF/V変
換器、302はカウンタ278のカウント値を積算する積算回
路である。
出力の変動周波数に比例した電圧信号を出力するF/V変
換器、302はカウンタ278のカウント値を積算する積算回
路である。
このように構成したエンコーダの動作を説明する。
配列ピッチがp1とp2になったスリット221と222の通過
光をもとにコンパレータ2741と2742から得られた位相変
調信号f1（ｔ）とf2（ｔ）は次式で与えられる。
光をもとにコンパレータ2741と2742から得られた位相変
調信号f1（ｔ）とf2（ｔ）は次式で与えられる。
f1（ｔ）＝Asin｛ωｔ＋２π（χ/p1）｝ f2（ｔ）＝Asin｛ωｔ＋２π（χ/p2）｝ 位相差カウンタ277は、走査周期ごとに、位相変調信
号f1（ｔ）とf2（ｔ）の位相差 ２π（χ/p1）−２π（χ/p2） ＝２πχ（1/p1−1/p2） … を計測する。ここで、式より1/pM＝1/p1−1/p2である
ことから、位相差は、 ２πχ/pM になる。この位相差は、モータの固定子の歯と移動子の
歯の位相ずれそのものである。
号f1（ｔ）とf2（ｔ）の位相差 ２π（χ/p1）−２π（χ/p2） ＝２πχ（1/p1−1/p2） … を計測する。ここで、式より1/pM＝1/p1−1/p2である
ことから、位相差は、 ２πχ/pM になる。この位相差は、モータの固定子の歯と移動子の
歯の位相ずれそのものである。
信号生成回路30は、位相差カウンタ277で検出した位
相ずれを転流角検出信号として、モータの転流制御部へ
送る。また、F/V変換器301により、検出した位相ずれの
値の変動周波数に比例した電圧信号を速度検出信号とし
てモータの速度フィードバック制御部へ送る。
相ずれを転流角検出信号として、モータの転流制御部へ
送る。また、F/V変換器301により、検出した位相ずれの
値の変動周波数に比例した電圧信号を速度検出信号とし
てモータの速度フィードバック制御部へ送る。
カウンタ278と積算回路302は、位相変調信号f1（ｔ）
の周期を走査周期ごとに計測することによってモータの
移動子の位置を検出する。
の周期を走査周期ごとに計測することによってモータの
移動子の位置を検出する。
例えば、位相変調されていない信号Asinωｔの１周期
の計測カウントに要するクロック数が4096とすると、カ
ウンタ278と積算回路302は次式で与えられる演算をして
移動子の位置Ｓを検出する。
の計測カウントに要するクロック数が4096とすると、カ
ウンタ278と積算回路302は次式で与えられる演算をして
移動子の位置Ｓを検出する。
検出した位置は、信号生成回路30を介して位置検出信
号としてモータの位置フィードバック制御部へ送られ
る。
号としてモータの位置フィードバック制御部へ送られ
る。
ここで、例えば、モータの固定子の歯のピッチpM＝5m
mである場合は、スリットのピッチはp1＝1mm,p2＝1.25m
mにすれば式が満たされる。このことから、モータの
歯のピッチが大きくても、エンコーダは高い検出分解能
が得られる。
mである場合は、スリットのピッチはp1＝1mm,p2＝1.25m
mにすれば式が満たされる。このことから、モータの
歯のピッチが大きくても、エンコーダは高い検出分解能
が得られる。
この例で、スリットの１ピッチ内をPDAにより1/2000
に内挿する場合は、第１図の実施例では位置検出の分解
能は、 5mm/2000＝2.5μｍ である。
に内挿する場合は、第１図の実施例では位置検出の分解
能は、 5mm/2000＝2.5μｍ である。
これに対して、第３図の実施例では、ピッチが1mmの
スリットで検出した位置検出の分解能は、 1mm/2000＝0.5μｍ となる。
スリットで検出した位置検出の分解能は、 1mm/2000＝0.5μｍ となる。
＜効果＞ 本発明によれば、次の効果が得られる。
（１）請求項１に記載した発明では、エンコーダのスリ
ットのピッチをモータの固定子の歯のピッチと等しくす
るとともに、スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイ
オードを配列し、各フォトダイオードの光検出信号を走
査することによって、スリットの１ピッチを内挿して位
置検出している。これによって、固定子の歯と移動子の
歯の１ピッチ内における位相ずれを検出でき、モータの
転流制御に用いる信号を得ることができる。
ットのピッチをモータの固定子の歯のピッチと等しくす
るとともに、スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイ
オードを配列し、各フォトダイオードの光検出信号を走
査することによって、スリットの１ピッチを内挿して位
置検出している。これによって、固定子の歯と移動子の
歯の１ピッチ内における位相ずれを検出でき、モータの
転流制御に用いる信号を得ることができる。
（２）請求項２に記載された発明によれば、位相ずれを
積算してモータの位置フィードバック制御に用いる信号
を得ることができる。
積算してモータの位置フィードバック制御に用いる信号
を得ることができる。
（３）請求項３に記載された発明によれば、位相ずれの
変動周波数からモータの速度フィードバック制御に用い
る信号を得ることができる。
変動周波数からモータの速度フィードバック制御に用い
る信号を得ることができる。
（４）請求項４乃至請求項６に記載された発明によれ
ば、請求項１乃至請求項３に記載された発明の効果に加
えて、モータの固定子の歯のピッチにかかわらず高い位
置検出分解能を得ることができる。
ば、請求項１乃至請求項３に記載された発明の効果に加
えて、モータの固定子の歯のピッチにかかわらず高い位
置検出分解能を得ることができる。
以上説明したように本発明によれば、リニアサーボモ
ータの転流制御、位置フィードバック制御及び速度フィ
ードバック制御のための信号が同時に得られ、しかもモ
ータの固定子の歯のピッチにかかわらず高い位置検出分
解能が得られるリニア型の光学式エンコーダを実現する
ことができる。
ータの転流制御、位置フィードバック制御及び速度フィ
ードバック制御のための信号が同時に得られ、しかもモ
ータの固定子の歯のピッチにかかわらず高い位置検出分
解能が得られるリニア型の光学式エンコーダを実現する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
要部構成図、第３図は本発明の他の実施例を示した構成
図、第４図は第３図の要部構成図である。 １……モータ、11……固定子、12……移動子、111……
歯、２……エンコーダ、21……スリット板、22,221,222
……スリット、23,231,232……LED、24,241,242……PD
A、25……固定部材、27,29……信号処理回路、28,30…
…信号生成回路、271……クロック発生器、272,2721,27
22……OPアンプ、273,2731,2732……LPF、274,2741、27
42……コンパレータ、275……クロック取出し回路、276
……分周回路、277……位相差カウンタ、278……カウン
タ、281,302……積算回路、282,301……F/V変換器。
要部構成図、第３図は本発明の他の実施例を示した構成
図、第４図は第３図の要部構成図である。 １……モータ、11……固定子、12……移動子、111……
歯、２……エンコーダ、21……スリット板、22,221,222
……スリット、23,231,232……LED、24,241,242……PD
A、25……固定部材、27,29……信号処理回路、28,30…
…信号生成回路、271……クロック発生器、272,2721,27
22……OPアンプ、273,2731,2732……LPF、274,2741、27
42……コンパレータ、275……クロック取出し回路、276
……分周回路、277……位相差カウンタ、278……カウン
タ、281,302……積算回路、282,301……F/V変換器。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01D 5/30 - 5/36 H02P 7/00
Claims (6)
- 【請求項１】リニアパルスモータの移動子の移動を検出
するリニア型の光学式エンコーダにおいて、 前記リニアパルスモータの固定子に固定されていて、固
定子の歯の配列方向に沿ってスリットが配列され、スリ
ットのピッチはリニアパルスモータの固定子の歯のピッ
チと等しいスリット板と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記ス
リットに光を照射する発光素子と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、スリッ
ト板を挟んで前記発光素子と対向配置されていて、スリ
ットの１ピッチ内に複数のフォトダイオードを配列した
フォトダイオードアレイと、 前記複数のフォトダイオードの光検出信号を走査する走
査回路と、 走査により得た光検出信号をもとに、リニアパルスモー
タの移動子が固定子の歯の１ピッチ分移動すると位相36
0゜変調される位相変調信号を生成する波形整形回路
と、 生成した位相変調信号と位相が変調されない基準信号の
位相差を計測し、リニアパルスモータの移動子と固定子
の歯の位相ずれを検出する位相差カウンタと、 この位相差カウンタで検出した位相ずれを、転流角検出
信号としてリニアパルスモータの転流制御部へ送る信号
生成回路と、 を具備したことを特徴とするリニア型の光学式エンコー
ダ。 - 【請求項２】前記位相差カウンタで検出した位相ずれ
を、前記走査回路の走査周期毎に積算し、積算値を位置
検出信号としてリニアパルスモータの位置フィードバッ
ク制御部へ与える積算回路を具備したことを特徴とする
請求項（１）記載のリニア型の光学式エンコーダ。 - 【請求項３】前記位相差カウンタで検出した位相ずれの
変動周波数に比例した電圧信号を生成し、この電圧信号
を速度検出信号としてモータの速度フィードバック制御
部へ与えるF/V変換器を具備したことを特徴とする請求
項（１）記載のリニア型の光学式エンコーダ。 - 【請求項４】リニアパルスモータの移動子の移動を検出
するリニア型の光学式エンコーダにおいて、 前記リニアパルスモータの固定子に固定されていて、こ
の固定子の歯の配列方向に沿ってピッチp1でスリットが
配列されたスリット列とピッチp2でスリットが配列され
たスリット列が形成されていて、p1とp2はリニアパルス
モータの固定子の歯のピッチpMに対して、 1/pM＝1/p1−1/p2 p1＜p2 なる関係を満たすスリット板と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記２
つのスリット列に光を照射する発光素子と、 リニアパルスモータの移動子に搭載されていて、前記２
つのスリット列のそれぞれに設けられていて、２つのス
リット列を挟んで前記発光素子と対向配置されていて、
スリットの１ピッチ内に複数のフォトダイオードを配列
した２つのフォトダイオードアレイと、 この２つのフォトダイオードアレイについて、各フォト
ダイオードの光検出信号を走査する走査回路と、 走査により得た２つの光検出信号をもとに、リニアパル
スモータの移動子がそれぞれのスリット列にあるスリッ
トの１ピッチ分移動すると位相が360゜変調される２つ
の位相変調信号を生成する波形整形回路と、 生成した２つの位相変調信号の位相差を計測し、リニア
パルスモータの移動子の固定子の歯の位相ずれを検出す
る位相差カウンタと、 この位相差カウンタで検出した位相ずれを、転流角検出
信号としてリニアパルスモータの転流制御部へ送る信号
生成回路と、 を具備したことを特徴とするリニア型の光学式エンコー
ダ。 - 【請求項５】前記波形整形回路で生成した一方の位相変
調信号の周期を前記走査回路の走査周期毎に計測するカ
ウンタと、 このカウンタの計測値と、位相が変調されない基準信号
の周期の計測値との差をとり、この差を前記走査周期毎
に積算し、積算値を位置検出信号としてリニアパルスモ
ータの位置フィードバック制御部へ与える積算回路と、 を具備したことを特徴とする請求項（４）記載のリニア
型の光学式エンコーダ。 - 【請求項６】前記波形整形回路で生成した一方の位相変
調信号の変動周波数に比例した電圧信号を生成し、この
電圧信号を速度検出信号としてモータの速度フィードバ
ック制御部へ与えるF/V変換器を具備したことを特徴と
する請求項（４）記載のリニア型の光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29297690A JP2816015B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | リニア型の光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29297690A JP2816015B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | リニア型の光学式エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166718A JPH04166718A (ja) | 1992-06-12 |
| JP2816015B2 true JP2816015B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17788864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29297690A Expired - Fee Related JP2816015B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | リニア型の光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2816015B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6603562B1 (en) * | 1999-10-29 | 2003-08-05 | Yokogawa Electric Corporation | Two-dimensional positioning apparatus and method for measuring laser light from the apparatus |
| JP5152613B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2013-02-27 | 株式会社ニコン | エンコーダ |
| KR101023875B1 (ko) * | 2008-12-02 | 2011-03-22 | 한화테크엠주식회사 | 리니어 스케일 장치 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP29297690A patent/JP2816015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04166718A (ja) | 1992-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4927532B2 (ja) | スケールまたはディスクの取り付け誤差の影響を受けにくい絶対光学エンコーダ用の方法および装置 | |
| EP1010967B1 (en) | Encoder for providing incremental and absolute position data | |
| US7019282B2 (en) | Optical encoder | |
| EP0478801B1 (en) | Michelson interferometer | |
| JP2816015B2 (ja) | リニア型の光学式エンコーダ | |
| US4673810A (en) | Increment sensing with three beam mark detection | |
| JPH09145408A (ja) | エンコーダ装置 | |
| US6285023B1 (en) | Apparatus for generating origin signal of optical linear scale | |
| JP2003130688A (ja) | ロータリーエンコーダ装置 | |
| JP2004513337A (ja) | 位置測定方法及びこの方法を実施するための位置測定装置 | |
| EP1614998A1 (en) | Sensor head of reflective optical encoder | |
| JP3017927B2 (ja) | モータの位置検出装置 | |
| JPH08261795A (ja) | エンコーダの基準位置検出方法 | |
| JPH0299826A (ja) | エンコーダの信号処理装置 | |
| SU629443A1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь угловых перемещений | |
| JP3216146B2 (ja) | マイケルソン干渉計 | |
| JPH0342326Y2 (ja) | ||
| JPH0422261Y2 (ja) | ||
| JP3345559B2 (ja) | 高分割エンコーダ装置 | |
| JP2537980B2 (ja) | 速度検出方法 | |
| JP3633670B2 (ja) | 位置エンコーダ | |
| JPS60222719A (ja) | 変位変換器 | |
| JPS6371611A (ja) | 測長装置 | |
| JPH07218291A (ja) | 位置検出装置 | |
| JPH0587591A (ja) | エンコーダ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |