JP5294009B2 - Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device - Google Patents

Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device Download PDF

Info

Publication number
JP5294009B2
JP5294009B2 JP2008264785A JP2008264785A JP5294009B2 JP 5294009 B2 JP5294009 B2 JP 5294009B2 JP 2008264785 A JP2008264785 A JP 2008264785A JP 2008264785 A JP2008264785 A JP 2008264785A JP 5294009 B2 JP5294009 B2 JP 5294009B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
absolute position
slit
bit
bit strings
position detection
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
Application number
JP2008264785A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010096503A (en
JP2010096503A5 (en
Inventor
貞敏 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2008264785A priority Critical patent/JP5294009B2/en
Publication of JP2010096503A publication Critical patent/JP2010096503A/en
Publication of JP2010096503A5 publication Critical patent/JP2010096503A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5294009B2 publication Critical patent/JP5294009B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve mechanical stiffness in a slit opening for detecting an absolute position, to reduce the amount of offset given to a signal for an incremental light reception section by leaked light transmitted through the slit for detecting an absolute position, and to improve absolute position detection accuracy. <P>SOLUTION: A recurring random number code having continuity is used, where bit trains detected by a slit for detecting an absolute position do not overlap mutually, and specific regions before and after the maximum slit opening in which slit openings continue in the recurring random code are thinned out. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、回転型またはリニア型エンコーダでの絶対位置を検出する絶対位置検出装置および絶対位置検出装置を搭載したモータに関するものである。   The present invention relates to an absolute position detection device for detecting an absolute position in a rotary or linear encoder and a motor equipped with the absolute position detection device.

モータなどに搭載されモータ回転軸などの絶対角度を検出する絶対角度検出用エンコーダに用いられる符号スリットは読み取りミスの防止や任意の分解能を得る目的から、エンコーダ板のスリット列符号の構成に工夫をこらしたものがある。例えば文献1に記載のエンコーダは使用されるガラスや透明樹脂からなるエンコーダ板での光の屈折や散乱に伴う読み取りミスを避けるために、金属板のエンコーダ板を用い、絶対角度を表すBCDコードで表されるスリット列を回転円板に設け、これに隣接してインクリメンタル信号を発生する斜行スリットを設けている。このエンコーダでは、絶対角度を表すスリット列の開口部が回転円板の内周側と外周側で物理的に分離されるのを避けるためにスリットが角度方向にある一定以上連続しないパターンとなるように特定角度のコードを他の角度のBCDコードと異なる方法でコード化することが記載されている。これにより特定角度のコードがスリットの角度方向で連続するのを防止し、回転円板の内周側と外周側で分離されないようにしている。   The code slit used in the absolute angle detection encoder that detects the absolute angle of the motor rotation shaft etc. mounted on the motor etc. is devised in the structure of the slit row code on the encoder plate for the purpose of preventing reading errors and obtaining arbitrary resolution. There is something that has been broken. For example, the encoder described in Document 1 is a BCD code that uses a metal encoder plate and represents an absolute angle in order to avoid reading errors associated with light refraction and scattering on the encoder plate made of glass or transparent resin. A slit row represented is provided on the rotating disk, and an oblique slit for generating an incremental signal is provided adjacent thereto. In this encoder, in order to avoid the physical separation of the opening portion of the slit row representing the absolute angle between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotating disk, the slit has a pattern that does not continue more than a certain amount in the angular direction. Describes coding a code at a specific angle differently from other angle BCD codes. This prevents cords having a specific angle from continuing in the angle direction of the slit so that they are not separated on the inner and outer peripheral sides of the rotating disk.

一方、上記のようなBCDコード列ではなく、循環乱数コードを用い、円周方向のスリット列に絶対角度情報をもたせ、なおかつ2の(N−1)乗〜2のN乗(Nは整数)の範囲の任意の分解能を得るために循環乱数の一部を乱数コードが重複せずかつ連続したコードになるように循環乱数コードを間引くことで任意の分解能の絶対値エンコーダを得る方法が開示されている(例えば文献2、文献3)。
特公平07-074742(図1、2〜3頁) 特許第3184939号(段落11) 特開2004-170221号(図2、段落16)
On the other hand, a cyclic random number code is used instead of the BCD code sequence as described above, and absolute angle information is given to the circumferential slit sequence, and 2 (N-1) to 2 N (N is an integer). In order to obtain an arbitrary resolution in the range, a method of obtaining an absolute value encoder with an arbitrary resolution by thinning out a cyclic random code so that a part of the random number code becomes a continuous code without overlapping the random number code is disclosed. (For example, Document 2 and Document 3).
JP 07-074742 (Figures 1, 2 and 3) Patent No. 3184939 (paragraph 11) JP 2004-170221 (FIG. 2, paragraph 16)

上記従来例での構成では特に文献1の構成ではスリット列の分離は避けられるものの、ごく一部でつながっているに過ぎず、機械的剛性が低い部分があり、またその開口からの漏れ光がインクリメンタル信号受光部に到達し、信号オフセットを発生させ、この結果機械的特性や光学的特性の悪さからエンコーダとしての位置検出精度が低下するといった問題があった。   In the configuration of the conventional example described above, the separation of the slit rows can be avoided, particularly in the configuration of Reference 1, but only a small portion is connected, there is a portion with low mechanical rigidity, and light leaking from the opening is There is a problem in that the position detection accuracy as an encoder is lowered due to poor mechanical characteristics and optical characteristics as a result of signal offset being generated by reaching the incremental signal light receiving section.

例えば2の(N−1)乗〜2のN乗の循環乱数コードでは、最大N個の連続する開口部を持つビット列(開口部をビット0とした場合)が存在し、同部位においては他と比較し局部的な機械的強度の低下や絶対位置検出用スリットを透過した漏れ光がインクリメンタル信号受光部に到達し出力信号のオフセットを発生させる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、機械的強度の低下を抑え、出力信号のオフセットを低減することができる絶対位置検出用エンコーダおよび絶対位置エンコーダを搭載したモータを提供することを目的とする。
For example, in a cyclic random number code of 2 (N-1) to 2 N power, there is a bit string having a maximum of N consecutive openings (when the opening is bit 0). Compared to the above, the local mechanical strength is reduced, or the leaked light that has passed through the absolute position detecting slit reaches the incremental signal light receiving unit, causing an offset of the output signal.
The present invention has been made in view of such problems, and provides an absolute position detection encoder capable of suppressing a decrease in mechanical strength and reducing an offset of an output signal, and a motor equipped with the absolute position encoder. The purpose is to do.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明の一観点による絶対位置検出装置は、開口部を0とし非開口部を1とした1ビットを構成しつつ互いに隣り合う任意のN個のスリットで1つのビット列を構成するように配列されるとともに、任意の回転位置を示すアドレスでの各ビット列が互いに重複せずかつ隣り合うアドレスのビット列が下位1ビット分だけビットシフトしたアドレスの連続性を示すように配列された、複数の絶対位置検出用スリットを有し、回転シャフトに取り付けられる回転ディスクと、前記回転ディスクと対向して配置される複数個の受光素子からなる受光部と、前記回転ディスクを挟んで前記受光素子と対向して配置される発光素子と、を備え、前記複数の絶対位置検出用スリットは、2のN乗の循環乱数コードを用いて構成される2のN乗個のビット列をもとにして、当該2のN乗個のビット列の配列から、間引き用の所定ビット数mを間引いた状態で互いに同一となる2のm乗個のビット列を特定し、それら特定された2のm乗個のビット列のうち1つのビット列と他のビット列との間に配列される全ビット列以外のビット列を間引き削除し、削除後に残った前記全ビット列で前記任意の回転位置のアドレスを表現するように前記回転ディスクに形成されている。
また、この絶対位置検出装置は、前記回転ディスクには前記絶対位置検出用スリットに並設されたインクリメンタル用スリットを設けてもよい。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
An absolute position detection device according to an aspect of the present invention is arranged so as to form one bit string with arbitrary N slits adjacent to each other while forming one bit with an opening being 0 and a non-opening being 1. In addition, a plurality of absolute positions arranged so that each bit string at an address indicating an arbitrary rotational position does not overlap with each other and the bit string of adjacent addresses is shifted by the lower one bit to indicate continuity of addresses A rotating disk that has a detection slit and is attached to a rotating shaft; a light receiving unit that includes a plurality of light receiving elements disposed to face the rotating disk; and that faces the light receiving element across the rotating disk. A plurality of absolute position detection slits, 2 N bit strings configured using 2 N cyclic random numbers. Based on, of the two from the array of bit strings of N-th power, identifying a bit string of 2 m-th power made identical to each other in a state in which thinned out predetermined bits m for thinning, 2 which are those identified Bit strings other than all bit strings arranged between one bit string and other bit strings are thinned out and deleted from the m-th bit string, and the address of the arbitrary rotation position is expressed by all the bit strings remaining after the deletion. Formed on the rotating disk.
In this absolute position detection device, the rotary disk may be provided with an incremental slit provided in parallel with the absolute position detection slit.

た、この絶対位置検出装置は、前記回転ディスクが金属板の場合にはスリットは打ち抜きまたはエッチング処理にて形成され、回転ディスクがガラス板の場合にはスリットはエッチング処理にて形成され、回転ディスクが樹脂の場合にはスリットは射出成型または打ち抜き、またはエッチング処理にて形成されてもよい。
Also, the absolute position detection device, wherein, when the rotation disk of the metal plate is a slit is formed by punching or etching process, when the rotation disk of the glass plate is a slit is formed by etching processing, rotation When the disk is a resin, the slit may be formed by injection molding, punching, or etching.

本発明の他の観点による絶対位置検出装置は、開口部を0とし非開口部を1とした1ビットを構成しつつ互いに隣り合う任意のN個のスリットで1つのビット列を構成するように配列されるとともに、任意の位置を示すアドレスでの各ビット列が互いに重複せずかつ隣り合うアドレスのビット列が下位1ビット分だけビットシフトしたアドレスの連続性を示すように配列された、複数の絶対位置検出用スリットを有し、直線上に移動可能なスライダと対向して、該スライダを移動拘束するガイドに配置されたリニアスケールと、前記リニアスケールと対向して配置されるN個の受光素子を有する受光部と、前記リニアスケールを挟んで前記受光素子と対向して配置される発光素子と、を備え、前記複数の絶対位置検出用スリットは、2のN乗の循環乱数コードを用いて構成される2のN乗個のビット列をもとにして、当該2のN乗個のビット列の配列から、間引き用の所定ビット数mを間引いた状態で互いに同一となる2のm乗個のビット列を特定し、それら特定された2のm乗個のビット列のうち1つのビット列と他のビット列との間に配列される全ビット列以外のビット列を間引き削除し、削除後に残った前記全ビット列で前記任意の位置のアドレスを表現するように前記リニアスケールに形成されている。
また、この絶対位置検出装置は、前記リニアスケールには前記絶対位置検出用スリットに並設されたインクリメンタル用スリットを設けてもよい。
また、この絶対位置検出装置は、前記リニアスケールが金属板の場合にはスリットは打ち抜きまたはエッチング処理にて形成され、リニアスケールがガラス板の場合にはスリットはエッチング処理にて形成され、リニアスケールが樹脂の場合にはスリットは射出成型または打ち抜き、またはエッチング処理にて形成されてもよい。
本発明の更に他の観点によるモータは、上記絶対位置値検出装置を搭載している。
An absolute position detection device according to another aspect of the present invention is arranged so that one bit string is formed by arbitrary N slits adjacent to each other while forming one bit with an opening being 0 and a non-opening being 1. And a plurality of absolute positions arranged such that each bit string at an address indicating an arbitrary position does not overlap with each other and bit strings of adjacent addresses are shifted by the lower 1 bit to indicate continuity of addresses A linear scale disposed on a guide having a slit for detection and movable on a straight line, arranged on a guide for restraining the movement of the slider, and N light receiving elements arranged facing the linear scale. And a plurality of slits for detecting the absolute position are N <2> to the Nth power. Based on 2 N bit strings formed using a cyclic random code, they are identical to each other in a state where a predetermined number of bits m for thinning is thinned out from the array of 2 N bit strings. 2 m bit strings are identified, and bit strings other than all bit strings arranged between one bit string and the other bit strings are thinned out and deleted after the identified 2 m bit strings The linear scale is formed so that the address of the arbitrary position is expressed by all the remaining bit strings.
In the absolute position detection device, the linear scale may be provided with an incremental slit provided in parallel with the absolute position detection slit.
Further, the absolute position detection device has a slit formed by punching or etching when the linear scale is a metal plate, and a slit formed by etching when the linear scale is a glass plate. When is a resin, the slit may be formed by injection molding, punching, or etching.
A motor according to still another aspect of the present invention is equipped with the absolute position value detection device.

本発明の各観点による絶対位置検出装置によると、絶対位置検出用スリットを透過した光がインクリメンタル信号に漏れ光としてオフセットを発生させるが、従来では出力信号のオフセットが大きく出ていた連続開口部の開口長をたとえば約半分以下の長さに短くすることが可能となるため、出力信号のオフセット発生量を抑えることができ、それによりオフセットによる精度低下を抑えることが可能となる。また、オフセットの量を抑えることができるため、従来と同レベルの位置精度を実現するのに必要な符号板と受光部との光学ギャップをより大きめに設定できることとなり、設計の自由度が増す。
また、開口部を短くすることによる機械的強度の低下を抑え、更にディスク全周にわたるスリット列全体での機械剛性を向上させることができる。またディスクと受光面までの光学GAPをより小さくとることが可能となり、更に前記漏れ光が減少することでオフセットが低減し、最終的には光学特性、精度を向上させることができる。
According to the absolute position detecting device according to each aspect of the present invention, the light transmitted through the absolute position detecting slit generates an offset as leakage light to the incremental signal. Since the opening length can be shortened to, for example, about half or less, the offset generation amount of the output signal can be suppressed, and thereby the accuracy deterioration due to the offset can be suppressed. In addition, since the amount of offset can be suppressed, the optical gap between the code plate and the light receiving portion necessary for realizing the same level of position accuracy as in the prior art can be set larger, and the degree of freedom in design increases.
Further, it is possible to suppress a decrease in mechanical strength due to shortening of the opening, and to improve the mechanical rigidity of the entire slit row over the entire circumference of the disk. Further, the optical gap between the disk and the light receiving surface can be made smaller, and further, the leakage light is reduced, thereby reducing the offset, and finally improving the optical characteristics and accuracy.

また、この絶対位置検出装置によると、インクリメンタル用スリットを併設することによって高速時での位置計測をインクリメンタル方式で行うことが出来、幅広い用途での位置検出にも適用ができる。
また、この絶対位置検出装置によると、回転ディスクやリニアスケールを種々の材料で製作でき、またその材質に適した方法でスリットの製作が出来るため精度良く、低コストで作成できる。
本発明の各観点によるモータによると、精度が高く、剛性の高い絶対値エンコーダを搭載したモータのため、振動など発生しやすい高速運転までの動作範囲の広いモータを実現できる。
In addition, according to this absolute position detection device , by providing an incremental slit, position measurement at high speed can be performed by an incremental method, and it can be applied to position detection in a wide range of applications.
Further, according to this absolute position detection device , the rotating disk and the linear scale can be manufactured from various materials, and the slit can be manufactured by a method suitable for the material, so that it can be manufactured with high accuracy and at low cost.
According to the motor according to each aspect of the present invention, a motor having a high accuracy and high rigidity absolute value encoder is mounted. Therefore, a motor having a wide operation range up to high-speed operation in which vibration is likely to occur can be realized.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は回転型絶対位置検出器100の構成図である。
図において、100は回転型位置検出器、101は発光素子、102は発光素子ホルダ、103は基板固定ネジ、104は位置検出用基板、105はスペーサ、106は基板取付けベース、107は符号板、108は検出素子、109は符号板ホルダ、110は符号板回転中心、111aはインクリメンタル用スリット、111bは絶対位置検出用スリットである。位置検出器用基板104はスペーサ105を介して基板取付ベース106に基板固定ネジ103によって固定される。符号板107は符号板ホルダ109と共に符号板の回転中心軸110を中心として回転する。発光素子ホルダ102に固定された発光素子101から発した光は、符号板107に設けられたインクリメンタル用スリット111a、絶対位置検出用スリット111bを透過して検出素子108で受光され、位置信号として処理される。同絶対位置検出用スリット111bには循環乱数コードとなるスリットが設けられており、同循環乱数コードは相隣り合うN個のスリットで1つのビット列を構成する。従来の技術と異なるのは、前記符号板の絶対位置検出用スリットであり、前記循環乱数コードにおいて開口スリット長が長いスリットに対応するビット列前後の特定領域においてその領域を間引いた後も連続性(任意の相隣り合うアドレスのビット列は下位1bit分のビットシフトの関係にある)を失わず、かつ最大連続開口長を小さくしたことである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a rotary absolute position detector 100.
In the figure, 100 is a rotary position detector, 101 is a light emitting element, 102 is a light emitting element holder, 103 is a board fixing screw, 104 is a board for position detection, 105 is a spacer, 106 is a board mounting base, 107 is a code plate, Reference numeral 108 denotes a detection element, 109 denotes a code plate holder, 110 denotes a code plate rotation center, 111a denotes an incremental slit, and 111b denotes an absolute position detection slit. The position detector substrate 104 is fixed to the substrate mounting base 106 by the substrate fixing screw 103 via the spacer 105. The code plate 107 rotates together with the code plate holder 109 around the rotation center axis 110 of the code plate. Light emitted from the light emitting element 101 fixed to the light emitting element holder 102 passes through the incremental slit 111a and the absolute position detecting slit 111b provided on the code plate 107 and is received by the detecting element 108 and processed as a position signal. Is done. The absolute position detecting slit 111b is provided with a slit serving as a cyclic random number code, and the cyclic random number code forms one bit string with N slits adjacent to each other. What is different from the prior art is a slit for detecting the absolute position of the code plate. In the cyclic random number code, the continuity (after thinning out the area in a specific area before and after the bit string corresponding to the slit having a long opening slit length) The bit strings of arbitrary adjacent addresses are in a bit shift relationship for the lower 1 bit) and the maximum continuous aperture length is reduced.

図2、図3は従来のエンコーダのスリット(図中B)と本発明における構成のスリット(図中A)を比較表示したものである。本発明の構成(図中A)では絶対位置検出用スリットの最大スリット開口長(開口部をハッチングで示す)が半減するようにスリット開口長の長い部分を非重複性と前記連続性を保ちながら特定領域のビット列を省き、最大スリット開口長を半減した例である。   FIGS. 2 and 3 compare and display the slits (B in the figure) of a conventional encoder and the slits (A in the figure) of the configuration of the present invention. In the configuration of the present invention (A in the figure), while maintaining the non-overlapping and the continuity of the long slit opening length so that the maximum slit opening length of the absolute position detection slit (the opening is indicated by hatching) is halved. This is an example in which a bit string in a specific area is omitted and the maximum slit opening length is halved.

図4はスリット開口長が長い部分を間引く様子を示したものである。横軸はアドレス(絶対位置を表す)を、縦軸はスリット開口長を示す。図中Aは間引きを行う前の様子を示す(この例では12スリットを一つのアドレスにおけるビット列としている)。アドレスの所々にスリット開口長の長い部分(図中*印)が現われる。この部分を間引くことにより図中Bに示すように、この例では開口長は7スリット以下に抑えるように間引いた例である。
前記に従い最大スリット開口長が半減した際のディスクの剛性をFEMにより解析した結果、約20%以上の剛性向上を確認し、また、絶対位置検出用スリットを透過しインクリメンタル信号に発生させていたオフセット量が約5〜10%抑制できることを実測にて確認した。
もちろんスリット開口長が最大となる上記例では12スリットが開口する部分を間引くだけでも剛性を上げる効果などがある。
FIG. 4 shows a state in which a portion having a long slit opening length is thinned out. The horizontal axis represents the address (representing the absolute position), and the vertical axis represents the slit opening length. A in the figure shows a state before thinning out (in this example, 12 slits are used as a bit string in one address). Long portions of the slit opening length (marked with * in the figure) appear at the addresses. By thinning out this portion, as shown in B in the figure, in this example, the opening length is thinned out so as to be suppressed to 7 slits or less.
As a result of FEM analysis of the rigidity of the disk when the maximum slit opening length is reduced by half according to the above, it was confirmed that the rigidity was improved by about 20% or more, and the offset was generated in the incremental signal through the absolute position detection slit. It was confirmed by actual measurement that the amount can be suppressed by about 5 to 10%.
Of course, in the above example where the slit opening length is the maximum, there is an effect of increasing the rigidity only by thinning out the portion where the 12 slits are opened.

図5は間引き方法の一例を示したものである。
2のN乗以下の循環乱数コードより構成される任意の循環乱数コードであり、前記相隣り合うN個(図5ではN=12)のビット列から構成されるスリット列と各ビット列のアドレスとの関係を示したものである。ビット列のアドレスは絶対位置を直接表しており、各アドレスのビット列は異なるアドレス間で重複しないように設定されている。
前記絶対位置検出用スリットは、2のN乗以下の循環乱数コードから構成されるビット列をもとにして、スリット開口長の長い部分を間引くことによりスリット開口長の小さい循環乱数コードを作成する。
i番目アドレスのビット列のうち12bit目から2bit目までは、i+1番目のビット列と1bit分のビットシフトの関係にあるため、i+1番目のアドレスの11bit目から1bit目までと等しいため、相隣り合うアドレス間のビット列は連続である。
同様に、同図に示したようにi番目のアドレスのビット列のうち12bit目から2bit目までと、j(>i)番目のアドレスの11bit目から1bit目までが等しい場合、i+1番目からj−1番目までのアドレスのビット列は間引いても、前記の通り、i番目とj番目は1bit分のビットシフトの関係を維持することから、連続性を失わない。
FIG. 5 shows an example of the thinning method.
2 is an arbitrary cyclic random number code composed of N or less cyclic random number codes, and includes a slit string composed of N bit strings (N = 12 in FIG. 5) adjacent to each other and addresses of the respective bit strings. It shows the relationship. The address of the bit string directly represents the absolute position, and the bit string of each address is set so as not to overlap between different addresses.
The absolute position detecting slit creates a cyclic random number code having a small slit opening length by thinning out a portion having a long slit opening length based on a bit string composed of a cyclic random code of 2 N or less.
Since the 12th bit to the 2nd bit in the bit string of the i-th address are in a bit shift relationship of 1 bit with the i + 1-th bit string, they are equal to the 11th bit to the 1st bit of the i + 1th address. The bit string between them is continuous.
Similarly, when the 12th bit to the 2nd bit in the bit string of the i-th address and the 11th bit to the 1st bit of the j (> i) th address are equal as shown in FIG. Even if the bit string of the first address is thinned out, as described above, the i-th and j-th bits maintain the bit shift relationship of 1 bit, so that the continuity is not lost.

本発明の第2の実施の形態について図面を参照して説明する。
図6はリニア型位置センサに適用した場合の一実施例である。
200はリニア型位置検出器、201は発光素子、202は発光素子ホルダ、203は基板固定ネジ、204は基板、205はスペーサ、206はスライダ、207は符号板、208は検出素子、209はガイド、210は符号板ホルダ、211aはインクリメンタル用スリット、211bは絶対位置検出用スリットである。
位置検出器200において、位置検出器用基板204はスペーサ205を介してスライダ206に基板固定ネジ203によって固定され、ガイド209に沿って並進移動する。
符号板207は符号板ホルダ210により固定される。発光素子ホルダ202に固定された発光素子201から発した光は、符号板207に設けられたインクリメンタル用スリット211a、絶対位置検出用スリット211bを同時に透過して検出素子208で受光され、位置信号として処理される。同絶対位置検出用スリット211bには循環乱数コードとなる絶対位置検出用スリットが設けられており、同循環乱数コードは相隣り合うN個のスリットで1つのビット列を構成する点は、実施例1と同じである。
実施例1と異なるのは、リニア型位置検出装置に適用したことである。前記符号板の絶対位置検出用スリットであり、乱数列から開口スリット長の長い特定領域においてその領域を間引いた後も前記連続性を失わず、かつ最大開口スリット長を小さくする。その他は実施例1と同じであるので説明は省略する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 shows an embodiment when applied to a linear position sensor.
200 is a linear position detector, 201 is a light emitting element, 202 is a light emitting element holder, 203 is a board fixing screw, 204 is a board, 205 is a spacer, 206 is a slider, 207 is a code plate, 208 is a detecting element, 209 is a guide , 210 is a code plate holder, 211a is an incremental slit, and 211b is an absolute position detecting slit.
In the position detector 200, the position detector substrate 204 is fixed to the slider 206 via the spacer 205 by the substrate fixing screw 203, and translates along the guide 209.
The code plate 207 is fixed by the code plate holder 210. The light emitted from the light emitting element 201 fixed to the light emitting element holder 202 is simultaneously transmitted through the incremental slit 211a and the absolute position detecting slit 211b provided on the code plate 207 and received by the detecting element 208 as a position signal. It is processed. The absolute position detecting slit 211b is provided with an absolute position detecting slit serving as a cyclic random number code, and the cyclic random number code forms one bit string with adjacent N slits in the first embodiment. Is the same.
The difference from the first embodiment is that it is applied to a linear type position detection apparatus. It is a slit for detecting the absolute position of the code plate, and does not lose the continuity even after thinning out the specific area having a long opening slit length from the random number sequence, and reduces the maximum opening slit length. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

回転ディスクやリニアスケールは金属板、ガラス、樹脂モールド材など種々な材料で製作可能である。金属板を用いて製作する場合はスリットを打ち抜きやエッチング処理にて形成でき、またガラス板の場合にはエッチング処理にて、また樹脂モールドの場合には射出成型や打ち抜きまたはエッチング処理にて形成することにより精度良く、低コストで形成することができる。
また、上記の絶対位置エンコーダを搭載したモータに適用することにより振動の発生しやすい高速領域まで運転可能なモータを実現できる。
The rotating disk and the linear scale can be manufactured from various materials such as a metal plate, glass, and a resin molding material. In the case of manufacturing using a metal plate, the slit can be formed by punching or etching. In the case of a glass plate, it can be formed by etching. In the case of a resin mold, it can be formed by injection molding, punching or etching. Therefore, it can be formed with high accuracy and at low cost.
Further, by applying the present invention to a motor equipped with the absolute position encoder, it is possible to realize a motor that can be operated up to a high-speed region where vibration is likely to occur.

回転型絶対位置検出装置を示す図Diagram showing a rotary absolute position detector (A)本発明第1実施例でのスリット列拡大模式図、(B)従来技術でのスリット列拡大模式図(A) Slit row enlarged schematic diagram in the first embodiment of the present invention, (B) Slit row enlarged schematic diagram in the prior art. (A)本発明の第1実施例での符号板を示す図、(B)従来型の符号板を示す図(A) The figure which shows the code board in 1st Example of this invention, (B) The figure which shows the conventional code board (A)本発明の第1実施例での間引き実施前の連続スリット開口長を示す図、(B)本発明の第1実施例での間引き実施後の連続スリット開口長を示す図(A) The figure which shows the continuous slit opening length before thinning-out execution in 1st Example of this invention, (B) The figure which shows the continuous slit opening length after thinning-out execution in 1st Example of this invention 乱数列とスリットアドレスとの関係、および乱数間引きを示す図Diagram showing the relationship between random number sequence and slit address, and random number thinning リニア型絶対位置検出装置を示す図Diagram showing linear absolute position detector

符号の説明Explanation of symbols

100 回転型絶対位置検出器
101 発光素子
102 発光素子ホルダ
103 基板固定ネジ
104 位置検出用基板
105 スペーサ
106 基板取付けベース
107 符号板
108 検出素子
109 符号板ホルダ
110 符号板回転中心
111a インクリメンタル用スリット
111b 絶対位置検出用スリット
200 リニア型絶対位置検出器
201 発光素子
202 発光素子ホルダ
203 基板固定ネジ
204 基板
205 スペーサ
206 スライダ
207 符号板
208 検出素子
209 ガイド
210 符号板ホルダ
211a インクリメンタル用スリット
211b 絶対位置検出用スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Rotary type absolute position detector 101 Light emitting element 102 Light emitting element holder 103 Board fixing screw 104 Position detection board 105 Spacer 106 Board mounting base 107 Code plate 108 Detection element 109 Code plate holder 110 Code plate rotation center 111a Incremental slit 111b Absolute Position detection slit 200 Linear type absolute position detector 201 Light emitting element 202 Light emitting element holder 203 Substrate fixing screw 204 Substrate 205 Spacer 206 Slider 207 Code plate 208 Detection element 209 Guide 210 Code plate holder 211a Incremental slit 211b Absolute position detection slit

Claims (8)

開口部を0とし非開口部を1とした1ビットを構成しつつ互いに隣り合う任意のN個のスリットで1つのビット列を構成するように配列されるとともに、任意の回転位置を示すアドレスでの各ビット列が互いに重複せずかつ隣り合うアドレスのビット列が下位1ビット分だけビットシフトしたアドレスの連続性を示すように配列された、複数の絶対位置検出用スリットを有し、回転シャフトに取り付けられる回転ディスクと、
前記回転ディスクと対向して配置される複数個の受光素子からなる受光部と、
前記回転ディスクを挟んで前記受光素子と対向して配置される発光素子と、
を備え、
前記複数の絶対位置検出用スリットは、
2のN乗の循環乱数コードを用いて構成される2のN乗個のビット列をもとにして、当該2のN乗個のビット列の配列から、間引き用の所定ビット数mを間引いた状態で互いに同一となる2のm乗個のビット列を特定し、それら特定された2のm乗個のビット列のうち1つのビット列と他のビット列との間に配列される全ビット列以外のビット列を間引き削除し、削除後に残った前記全ビット列で前記任意の回転位置のアドレスを表現するように前記回転ディスクに形成されている
ことを特徴とする絶対位置検出装置。
Arbitrary N slits adjacent to each other are arranged so as to form one bit string while forming one bit with an opening of 0 and a non-opening of 1, and at an address indicating an arbitrary rotational position. Each bit string does not overlap with each other, and has a plurality of absolute position detection slits arranged so as to indicate the continuity of addresses in which bit strings of adjacent addresses are bit-shifted by the lower one bit, and are attached to a rotating shaft A rotating disk;
A light receiving portion comprising a plurality of light receiving elements arranged opposite to the rotating disk;
A light emitting element disposed opposite to the light receiving element across the rotating disk;
With
The plurality of absolute position detection slits are:
A state in which a predetermined number of bits m for thinning is thinned out from an array of 2 N bit strings based on 2 N bit strings formed using 2 N cyclic random codes 2m bit strings that are identical to each other are identified, and bit strings other than all bit strings arranged between one bit string and the other bit strings are thinned out of the identified 2m bit strings. An absolute position detecting device, wherein the absolute position detecting device is formed on the rotating disk so as to represent an address of the arbitrary rotating position by the all bit strings remaining after the deletion.
前記回転ディスクには、
前記絶対位置検出用スリットに並設されたインクリメンタル用スリットを設ける、請求項1記載の絶対位置検出装置。
The rotating disk includes
The absolute position detecting device according to claim 1, wherein an incremental slit provided in parallel with the absolute position detecting slit is provided.
前記回転ディスクが金属板の場合には、スリットは打ち抜きまたはエッチング処理にて形成され、
前記回転ディスクがガラス板の場合には、スリットはエッチング処理にて形成され、
前記回転ディスクが樹脂の場合には、スリットは射出成型または打ち抜き、またはエッチング処理にて形成される、請求項1又は2記載の絶対位置検出装置。
When the rotating disk is a metal plate, the slit is formed by punching or etching,
When the rotating disk is a glass plate, the slit is formed by an etching process,
The absolute position detecting device according to claim 1 or 2, wherein when the rotating disk is resin, the slit is formed by injection molding, punching, or etching.
請求項1〜3のいずれか1項記載の絶対位置検出装置を搭載したモータ。   A motor equipped with the absolute position detection device according to claim 1. 開口部を0とし非開口部を1とした1ビットを構成しつつ互いに隣り合う任意のN個のスリットで1つのビット列を構成するように配列されるとともに、任意の位置を示すアドレスでの各ビット列が互いに重複せずかつ隣り合うアドレスのビット列が下位1ビット分だけビットシフトしたアドレスの連続性を示すように配列された、複数の絶対位置検出用スリットを有し、直線上に移動可能なスライダと対向して、該スライダを移動拘束するガイドに配置されたリニアスケールと、
前記リニアスケールと対向して配置されるN個の受光素子を有する受光部と、
前記リニアスケールを挟んで前記受光素子と対向して配置される発光素子と、
を備え、
前記複数の絶対位置検出用スリットは、
2のN乗の循環乱数コードを用いて構成される2のN乗個のビット列をもとにして、当該2のN乗個のビット列の配列から、間引き用の所定ビット数mを間引いた状態で互いに同一となる2のm乗個のビット列を特定し、それら特定された2のm乗個のビット列のうち1つのビット列と他のビット列との間に配列される全ビット列以外のビット列を間引き削除し、削除後に残った前記全ビット列で前記任意の位置のアドレスを表現するように前記リニアスケールに形成されている
ことを特徴とする絶対位置検出装置。
Arbitrary N slits that are adjacent to each other are arranged so as to form one bit string while forming one bit with an opening of 0 and a non-opening of 1, and each address at an address indicating an arbitrary position It has a plurality of absolute position detection slits arranged so as to indicate the continuity of addresses in which bit strings do not overlap each other and bit strings of adjacent addresses are bit-shifted by the lower one bit, and can move on a straight line A linear scale disposed on a guide facing and constraining the slider;
A light receiving unit having N light receiving elements arranged to face the linear scale;
A light emitting element disposed opposite to the light receiving element across the linear scale;
With
The plurality of absolute position detection slits are:
A state in which a predetermined number of bits m for thinning is thinned out from an array of 2 N bit strings based on 2 N bit strings formed using 2 N cyclic random codes 2m bit strings that are identical to each other are identified, and bit strings other than all bit strings arranged between one bit string and the other bit strings are thinned out of the identified 2m bit strings. The absolute position detecting device is formed on the linear scale so as to represent the address of the arbitrary position by all the bit strings remaining after the deletion.
前記リニアスケールには、
前記絶対位置検出用スリットに並設されたインクリメンタル用スリットを設ける、請求項5記載の絶対位置検出装置。
The linear scale includes
The absolute position detection device according to claim 5, wherein an incremental slit provided in parallel with the absolute position detection slit is provided.
前記リニアスケールが金属板の場合には、スリットは打ち抜きまたはエッチング処理にて形成され、
前記リニアスケールがガラス板の場合には、スリットはエッチング処理にて形成され、
前記リニアスケールが樹脂の場合には、スリットは射出成型または打ち抜き、またはエッチング処理にて形成される、請求項5又は6記載の絶対位置検出装置。
When the linear scale is a metal plate, the slit is formed by punching or etching,
When the linear scale is a glass plate, the slit is formed by an etching process,
The absolute position detection device according to claim 5 or 6, wherein when the linear scale is resin, the slit is formed by injection molding, punching, or etching.
請求項5〜7のいずれか1項記載の絶対位置値検出装置を搭載したモータ。
A motor equipped with the absolute position value detection device according to claim 5.
JP2008264785A 2008-10-14 2008-10-14 Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device Expired - Fee Related JP5294009B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008264785A JP5294009B2 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008264785A JP5294009B2 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2010096503A JP2010096503A (en) 2010-04-30
JP2010096503A5 JP2010096503A5 (en) 2012-01-26
JP5294009B2 true JP5294009B2 (en) 2013-09-18

Family

ID=42258304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008264785A Expired - Fee Related JP5294009B2 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5294009B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9651403B2 (en) 2012-05-15 2017-05-16 Korea Research Institute Of Standards And Science Absolute position measurement method, absolute position measurement apparatus and scale

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4945674B2 (en) 2010-11-08 2012-06-06 株式会社安川電機 Reflective encoder, servo motor and servo unit
JP5692584B2 (en) 2011-02-15 2015-04-01 株式会社安川電機 Servo motor manufacturing method, servo motor manufacturing apparatus, servo motor, encoder
KR101341804B1 (en) 2012-05-15 2013-12-16 한국표준과학연구원 Absolute Position Measuring Method, Absolute Position Measuring Apparatus, and Scale
JP5787124B2 (en) 2012-07-04 2015-09-30 株式会社安川電機 Encoder and servo motor
CN109724519B (en) * 2019-01-21 2021-01-22 重庆理工大学 Absolute linear displacement sensor based on decimal shift coding

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04301927A (en) * 1991-03-28 1992-10-26 Nikon Corp Rotary absolute encoder with error detecting function
JP3184939B2 (en) * 1991-12-26 2001-07-09 株式会社ソキア Absolute encoder
JP4374119B2 (en) * 2000-06-28 2009-12-02 株式会社 ソキア・トプコン Absolute encoder
JP2004170221A (en) * 2002-11-20 2004-06-17 Yaskawa Electric Corp Optical encoder
DE10317736A1 (en) * 2003-04-11 2004-10-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Scanning unit for a position measuring device for optically scanning a material measure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9651403B2 (en) 2012-05-15 2017-05-16 Korea Research Institute Of Standards And Science Absolute position measurement method, absolute position measurement apparatus and scale

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010096503A (en) 2010-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5294009B2 (en) Absolute position detection device and motor equipped with absolute position detection device
JP5956207B2 (en) Encoder
DK2798311T3 (en) HIGH RESOLUTION ABSOLUTE CODES
JP2011133286A (en) Rotary encoder
JP2006064702A (en) Detector array for optical encoder
JP5212340B2 (en) Absolute encoder
JP2018151182A (en) SINGLE-TRACK TYPE Nbit ABSOLUTE ENCODER
JP2010096503A5 (en)
RU2560782C1 (en) Code scale
JPS6148088B2 (en)
EP1790953A1 (en) Opto-electrical angle measuring apparatus
JP6127717B2 (en) X-ray analyzer
US20130015337A1 (en) Method for working out the eccentricity and the angular position of a rotating element and device for carrying out such a method
RU2497275C1 (en) Code scale
KR101341804B1 (en) Absolute Position Measuring Method, Absolute Position Measuring Apparatus, and Scale
JP2016142536A (en) Optical encoder for preventing crosstalk
US11009373B2 (en) Optical encoding device for digital signal processing
JP2009085956A (en) Photodiode array for optical encoder, photodiode detection system, and optical encoder
JP2009058243A (en) Optical encoder
JP2010145333A (en) Rotary encoder
JP3995692B2 (en) Integrated detector for torque and rotational speed
CN109115250A (en) Array structure of photosensitive device and photoelectric encoder
JP4945976B2 (en) Optical absolute encoder
JP2010063315A (en) Device and method for detecting rotation linear motion position
JP2008289269A (en) Permanent magnet synchronous motor, and magnetic pole position detecting method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110509

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111207

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120525

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120529

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130304

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130529

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees