JP5647441B2

JP5647441B2 - 停止位置制御用モータ

Info

Publication number: JP5647441B2
Application number: JP2010137075A
Authority: JP
Inventors: 中田　佑希; 佑希中田; 徹田波; 秀幸石崎
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-06-16
Also published as: JP2012005221A

Description

本発明は主にチップ電子部品を自動実装する装置（マウンター）に、チップ電子部品を供給する装置（テープフィーダー）に使用される停止位置制御用モータに関する。

一般的に、この種の停止位置制御用モータにはインクルメンタルエンコーダと呼ばれる、図１６に示すようなエンコーダ信号を出力できるエンコーダが搭載されている。
このエンコーダはＡ相およびＢ相でモータの回転方向、回転速度、移動角度を検出し、Ｚ相でモータの回転基準位置を検出し、これらＡ相、Ｂ相とＺ相の出力信号を演算処理することにより、モータの絶対的な角度(回転位置)を検出することができる。
このようなエンコーダを用いたモータを、前述のテープフィーダーに使用した場合、画像検出装置により検出したチップ電子部品の吸着ずれのデータをサーボモータ制御回路へ送り、サーボモータ制御回路で信号処理し、エンコーダのＺ相を基準に何パルス分モータを回転させるかを計算し、制御することにより、チップ電子部品の吸着ずれを解消することができる。
このようなことをする場合、エンコーダ信号の精度が高い（信号のパルス幅が狭い）程高精度な制御ができる。

例えば、図１７のようにＡ相、Ｂ相に対してＺ相が数パルス分の幅を持つ状態で、位置決め制御した場合、Ａ相、Ｂ相に対して、Ｚ相がかぶっている数パルス分が制御（位置検出信号）の誤差として、位置決め精度を悪化させる。よって、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相共にパルス幅の狭い、高精度な信号を出力させることが重要となる。

薄型のエンコーダ付のサーボモータを構成する場合、例えばエンコーダをモータ内部に入れ、反射型フォトセンサとスリット円盤により、反射型光学式エンコーダを構成することが考えられている。

しかし、この反射型光学式エンコーダは図１８に示すように、光を反射する板にスリットを設け、非反射部と反射部を作ることにより、反射型フォトセンサの受光部からの信号を変化させ、それをデジタル処理することにより、図１９に示すような信号を生成するが、精度の高いエンコーダ信号を生成するには、スリット板のスリット幅を小さくする必要があるが、それを行なうとフォトセンサの受光部に到達する光の量が小さくなり、信号を検知するのが難しくなる。

Ａ相、Ｂ相においては、反射部と非反射部とが交互に連続するスリット円盤を用いることができることから、複数個の受光部（フォトディテクター）を連続して並べて、それらの信号を合成して信号出力をＵＰさせる方法が具現化されている。

しかしながら、モータの基準位置を検出するＺ相は、1周に1個のパルスを出力しなければならないため、このような方法を用いることができないという欠点があった。

また、ホール素子等を用いた磁気式エンコーダを用いても、各相の信号を得ることはできるが、光学式エンコーダの分解能が０．１ｍｍ程度であるのに対して、磁気式エンコーダの分解能は最大でも０．3ｍｍ程度であることから、Ａ相、Ｂ相の検出に検出精度の高い光学式エンコーダを用いた場合にも対応できるような、Ｚ相信号の高精度化が要求されていた。

特公平７−５７０８１

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、小型で薄型でも精度のよいインデックス信号を得ることができ、該インデックスを用いて、精度の高い位置決め制御ができる停止位置制御用モータを提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。

ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は回転軸の停止位置を制御することができる停止位置制御用モータにおいて、該停止位置制御用モータのロータあるいは、該ロータに固定されたエンコーダ円盤に形成されたモータの回転基準位置を示す被検出部と、前記ロータあるいはエンコーダ円盤の取付部に対して出力信号がオーバーラップする範囲内で回転方向に位置がずれるように該ロータあるいはエンコーダ円盤と対向する位置の基盤に配置された前記被検出部において検出信号を出力する第1・第２のセンサと、この第１・第２のセンサから出力されたセンサ信号をデジタル信号化するセンサ信号のデジタル化回路と、このセンサ信号のデジタル化回路で得られたデジタル信号に対して演算処理を行ない、２つの信号の差から少なくとも１つのインデックス信号を生成する波形演算回路と、この波形演算回路からのインデックス信号とＡ相、Ｂ相からの信号が入力され、モータ駆動回路へ速度、トルク指令を出すサーボモータ制御回路とを備えて停止位置制御用モータを構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
(１) 請求項１により、エンコーダ円盤あるいはロータに対して出力信号がオーバーラップする範囲内で位置がずれるように配置した第１・第２のセンサで得られた信号をデジタル信号化した後、このデジタル信号に対して演算処理を行ない、２つの信号の差から１つのインデックス信号を得ているので、Ａ相、Ｂ相と同じかそれよりもパルス幅の狭い精度の高いインデックス信号を得ることができ、精度の高い位置決め制御を行うことができる。
（２）前記（１）により、モータの回転基準位置を示す被検出部が形成されたエンコーダ円盤あるいはロータと、このエンコーダ円盤あるいはロータと対向する位置の基盤に第１・第２のセンサを配置して、センサ信号のデジタル化回路と波形演算回路を設けるだけでよいので、構造が簡単で、容易に製造することができるとともに、小型で薄型にすることができる。

本発明を実施するための第１の形態の平面図。図１の２−２線に沿う断面図。エンコーダ円盤と第１・第２のセンサを示す斜視図。エンコーダ円盤と第１・第２のセンサを示す説明用平面図。エンコーダ円盤と第１・第２のセンサを示す説明用側面図。本発明を実施するための第１の形態のセンサ信号の説明図。本発明を実施するための第１の形態のセンサ信号のデジタル化の説明図。本発明を実施するための第１の形態の波形演算回路の説明図。本発明を実施するための第１の形態の停止位置制御回路の説明図。本発明を実施するための第２の形態の平面図。図１０の１１−１１線に沿う断面図。本発明を実施するための第２の形態の停止位置制御回路の説明図。本発明を実施するための第３の形態の平面図。図１３の１４−１４線に沿う断面図。本発明を実施するための第３の形態の停止位置制御回路の説明図。エンコーダ信号の説明図。Ａ相、Ｂ相に対するＺ相のパルスを示す説明図。反射型光学式エンコーダの概念図。反射型光学式エンコーダで生成した信号の説明図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図９に示す本発明を実施するための第１の形態において、１はテープフィーダー等に使用される小型で薄型の本発明の停止位置制御用モータで、この停止位置制御用モータ１は基板２に取付けられるケース体３と、このケース体３の中央部に形成した軸受支持筒４に支持された軸受５を介して回転可能に取付けられた軸６と、この軸６に固定されたロータ８と、このロータ８の外周部に取付けられたロータマグネット９と、このロータマグネット９と対向するように、前記ケース体３の内側壁３ａに取付けられたコイル１０を備えるコア１１と、前記ロータ８に固定された、モータの回転基準位置を示す、光を反射する反射部からなる被検出部１３を有するエンコーダ円盤１４と、このエンコーダ円盤１４の被検出部１３に対して、出力信号がオーバーラップする範囲内で位置がずれるように、前記基板２に配置された光源１５と光を感知する素子１６とからなる、前記被検出部１３において検出信号を出力する第１・第２のセンサ１７、１８と、前記エンコーダ円盤１４の中央部寄りの円周上に等間隔に連続的に形成されたＡ相・Ｂ相用の反射部・非反射部１９と、このＡ相・Ｂ相用の反射部・非反射部１９と対応する、前記基板２に取付けられたＡ相・Ｂ相エンコーダ素子２０と、前記第１・第２のセンサ１７、１８で得られた、図６に示す信号２１、２２を図７に示すデジタル信号２３、２４化するセンサ信号のデジタル化回路２５、２６と、このセンサ信号のデジタル化回路２５、２６で得られたデジタル信号２３、２４に対し演算処理を行なって、２つの信号２３、２４の差から３種類のＺ相信号２７、２８、２９を得る波形演算回路３０と、この波形演算回路３０からの３種類のＺ相信号２７、２８、２９をＡ相・Ｂ相の信号幅に合わせて選択するＺ相選択回路３１と、このＺ相選択回路３１で選択されたインデックス信号と前記Ａ相・Ｂ相のＡ相・Ｂ相エンコーダ素子２０からの信号が入力され、モータ駆動回路３２へ速度、トルク指令を出すサーボモータ制御回路３３とで構成されている。
[発明を実施するための異なる形態]
次に、図１０ないし図１５に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１０ないし図１２に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、デジタル化回路２５、２６で得られたデジタル信号２３、２４に対して演算処理を行なって、２つの信号２３、２４の差から１つのインデックス信号２７を得る波形演算回路３０Ａを用いた点で、このような波形演算回路３０Ａを用いて構成した停止位置制御用モータ１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図１３ないし図１５に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、ロータ８にモータの回転基準位置を示す、光を反射する反射部からなる被検出部１３Ａを形成した点で、このように構成した停止位置制御用モータ１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

なお、前記本発明を実施するための各形態では、モータの回転基準位置を示す被検出部として、モータの回転基準位置で光を反射する反射部を備え、この反射部による反射光を検出してセンサ信号を出力する光学式エンコーダを用いた停止位置制御用モータについて説明したが、本発明はこれに限らず、モータの回転基準位置でのみ光を反射しない非反射部を備えた光学式エンコーダを用いたり、ホール素子等による磁気式エンコーダを用いても同様な作用効果が得られる。

また、光学式や磁気式に限らず、静電容量の変化を利用したものや、圧力の変化を利用したもの等、Ｚ相のエンコーダ信号を出力可能なものであれば、同様な作用効果が得られる。

さらに、第１のセンサと第２のセンサを１つのパッケージに収めて、１つのＺ相用センサとすることも可能であり、第１のセンサと第２のセンサのそれぞれに対応するように、被検出部を２つ設けても同様な効果を得ることができる。この場合、それぞれの出力信号がオーバーラップする範囲内であれば、第１のセンサと第２のセンサを離して配置することも可能である。

本発明は主にチップ電子部品を自動実装する装置に、チップ電子部品を供給する装置に使用される停止位置制御用モータを製造する産業で利用される。

１、１Ａ、１Ｂ：停止位置制御用モータ、
２：基板、３：ケース体、
４：軸受支持筒、５：軸受、
６：軸、８：ロータ、
９：ロータマグネット、１０：コイル、
１１：コア、１３、１３Ａ：被検出部、
１４：エンコーダ円盤、１５：光源、
１６：素子、１７：第１のセンサ、
１８：第２のセンサ、
１９：Ａ相・Ｂ相用の反射部・非反射部、
２０：Ａ相・Ｂ相エンコーダ素子、
２１、２２：信号、２３、２４：デジタル信号、
２５、２６：デジタル化回路、２７、２８、２９：Ｚ相信号、
３０、３０Ａ：波形演算回路、３１：Ｚ相選択回路、
３２：モータ駆動回路、３３：サーボモータ制御回路。

Claims

回転軸の停止位置を制御することができる停止位置制御用モータにおいて、該停止位置制御用モータのロータあるいは、該ロータに固定されたエンコーダ円盤に形成されたモータの回転基準位置を示す被検出部と、前記ロータあるいはエンコーダ円盤の取付部に対して出力信号がオーバーラップする範囲内で回転方向に位置がずれるように該ロータあるいはエンコーダ円盤と対向する位置の基盤に配置された前記被検出部において検出信号を出力する第1・第２のセンサと、この第１・第２のセンサから出力されたセンサ信号をデジタル信号化するセンサ信号のデジタル化回路と、このセンサ信号のデジタル化回路で得られたデジタル信号に対して演算処理を行ない、２つの信号の差から少なくとも１つのインデックス信号を生成する波形演算回路と、この波形演算回路からのインデックス信号とＡ相、Ｂ相からの信号が入力され、モータ駆動回路へ速度、トルク指令を出すサーボモータ制御回路とを備えたことを特徴とする停止位置制御用モータ。