JP6032010B2 - エンコーダ、駆動装置及びロボット装置 - Google Patents
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Description
本願は、2010年10月12日に出願された日本特許出願2010−229788号、2010年10月12日に出願された日本特許出願2010−229789号、2011年4月27日に出願された日本特許出願2011−099944号、及び2011年5月10日に出願された日本特許出願2011−105139号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
図1は、第1実施形態に係る駆動装置の概略構成を示す断面図である。
駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、第1検出器(エンコーダ)EC1と、第2検出器(エンコーダ)EC2と、これらを収容するハウジング12とを備えている。
モータ1の駆動によりモータ軸2が回転すると、減速機3を介して出力軸4が減速機3の減速比に応じた回転数で回転する。
次に、第2実施形態について、図2を参照して説明する。
図2において、図1に示す第1実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
次に、第3実施形態について、図3を参照して説明する。
図3において、図2に示す第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
次に、第4実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。
図4及び図5において、図2に示した第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
他の構成は、上記第2実施形態と同様である。
次に、第5実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。
これらの図において、図2に示した第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
次に、第6実施形態について、図8を参照して説明する。
この図において、図2に示した第2実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図9において、検出部42及び検出部52の受光素子で検出される指標パターンは、アブソリュートパターン(以下、ABSパターンと称する)、及びインクリメンタルパターン(以下、INCパターンと称する)を含む。検出部42に関し、ABSパターンの検出信号は、例えばシフトレジスタ70に入力され、INCパターンの検出信号は、例えば保持回路71に入力される。検出部52に関し、ABSパターンの検出信号は、例えばシフトレジスタ7272に入力され、INCパターンの検出信号は、例えば保持回路73に入力される。シフトレジスタ70、72からの信号はともにスイッチング部75を経て変換回路80に入力される。保持回路71、73からの信号はともにスイッチング部76を経て内挿回路81に入力される。所定の演算処理により算出された位置情報がインターフェイス部85を介して適宜に入出力される。図9に示す検出部42及び52において、例えば、変換回路80、内挿回路81、及インターフェイス部85が兼用される(兼用部)。制御基板B(図1参照)は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの半導体装置を含む。こうした処理部の少なくとも一部の兼用は、構成の簡素化、ダウンサイジング等に有利である。
次に、第7実施形態について図10から図15を参照して説明する。
以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
まず、エンコーダ210に電源が投入された起動時において、第1光源242及び第2光源243が点灯して第1の光L1が第1検出部240に受光されるとともに第2の光L2が第2検出部241に受光される。
なお、上記実施形態では、第1検出部240及び第2検出部241を基板Bの径方向において一部が重なるように配置している。代替的に、図15に示すように、基板Bの周方向(例、モータ軸2の回転方向)において第1検出部240及び第2検出部241のベース基板BS1、BS2同士の一部が平面的に重なるように基板Bに取り付けられる構成にできる。
次に、第8実施形態について図18から図20を参照して説明する。
以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図18に示すように、本実施形態において、駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、エンコーダ310とを備えている。
図19に示すように、受光部343には、第1指標部320を介した第1光源341の光を受光する第1受光領域351と、第2指標部330を介した第2光源342の光を受光する第2受光領域352とが一体的に備えられている。第1受光領域351は、第1指標部320におけるINCパターン321を介した光を受光するINC受光領域351Aと、第1指標部320におけるABSパターン322を介した光を受光するABS受光領域351Bとを備えている。同様に、第2受光領域352は、第2指標部330におけるINCパターン331を介した光を受光するINC受光領域352Aと、第2指標部330におけるABSパターン332を介した光を受光するABS受光領域352Bとを備えている。各受光領域351A、351B、352A、352Bは、例えばフォトダイオード等の受光素子で構成されており、受光信号を信号処理部344に出力する。なお、本実施形態における受光領域351A、351B、352A、352Bは、例えば、1つのフォトダイオードアレイを受光領域351A、351B、352A、352Bごとに受光領域を分割して構成している。代替的に、受光領域351A、351B、352A、352Bごとにフォトダイオードアレイを有するように構成してもよい。
まず、エンコーダ310の起動時の動作について説明する。
ここでは、ABSパターン322が、例えば11ビットで構成され、ABS受光領域351Bが冗長2ビットを追加した13ビットの範囲で検出を行うものとする。また、ABSパターン32が、例えば9ビットで構成され、ABS受光領域352Bが冗長2ビットを追加した11ビットの範囲で検出を行うものとする。
次に、第9実施形態について図21から図24を参照して説明する。
以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
上記第8実施形態では、第1指標部320が設けられるエンコーダディスク312の表面312aと、第2指標部330が設けられるエンコーダディスク313の表面313aとが実質的面一であるとして説明したが、本実施形態では、表面312a、313aの間に段差が生じる場合について説明する。
次に、第10実施形態について、図25を参照して説明する。
以下の説明において、上記実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図26に示す第11実施形態において、エンコーダ310は、第1、第2指標320、330の双方を照明する一つの光源346と、受光部(センサ)347とを備える。他の構成は図18の構成と同様である。本実施形態において、光源346からの光がエンコーダディスク312及び313の各指標部320、330で反射し、それらの反射光が受光部347における所定の領域にそれぞれ入る。代替的及び/又は追加的に、図26に示す構成は、他の実施形態にかかる構成と組み合わせ可能である。
次に、第12実施形態について説明する。
以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図27に示すように、本実施形態において、駆動装置ACTは、モータ1と、モータ軸(第1回転軸部材、モータ回転軸部材)2と、減速機(動力伝達部)3と、出力軸(第2回転軸部材、動力回転軸部材)4と、エンコーダ410とを備えている。
まず、エンコーダ410に電源が投入された起動時において、例えば第1光源441が点灯して第1の光L1が受光部443に受光される。続いて、第2光源442が点灯すると第2の光L2が受光部443に受光される。このとき、受光部443は、受光した光に基づく受光信号を信号処理部444に出力する。
なお、上記実施形態では、検出部440が時間的に第1の光及び第2の光を分離することで各々の光を1個の受光部443により選択的に受光する例について説明したが、例えば検出部440が光学的に第1の光及び第2の光を分離することで各々の光を同一の受光部443により選択的に受光する構成であっても構わない。ここで、第1の光及び第2の光を光学的に分離するには、第1光源441及び第2光源442の照射する光の波長を互いに異ならせればよく、これにより受光部443には波長の異なる第1の光及び第2の光が照射されることになる。
まず、エンコーダ410に電源が投入された起動時において、第1光源441及び第2光源442が同時に点灯する。このとき、第1の光L1は波長選択フィルタFの第1フィルタ部F1を透過することで撮像素子543の第1画素群G1に受光され、第2の光L2は波長選択フィルタFの第2フィルタ部F2を透過することで撮像素子543の第2画素群G2に受光される。このとき、受光部443は、受光した光に基づく受光信号を信号処理部444に出力する。
次に、第13実施形態について説明する。
以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本実施形態において、図33に示すように、エンコーダ410は、第1、第2指標420、430の双方を照明する一つの光源446と、受光部(センサ)447とを備える。また、本実施形態において、第1のエンコーダディスク(第1スケール、第1回転部材)412と第2のエンコーダディスク(第2スケール、第2回転部材)413とが間隙418を介して軸方向に沿って重ねて配置されている。
図34に示すように、本実施形態において、光源446からの光の一部がエンコーダディスク413を透過し、指標部430のパターン431、432で反射する。指標部430で反射した光は再びエンコーダディスク413を透過し、受光部447に入る。また、光源446からの光の別の一部がエンコーダディスク413を透過するとともに間隙418を介して指標部420のパターン421、422で反射する。指標部420で反射した光は間隙418及びエンコーダディスク413を介して受光部447に入る。
次に、第14実施形態について説明する。
以降の説明において、上記の実施形態の構成要素と同一又は同等の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本実施形態において、図38に示すように、固定側の部材(基板B)に第1指標部(第1スケール)420及び第2指標部(第2スケール)430が設けられ、回転側の部材(第1のエンコーダディスク412、第2のエンコーダディスク413)に検出部440(受光部492、受光部494)が設けられる。なお、上述の実施形態のように、モータ軸2は中空部2aを有する構成であってもよいし、出力軸4は中空部を有する構成であってもよい。
図39に示すように、同一部材上に、第1指標部420(INCパターン421、ABSパターン422)を有する第1スケール491と、第2指標部430(INCパターン431、ABSパターン432)を有する第2スケール492とが設けられている。一実施形態において、各指標部420、430のパターンは、互いに同心状に配置される複数の環状領域に配置されている。
図40は、上記実施形態のいずれかに記載の駆動装置ACTを備えるロボット装置RBTの一部(指部分の先端)の構成を示す図である。なお、上記実施形態に記載の駆動装置ACTは、ロボット装置RBTのアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
Claims (16)
- 中空部を有するモータ回転軸部材の回転軸線方向の一端側に配置される第1検出器と、
前記中空部に挿入される動力回転軸部材の前記回転軸線方向の一端側に配置される第2検出器と、を備え、
前記第1検出器は、前記モータ回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、該第1スケールの回転に関する情報を計測する第1センサ部とを備え、
前記第2検出器は、前記動力回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、該第2スケールの回転に関する情報を計測する第2センサ部とを備え、
前記第1センサ部及び前記第2センサ部は、同一の基板に設けられ、
前記基板は、前記第1スケールと前記第2スケールとの間に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。 - モータ回転軸部材を回転軸線周りに回転させるモータと、
動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、
前記検出装置は、請求項1に記載のエンコーダであることを特徴とする駆動装置。 - 軸部材と、
前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、請求項2に記載の駆動装置であることを特徴とするロボット装置。 - 所定の軸線周りに回転する第1回転軸部材に設けられた第1指標部を介した第1の光を受光する第1受光部を含む第1検出部と、
前記第1回転軸部材と動力伝達部を介して連結される第2回転軸部材に設けられた第2指標部を介した第2の光を受光する第2受光部を含む第2検出部と、
前記第1検出部及び前記第2検出部を保持する保持基板と、を備え、
前記保持基板は、前記第1の光と前記第2の光とが入射する入射面の側に、前記第1検出部及び前記第2検出部のうち少なくとも一方が配置される不連続部を有する、
ことを特徴とするエンコーダ。 - 前記第1検出部と前記第2検出部とは、前記軸線の軸方向から平面視した状態において、少なくとも互いの一部が重なった状態で前記保持基板に配置される、
ことを特徴とする請求項4に記載のエンコーダ。 - 前記保持基板に形成された貫通孔に挿通され、前記第1検出部と前記第2検出部とを保持するための締結部材を備える
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のエンコーダ。 - 前記第1検出部及び前記第2検出部の一方が前記保持基板の一面側に配置され、前記第1検出部及び前記第2検出部の他方が前記保持基板の他面側に配置されている、
ことを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - 前記第1検出部と前記第2検出部とは、前記軸線の軸方向から平面視した状態において、前記第1回転軸部材の回転方向に相対的にずらして前記保持基板に配置される、
ことを特徴とする請求項4から請求項7のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - 前記第1検出部と前記第2検出部とは、前記軸線の軸方向から平面視した状態において、前記第1回転軸部材の回転方向側の少なくとも互いの一部が重なっている、
ことを特徴とする請求項4から請求項8のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - 前記保持基板の厚さは、前記軸線の軸方向における前記第1指標部及び前記第2指標部材の位置ずれ量に基づいて設定される、
ことを特徴とする請求項4から請求項9のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - 前記不連続部は、少なくとも前記入射面の側に孔部を有する、
ことを特徴とする請求項4から請求項10のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、
動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、を備え、
前記検出装置は、請求項4から請求項11のいずれか一項に記載のエンコーダである、
ことを特徴とする駆動装置。 - 前記モータ回転軸部材と前記動力回転軸部材とは同軸状態である、
ことを特徴とする請求項12に記載の駆動装置。 - 軸部材と、
前記軸部材を駆動させる駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、請求項12又は請求項13に記載の駆動装置である、
ことを特徴とするロボット装置。 - モータ回転軸部材を回転軸線周りに回転させるモータと、
動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、
前記動力回転軸部材における第1軸部材と第2軸部材とを連結するカップリング部材とを備え、
前記検出装置は、
中空部を有するモータ回転軸部材の回転軸線方向の一端側に配置される第1検出器と、
前記中空部に挿入される動力回転軸部材の前記回転軸線方向の一端側に配置される第2検出器と、を備え、
前記第1検出器は、前記モータ回転軸部材と一体的に回転する第1スケールと、該第1スケールの回転に関する情報を計測する第1センサ部とを備え、
前記第2検出器は、前記動力回転軸部材と一体的に回転する第2スケールと、該第2スケールの回転に関する情報を計測する第2センサ部とを備え、
前記第1センサ部及び前記第2センサ部は、同一の基板に設けられ、
前記基板は、前記第1スケールと前記第2スケールとの間に配置されるエンコーダであることを特徴とする駆動装置。 - モータ回転軸部材を所定の軸線周りに回転させるモータと、
動力回転軸部材を有し、前記モータの負荷側に前記モータ回転軸部材を介して連結された動力伝達部と、
前記モータの回転に関する情報及び前記動力伝達部の回転に関する情報を検出する検出装置と、
前記動力回転軸部材における第1軸部材と第2軸部材とを連結するカップリング部材とを備え、
前記検出装置は、請求項4から11のいずれか一項に記載のエンコーダである、ことを特徴とする駆動装置。
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