JP6864525B2 - ロータリエンコーダ、回転量を特定する方法 - Google Patents
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Description
ロータリエンコーダとして、複数の減速機構と、この減速機構によって駆動される複数の回転体と、この回転体の回転角を検知する複数の角度センサと、を備える構成が考えられる。このようなロータリエンコーダでは、角度センサの数を減らすと分解能が低下し、分解能を上げようとすると角度センサの数が増え、ロータリエンコーダが大型化するという問題がある。また、このようなロータリエンコーダでは、構造が複雑になるという問題もある。
このことから、本発明者は、ロータリエンコーダには、分解能を確保しつつ構造を簡素化する観点から改善すべき課題があることを認識した。
インクリメンタル型のエンコーダでは、一旦通電を停止するとカウント値を失うことがある。このため、再通電時に通電停止前と同じ回転角を出力するためにバックアップ電源を備えることが考えられる。しかし、バックアップ電源を備えると、バックアップ用の電池を取り替える手間が掛かかることがあり、またエンコーダが大型化することが考えられる。
各実施形態はこのような思索に基づいて案出されたもので、以下にその具体的な構成を説明する。
また、第1、第2などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
本発明に係る第1実施形態は、主軸の回転の変位である回転量を特定するエンコーダである。図1は、第1実施形態に係るエンコーダ100の概略構成を示す正面図である。図1では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。以下、XYZ直交座標系をもとに説明する。X軸方向は水平な左右方向に対応し、Y軸方向は水平な前後方向に対応し、Z軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Y軸方向およびZ軸方向はそれぞれX軸方向に直交する。X軸方向は左方向あるいは右方向と、Y軸方向は前方向あるいは後方向と、Z軸方向は上方向あるいは下方向と表記することがある。また、X軸、Y軸、X軸における位置をX座標、Y座標、Z座標と表記することがある。このような方向の表記はエンコーダ100の使用姿勢を制限するものではなく、エンコーダ100は任意の姿勢で使用されうる。また、回転方向における位置を回転角と、回転角の変化量を回転量と、回転の回数を回転回数と、それぞれ表記する。
本発明に係る第2実施形態は、主軸の回転量を特定するエンコーダである。図6は、第2実施形態に係るエンコーダ200の概略構成を示す正面図である。図6では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。図7は、エンコーダ200を説明するブロック図である。図8は、可動体12の周辺を示す側面図である。
(式1) 主軸1aの回転量=可動部材12bの回転角+可動部材12eの回転角×16+可動部材12fの回転角×256
本発明に係る第3実施形態も、入力軸の回転量を特定するエンコーダである。図10は、第3実施形態に係るエンコーダ300の概略構成を示す正面図である。図10では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。エンコーダ300は、第1実施形態のエンコーダ100に対して、可動体12を含む可動体ユニット10が、撮像部22を含む撮像ユニット20に、繰り返し着脱可能に装着されている点で相違し、その他の構成は同様である。つまり、エンコーダ300は、ハウジング40の代わりに、装着機構42mを含むハウジング42と、装着機構44mを含むハウジング44とを備える。装着機構42mと装着機構44mとが係合することによって、ハウジング44はハウジング42に装着される。装着機構42mと装着機構44mの係合が外れることによって、ハウジング44はハウジング42から分離される。
本発明に係る第4実施形態は、複数の主軸それぞれの回転量を特定可能なエンコーダである。図11は、第4実施形態に係るエンコーダ400の概略構成を示す正面図である。図11では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。図12は、エンコーダ400を示すブロック図である。図13は、可動体12の周辺を示す側面図である。エンコーダ400では、可動体12は、複数の主軸1a、2aそれぞれの回転量に応じて位置が変化する複数の可動体である可動部材12b、12gを含んでおり、撮像部22は、可動部材12b、12gを一体に撮像するように構成されている。エンコーダ400は、可動部材12b、12gを一体に撮像することによって、複数の主軸1a、2aそれぞれの回転量を特定することができる。
本発明に係る第5実施形態は、主軸の回転量を特定するエンコーダである。図15は、第5実施形態に係るエンコーダ500の概略構成を示す正面図である。図15では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。図16は、エンコーダ500を説明するブロック図である。図17は、可動体の周辺を示す側面図である。
(式2) 主軸1aの回転量=可動部材12bの回転角+主軸1aの総回転回数×360°
本発明に係る第6実施形態は、第1実施形態のエンコーダ100に適用される回転量の特定方法である。角度センサを用いて回転量を特定する方法では、ひとつの角度センサの検知結果からひとつの回転体の回転角を特定するから、回転体の数を増やすと、角度センサの数も増えて構成が煩雑になる場合がある。第6実施形態に係る方法は、主軸1aの回転に応じて移動する可動体12を撮像することと、当該撮像結果22eに応じて主軸1aの回転量を特定することと、を含む。この方法によれば、ひとつの撮像結果から複数の可動体の回転角を特定することができるので、撮像手段の増加を抑えて構成を簡素化することができる。
各実施形態では、制御部がエンコーダのハウジング内に設けられる例について説明したがこれに限られない。制御部はエンコーダの外部に設けられてもよい。例えば、制御部を含むホストコンピュータを設け、ホストコンピュータがエンコーダから撮像結果22eを取得して主軸の回転量を特定するようにしてもよい。この場合、1つのホストコンピュータによって、複数のエンコーダの主軸の回転量を特定することも可能になる。
各実施形態では、可動部材12bが主軸1aに固定されて一体に回転する例について説明したがこれに限られない。可動部材12bは主軸1aから離れて設けられてもよい。例えば、可動部材12bは、主軸1aから伝達機構を介して駆動されてもよい。
各実施形態では、可動体が棒状の可動部材を含む例について説明したがこれに限られない。可動体は、例えば、形状を特定可能なマークや模様が設けられた部材を含んでもよい。この場合、この部材にはホログラムが表示されてもよい。
第1実施形態では、可動部材12bが主軸1aと同じ回転速度で回転する例について説明したがこれに限られない。可動部材12bは主軸1aと異なる回転速度で回転するようにしてもよい。例えば、可動部材12bは、主軸1aに対して所定の変速比で変速されて回転するように構成されてもよい。可動部材12bが減速回転する構成では、可動部材12bの回転角に応じて主軸1aの複数回転にわたる回転量を特定することができる。
第2実施形態では、可動部材12b、12e、12fは、各可動部材の移動範囲がYZ平面において重ならないように配置される例について説明したが、これに限定されない。可動部材12b、12e、12fは、YZ平面において、各可動部材の移動範囲が重なるように配置されてもよい。例えば、各可動部材のX軸方向の位置を離して配置することにより実現することができる。可動部材12b、12e、12fは、各可動部材の回転中心のYZ座標が一致するように配置されてもよい。
Claims (7)
- モータの回転が入力される主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するロータリエンコーダであって、
前記主軸の回転量に応じて位置が変化する可動体と、
前記可動体を撮像する撮像部と、
を備え、
前記可動体は、前記主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含み、
前記撮像部は、前記可動部材および前記複数の可動部材を一体に撮像するように構成され、
本エンコーダは、前記撮像部の撮像結果に応じて前記主軸の回転量を特定することを特徴とするロータリエンコーダ。 - 基準位置を示すマークを有するマーク部材を備え、
前記撮像部は前記可動体と前記マークとを一体に撮像することを特徴とする請求項1に記載のロータリエンコーダ。 - 前記撮像部に前記可動体の像を結ぶ光学部を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のロータリエンコーダ。
- 前記可動体に光を照射する光源部を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のロータリエンコーダ。
- モータの回転が入力される主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するロータリエンコーダであって、
前記主軸の回転量に応じて位置が変化する可動体を含む可動体ユニットと、
前記可動体を撮像する撮像部を含み、前記可動体ユニットに対し繰り返し着脱可能な撮像ユニットと、
を備え、
前記可動体は、前記主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含み、
前記撮像部は、前記可動部材および前記複数の可動部材を一体に撮像するように構成され、
本エンコーダは、前記撮像部の撮像結果に応じて前記主軸の回転量を特定することを特徴とするロータリエンコーダ。 - 複数の主軸それぞれの回転量を特定するロータリエンコーダであって、
前記複数の主軸それぞれの回転量に応じて位置が変化する複数の可動体と、
前記複数の可動体を一体に撮像する撮像部と、
を備え、
前記主軸それぞれにはモータの回転が入力され、
前記可動体それぞれは、前記各主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記各主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含み、
本エンコーダは、前記撮像部の撮像結果に応じて前記複数の主軸それぞれの回転量を特定することを特徴とするロータリエンコーダ。 - モータの回転が入力される主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するロータリエンコーダについて、前記主軸の回転量を特定する方法であって、
前記ロータリエンコーダは、前記主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含んでおり、
本方法は、
前記可動部材および前記複数の可動部材を一体に撮像することと、
当該撮像結果に応じて前記主軸の回転量を特定することと、
を含むことを特徴とする回転量を特定する方法。
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