TWI673480B - 旋轉型編碼器 - Google Patents

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TWI673480B
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西田光志
大西克博
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日商村田製作所股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種易於製造、可謀求小型化、且能進行高精度檢測的旋轉型編碼器。
本發明之旋轉型編碼器具備：固定基板、軸、旋轉基板、固定電極、及旋轉電極。旋轉電極包含：第1旋轉電極，其包含圓環狀之梳形狀；及第2旋轉電極，其配置於第1旋轉電極之徑向內側且包含圓環狀之梳形狀。固定電極包含：輸入側第1固定電極，其與第1旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸入第1信號；輸出側第1固定電極，其與第1旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸出第1信號；輸入側第2固定電極，其與第2旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸入第2信號；輸出側第2固定電極，其與第2旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸出第2信號。

Description

旋轉型編碼器
本發明係關於一種旋轉型編碼器。
以往，作為旋轉型編碼器有於日本專利特開2000-121384號公報(專利文獻1)記載者。該旋轉型編碼器具有：固定基板；軸，其設為可對於固定基板旋轉；及旋轉基板，其可與軸一起旋轉並與固定基板對向而設置。
於固定基板之與旋轉基板對向之面，設置有以軸為中心沿徑向外側延伸之放射狀之固定電極。於旋轉基板之與固定基板對向之面，設置有以軸為中心沿徑向外側延伸之放射狀之旋轉電極。
且，於使旋轉基板旋轉之狀態下，將信號(電壓)輸入至固定電極時，於固定電極與旋轉電極間形成靜電電容，並基於靜電電容將信號(電壓)自旋轉電極輸出。可基於該輸出信號檢測旋轉基板之旋轉角度等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-121384號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，於欲提高旋轉型編碼器之檢測精度之情形時，需要微細地形成固定電極與旋轉電極之節距角。為了微細地形成固定電極與旋轉電極之節距角，若增大固定基板與旋轉基板之外形尺寸則可容易地形成，但近年來，期望小型之旋轉型編碼器，因而無法將固定基板及旋轉基板大型化。另一方面，若不增大固定基板與旋轉基板之外形尺寸，而欲微細地形成固定電極與旋轉電極之節距角，則難以製造。
因此，本發明之課題在於提供一種易於製造且可謀求小型化並能進行高精度檢測的旋轉型編碼器。
[解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，本發明之旋轉型編碼器具備：固定基板；軸，其可相對於上述固定基板旋轉地設置；旋轉基板，其可與上述軸一起旋轉且與上述固定基板對向而設置；固定電極，其設置於上述固定基板之與上述旋轉基板對向之面；及旋轉電極，其設置於上述旋轉基板之與上述固定基板對向之面，且於與上述固定電極之間形成靜電電容；上述旋轉電極包含：第1旋轉電極，其包含圓環狀之梳形狀；及第2旋轉電極，其配置於上述第1旋轉電極之徑向內側且包含圓環狀之梳形狀；上述固定電極包含：輸入側第1固定電極，其與上述第1旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸入第1信號；輸出側第1固定電極，其與上述第1旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸出第1信號；輸入側第2固定電極，其與上述第2旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸入第2信號；及輸出側第2固定電極，其與上述第2旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸出第2信號。
根據本發明之旋轉型編碼器，旋轉電極包含：第1旋轉電極與第2旋轉電極，且固定電極包含：輸入側第1固定電極、輸出側第1固定電極、輸入側第2固定電極、及輸出側第2固定電極。
且，當將第1信號輸入至輸入側第1固定電極時，於輸入側第1固定電極與第1旋轉電極間形成有靜電電容，且於第1旋轉電極與輸出側第1固定電極之間形成靜電電容，並將基於靜電電容之第1信號自輸出側第1固定電極輸出。同樣地，當將第2信號輸入至輸入側第2固定電極時，於輸入側第2固定電極與第2旋轉電極間形成靜電電容，且於第2旋轉電極與輸出側第2固定電極之間形成靜電電容，並將基於靜電電容之第2信號自輸出側第2固定電極輸出。
如此，由於可使用2個旋轉電極與4個固定電極，藉由2個信號，檢測軸(旋轉基板)之旋轉方向與旋轉角度，故即便未微細地形成電極之節距角，亦可進行高精度之檢測。因此，可實現易於製造且可謀求小型化並能進行高精度檢測的旋轉型編碼器。
又，於旋轉型編碼器之一實施形態中，上述輸入側第1固定電極與上述輸出側第1固定電極以上述軸為中心而對向，上述輸入側第2固定電極與上述輸出側第2固定電極以上述軸為中心而對向，上述輸入側第1固定電極及上述輸出側第1固定電極、與上述輸入側第2固定電極及上述輸出側第2固定電極在徑向上不重合而沿周向錯開。
根據上述實施形態，由於可在周向上隔開輸入側第1固定電極與輸出側第1固定電極，故可抑制於輸入側第1固定電極與輸出側第1固定電極之間之電容耦合，而增強浮動電容之耐性。同樣地，由於可在周向上隔開輸入側第2固定電極與輸出側第2固定電極，故可抑制於輸入側第2固定電極與輸出側第2固定電極之間之電容耦合，而增強浮動電容之耐性。
又，於旋轉型編碼器之一實施形態中，上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；上述第1旋轉電極之於周向相鄰之上述梳部之節距角與上述第2旋轉電極之於周向相鄰之上述梳子部之節距角相同，上述第2旋轉電極之上述梳部相對於上述第1旋轉電極之上述梳部，在周向上僅錯開上述第1旋轉電極之上述梳部之節距角的1/4。
根據上述實施形態，可以較第1旋轉電極之梳部之1間距細4倍之解析度檢測旋轉角。
又，於旋轉型編碼器之一實施形態中，上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；上述輸入側第1固定電極、上述輸出側第1固定電極、上述輸入側第2固定電極、及上述輸出側第2固定電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓弧狀之連結部，其連結上述複數個梳部；自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第1固定電極之上述連結部與上述輸出側第1固定電極之上述連結部之至少一部分與上述第1旋轉電極之上述連結部重合，自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第2固定電極之上述連結部與上述輸出側第2固定電極之上述連結部之至少一部分與上述第2旋轉電極之連結部重合。
根據上述實施形態，於自軸之軸向觀察時，輸入側第1固定電極之連結部與輸出側第1固定電極之連結部之至少一部分與第1旋轉電極之連結部重合，於自軸之軸向觀察時，輸入側第2固定電極之連結部與輸出側第2固定電極之連結部之至少一部分與第2旋轉電極之連結部重合。藉此，可將固定電極與旋轉電極之外形尺寸設為相同，而無須為了使固定電極與旋轉電極之外形尺寸不同而增大固定電極或旋轉電極之外形尺寸，故可謀求小型化。
又，於旋轉型編碼器之一實施形態中，上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；上述輸入側第1固定電極、上述輸出側第1固定電極、上述輸入側第2固定電極、及上述輸出側第2固定電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓弧狀之連結部，其連結上述複數個梳部；自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第1固定電極之上述連結部與上述輸出側第1固定電極之上述連結部不與上述第1旋轉電極之上述連結部重合而錯開，自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第2固定電極之上述連結部與上述輸出側第2固定電極之上述連結部不與上述第2旋轉電極之上述連結部重合而錯開。
根據上述實施形態，於自軸之軸向觀察時，輸入側第1固定電極之連結部與輸出側第1固定電極之連結部不與第1旋轉電極之連結部重合而錯開，於自軸之軸向觀察時，輸入側第2固定電極之連結部與輸出側第2固定電極之連結部不與第2旋轉電極之連結部重合而錯開。藉此，可防止於固定電極之連結部與旋轉電極之連結部之間形成多餘之靜電電容。
[發明之效果]
根據本發明之旋轉型編碼器，易於製造且可謀求小型化並能進行高精度之檢測。
以下，藉由圖示之實施形態更詳細地說明本發明。
(第1實施形態)
圖1係顯示本發明之旋轉型編碼器之第1實施形態之剖視圖。如圖1所示，旋轉型編碼器1具有：外殼5；固定基板2，其固定於外殼5；軸4，其可對於固定基板2旋轉地安裝於外殼5；旋轉基板3，其可與軸4一起旋轉且與固定基板2對向設置；固定電極20，其設置於固定基板2之與旋轉基板3對向之面；及旋轉電極30，其設置於旋轉基板3之與固定基板2對向之面。
固定電極20與旋轉電極30相互對向，且於固定電極20與旋轉電極30之間形成靜電電容。即，藉由使軸4旋轉，旋轉基板30亦旋轉而引起靜電電容變化。且，可藉由檢測此時之靜電電容之變化而檢測軸4(旋轉基板3)之旋轉方向與旋轉角度。
外殼5具有凹部51，且於凹部51之底部中央設置有支持軸4之軸承部52。軸4可旋轉地支持於軸承部52。外殼5及軸4具有絕緣性，例如由樹脂形成。
固定基板2固定於凹部51之底部。固定基板2插入至軸承部52，且以例如接著劑貼合於凹部51之底部。軸承部52貫通固定基板2之中心。
旋轉基板3插入至軸4，以與軸4一體旋轉之方式安裝於軸4。軸4貫通旋轉基板3之中心。自軸4之軸向觀察，固定基板2之中心與旋轉基板3之中心成同心。固定基板2及旋轉基板3具有絕緣性，例如由樹脂形成。
於固定基板2與旋轉基板3之間設置有介電質6。介電質6具有固定之介電常數。介電質6為例如具有絕緣性之片材。介電質6可固定於固定基板2或旋轉基板3，或亦可不固定於固定基板2及旋轉基板3。另，又可省略介電質6。
圖2係自軸4之軸向觀察旋轉基板3及旋轉電極30之俯視圖。
於圖2中，為了易於理解，以陰影線顯示旋轉電極30。如圖2所示，旋轉電極30包含第1旋轉電極31與第2旋轉電極32。第1旋轉電極31與第2旋轉電極32各自包含圓環狀之梳形狀。第2旋轉電極32配置於第1旋轉電極31之徑向內側。
圖3係自軸4之軸向觀察固定基板2及固定電極20之俯視圖。
於圖3中，為了易於理解，以陰影線顯示固定電極20。如圖3所示，固定電極20包含輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22、及輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24。輸入側第1固定電極21、輸出側第1固定電極22、輸入側第2固定電極23及輸出側第2固定電極24各自包含圓弧狀之梳形狀。
如圖1、圖2及圖3所示，輸入側第1固定電極21與第1旋轉電極31對向配置並輸入第1信號。輸出側第1固定電極22與第1旋轉電極31對向配置並輸出第1信號。輸入側第2固定電極23與第2旋轉電極32對向配置且輸入第2信號。輸出側第2固定電極24與第2旋轉電極32對向配置且輸出第2信號。
根據上述旋轉型編碼器1，當將第1信號輸入至輸入側第1固定電極21時，於輸入側第1固定電極21與第1旋轉電極31間形成靜電電容，且於第1旋轉電極31與輸出側第1固定電極22間形成靜電電容，並將基於靜電電容之第1信號自輸出側第1固定電極22輸出。
若具體敘述，則當將A相之電壓(第1信號)輸入至輸入側第1固定電極21時，於與輸入側第1固定電極21對向之第1旋轉電極31，靜電感應有依存於對向面積之電荷。再者，於與輸出側第1固定電極22對向之第1旋轉電極31，感應有與上述輸入側所感應之電荷符號相反之電荷。因此，對輸出側第1固定電極22輸出與輸入電壓相位相反之電壓(第1信號)。
同樣地，當將第2信號輸入至輸入側第2固定電極23時，於輸入側第2固定電極23與第2旋轉電極32間形成靜電電容，且於第2旋轉電極32與輸出側第2固定電極24間形成靜電電容，並將基於靜電電容之第2信號自輸出側第2固定電極24輸出。
若具體敘述，則當將B相之電壓(第2信號)輸入至輸入側第2固定電極23時，於與輸入側第2固定電極23對向之第2旋轉電極32，靜電感應有依存於對向面積之電荷。再者，於與輸出側第2固定電極24對向之第2旋轉電極32，感應有與上述輸入側所感應之電荷符號相反之電荷。因此，對輸出側第2固定電極24輸出與輸入電壓相位相反之電壓(第2信號)。
接著，稍後敘述細節，但基於自輸出側第1固定電極22輸出之第1信號、與自輸出側第2固定電極24輸出之第2信號，檢測軸4(旋轉基板3)之旋轉方向與旋轉角度。
如此，由於可使用2個旋轉電極31、32與4個固定電極21、22、23、24，藉由2個信號檢測軸4(旋轉基板3)之旋轉方向與旋轉角度，故即便未微細地形成電極21～24、31、32之節距角，亦可進行高精度之檢測。因此，可實現能謀求易於製造且小型化，並能進行高精度檢測之旋轉型編碼器1。又，由於在固定電極21、22、23、24側輸入輸出信號，故與在旋轉電極31、32側輸入輸出信號之情形相比，端子設計更簡便。
如圖3所示，輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22以軸4為中心而對向。輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24以軸4為中心而對向。輸入側第1固定電極21及輸出側第1固定電極22與輸入側第2固定電極23及輸出側第2固定電極24在徑向上不重合而於周向上錯開。
若具體敘述，則於俯視時，將固定基板2以軸4之軸為中心，劃分成各90°之4個區塊。於相互對向之第1與第2區塊中，於一側配置輸入側第1固定電極21，於另一側配置輸出側第1固定電極22。於相互對向之第3與第4區塊中，於一側配置輸入側第2固定電極23，於另一側配置輸出側第2固定電極24。即，於輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22之周向之間，配置有輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24。
因此，由於可在周向上隔開輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22，故可抑制於輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22之間之電容耦合，而增強浮動電容之耐性。同樣地，由於可在周向上隔開輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24，故可抑制於輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24之間之電容耦合，而增強浮動電容之耐性。
如圖2所示，第1旋轉電極31具有：複數個梳部311，其以軸4為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部312，其連結複數個梳部311。複數個梳部311自連結部312之內周朝徑向內側延伸。
第2旋轉電極32具有：複數個梳部321，其以軸4為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部322，其連結複數個梳部321。複數個梳部321自連結部322之外周朝徑向外側延伸。
第1旋轉電極31之於周向相鄰之梳部311之節距角θ 31與第2旋轉電極32之於周向相鄰之梳部321之節距角θ 32相同。於本實施形態中，第1旋轉電極31之梳部311之節距角θ 31為7.2°，梳部311之電極寬度為3.6°，相鄰之梳部311之間隙為3.6°。關於第2旋轉電極32之梳部321亦同樣。
第2旋轉電極32之梳部321相對於第1旋轉電極31之梳部311，在周向上僅錯開第1旋轉電極31之梳部311之節距角θ 31之1/4。於本實施形態中，由於第1旋轉電極31之梳部311之節距角θ 31為7.2°，故第2旋轉電極32之梳部321相對於第1旋轉電極31之梳部311在周向上僅錯開1.8°。
因此，可以較第1旋轉電極31之梳部311之1間距細4倍之解析度來檢測旋轉角。
如圖3所示，輸入側第1固定電極21具有：複數個梳部211，其以軸4為中心放射狀地設置；及圓弧狀之連結部212，其連結複數個梳部211。複數個梳部211自連結部212之內周朝徑向內側延伸。同樣地，輸出側第1固定電極22具有複數個梳部221與連結部222。輸入側第1固定電極21之梳部211之節距角θ 21與輸出側第1固定電極22之梳部221之節距角θ 22與第1旋轉電極31之梳部311之節距角θ 31相同，於本實施形態中為7.2°。
輸入側第2固定電極23具有：複數個梳部231，其以軸4為中心放射狀地設置；及圓弧狀之連結部232，其連結複數個梳部231。複數個梳部231自連結部232之外周朝徑向外側延伸。同樣地，輸出側第2固定電極24具有複數個梳部241與連結部242。輸入側第2固定電極23之梳部231之節距角θ 23與輸出側第2固定電極24之梳部241之節距角θ 24與第2旋轉電極32之梳部321之節距角θ 32相同，於本實施形態中為7.2°。
又，第1固定電極21、22之梳部211、221之配置相位與第2固定電極23、24之梳部231、241之配置相位未偏移。即，於分別使第1固定電極21、22與第2固定電極23、24在周向上連續，而設為完整之圓環狀圖案之情形時，第1固定電極21、22及第2固定電極23、24之梳部之位置(或間隙)以同一角度出現。
於自軸4之軸向觀察時，輸入側第1固定電極21之連結部212與輸出側第1固定電極22之連結部222之至少一部分與第1旋轉電極31之連結部312重合。於本實施形態中，第1固定電極21、22之所有連結部212、222與第1旋轉電極31之所有連結部312之重合。
於自軸4之軸向觀察時，輸入側第2固定電極23之連結部232與輸出側第2固定電極24之連結部242之至少一部分與第2旋轉電極32之連結部322重合。於本實施形態中，第2固定電極23、24之所有連結部232、242與第2旋轉電極32之所有連結部322之重合。
據此，由於第1固定電極21、22之連結部212、222與第1旋轉電極31之連結部312重合，第2固定電極23、24之連結部232、242與第2旋轉電極32之連結部322重合，故可將第1固定電極21、22與第1旋轉電極31之外形尺寸設為相同，可將第2固定電極23、24與第2旋轉電極32之外形尺寸設為相同。因此，無須為了使固定電極21～24與旋轉電極31、32之外形尺寸不同而增大固定電極21～24或旋轉電極31、32之外形尺寸，而可謀求小型化。
接著，對檢測軸4(旋轉基板3)之旋轉方向與旋轉角度之方法進行說明。
如圖4A所示，第2旋轉電極32相對於第1旋轉電極31，僅沿順時針方向前進第1旋轉電極31之節距角θ 31之1/4(1.8°)。於圖4A以後之圖式中，為了易於理解，以陰影線顯示第1固定電極21、22及第2固定電極23、24。
當使旋轉基板3(旋轉電極31、32)旋轉時，與旋轉基板3之旋轉同步地，固定電極21～24與旋轉電極31、32之對向面積週期性變動。於本實施形態中，由於節距角為3.6°，故自輸出側第1固定電極22以3.6°間隔輸出A相之信號(第1信號)之最大值與最小值，且自輸出側第2固定電極24亦以3.6°間隔輸出B相之信號(第2信號)之最大值與最小值。再者，由於B相側之第2旋轉電極32相對於A相側之第1旋轉電極31偏移1.8°，故B相之輸出波形亦較A相偏移1.8°。即，若取得A相與B相兩者之輸出波形，則以1.8°間隔輸出最大值與最小值，相對於以7.2°間隔形成之電極，能以細4倍之1.8°間隔檢測旋轉角度。
如圖4A所示，於旋轉電極31、32之旋轉角度為0°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此完全重合，如圖5所示，A相之輸出(以實線顯示)為最大值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此重合一半，如圖5所示，B相之輸出值(以虛線顯示)為最大值之一半之值。
如圖4B所示，使旋轉電極31、32朝順時針方向旋轉、旋轉電極31、32之旋轉角度為1.8°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此重合一半，如圖5所示，A相之輸出值為最大值之一半之值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此不重合，如圖5所示，B相之輸出為最小值。
如圖4C所示，於使旋轉電極31、32繞順時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為3.6°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此不重合，如圖5所示，A相之輸出為最小值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此重合一半，如圖5所示，B相之輸出值為最大值之一半值。
如圖4D所示，於使旋轉電極31、32繞順時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為5.4°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此重合一半，如圖5所示，A相之輸出值為最大值之一半值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此完全重合，如圖5所示，B相之輸出為最大值。
如圖4E所示，於使旋轉電極31、32繞順時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為7.2°時，與圖4A同樣，如圖5所示，A相之輸出值為最大值。B相之輸出值為最大值之一半值。
接著，說明使旋轉電極31、32繞逆時針方向旋轉之情形。圖6A係顯示旋轉電極31、32之旋轉角度為0°時，與圖4A同樣，如圖7所示，A相之輸出為最大值，B相之輸出值為最大值之一半值。
如圖6B所示，於使旋轉電極31、32繞逆時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為-1.8°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此重合一半，如圖7所示，A相之輸出值為最大值之一半值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此完全重合，如圖7所示，B相之輸出為最大值。
如圖6C所示，於使旋轉電極31、32繞逆時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為-3.6°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此不重合，如圖7所示，A相之輸出為最小值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此重合一半，如圖7所示，B相之輸出值為最大值之一半值。
如圖6D所示，於使旋轉電極31、32繞逆時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為-5.4°時，第1旋轉電極31之梳部311、輸入側第1固定電極21之梳部211及輸出側第1固定電極22之梳部221彼此重合一半，如圖7所示，A相之輸出值為最大值之一半值。另一方面，第2旋轉電極32之梳部321、輸入側第2固定電極23之梳部231及輸出側第2固定電極24之梳部241彼此不重合，如圖7所示，B相之輸出為最小值。
如圖6E所示，於使旋轉電極31、32繞逆時針方向旋轉使得旋轉電極31、32之旋轉角度為-7.2°時，與圖6A同樣，如圖7所示，A相之輸出值為最大值。B相之輸出值為最大值之一半值。
以上，於圖8顯示使旋轉電極31、32繞順時針方向旋轉時之圖表，於圖9顯示使旋轉電極31、32繞逆時針方向旋轉時之圖表。
接著，若對軸4(旋轉電極31、32)之旋轉角度之檢測進行說明，則如圖8、圖9所示，可藉由遞增計數輸出之最大值與最小值之數，而換算成旋轉角度。另，亦可使用未圖示之運算電路，對電壓設定閾值，將輸出波形轉換成脈衝波而遞增計數脈衝之「0」、「1」。
對軸4(旋轉電極31、32)之旋轉方向之檢測進行說明。如圖8與圖9所示，於順時針(Clockwise)之情形時，於自A相輸出最大值時回到1.8°時之B相亦輸出最大值。又，自A相之最小值回到1.8°之B相亦輸出最小值。即，A相、B相之最大值與最小值之關係皆相同。
另一方面，於逆時針(Counter clckwise)之情形時，於自A相之最大值回到1.8°之B相輸出最小值，又，自A相之最小值回到1.8°之B相輸出最大值。即，A相、B相之最大值與最小值之關係相反。可根據該最大值與最小值之出現關係檢測旋轉方向。
(第2實施形態)
圖10係顯示本發明之旋轉型編碼器之第2實施形態之簡略俯視圖。第2實施形態與第1實施形態在固定電極與旋轉電極之位置關係上不同。於以下說明該不同之構成。其他之構成為與第1實施形態相同之構成，標註與第1實施形態相同之符號省略其說明。
如圖10所示，於第2實施形態之旋轉型編碼器1A中，於自軸4之軸向觀察時，輸入側第1固定電極21之連結部212與輸出側第1固定電極22之連結部222不與第1旋轉電極31之連結部312重合而錯開。於自軸4之軸向觀察時，輸入側第2固定電極23之連結部232與輸出側第2固定電極24之連結部242不與第2旋轉電極32之連結部322重合而錯開。於圖10中，省略固定電極21～24及旋轉電極31、32各自之梳部而描繪。
若具體敘述，則輸入側第1固定電極21之連結部212與輸出側第1固定電極22之連結部222位於第1旋轉電極31之連結部312之徑向外側。輸入側第2固定電極23之連結部232與輸出側第2固定電極24之連結部242位於第2旋轉電極32之連結部322之徑向內側。
因此，可防止在輸入側第1固定電極21之連結部212及輸出側第1固定電極22之連結部222、與第1旋轉電極31之連結部312間形成多餘之靜電電容。可防止在輸入側第2固定電極23之連結部232及輸出側第2固定電極24之連結部242、與第2旋轉電極32之連結部322間形成多餘之靜電電容。
(第3實施形態)
圖11係顯示本發明之旋轉型編碼器之第3實施形態之簡略俯視圖。第3實施形態與第1實施形態在固定電極之位置關係上不同。於以下說明該不同之構成。其他之構成為與第1實施形態相同之構成，標註與第1實施形態相同之符號省略其說明。
如圖11所示，於第3實施形態之旋轉型編碼器1B中，輸入側第1固定電極21、輸出側第1固定電極22、輸入側第2固定電極23及輸出側第2固定電極24各自包含半圓弧狀之梳形狀。於圖11中，固定電極21～24各自之梳部之數量以少於實際予以描繪。
輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22以軸4為中心而對向。輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24以軸4為中心而對向。輸入側第1固定電極21與輸入側第2固定電極23在徑向上重合。輸出側第1固定電極22與輸出側第2固定電極24在徑向上重合。
因此，由於可增大固定電極21～24之形狀，並可簡化固定電極21～24之配置，故易於製造固定電極21～24。
(第4實施形態)
圖12係顯示本發明之旋轉型編碼器之第4實施形態之簡略俯視圖。第4實施形態與第1實施形態在固定電極之位置關係上不同。於以下說明該不同之構成。其他之構成為與第1實施形態相同之構成，標註與第1實施形態相同之符號省略其說明。
如圖12所示，於第4實施形態之旋轉型編碼器1C中，輸入側第1固定電極21、輸出側第1固定電極22、輸入側第2固定電極23及輸出側第2固定電極24各自包含半圓弧狀之梳形狀。於圖12中，固定電極21～24各自之梳部之數量以少於實際予以描繪。
輸入側第1固定電極21與輸出側第1固定電極22以軸4為中心而對向。輸入側第2固定電極23與輸出側第2固定電極24以軸4為中心而對向。輸入側第2固定電極23、輸入側第1固定電極21及輸出側第1固定電極22在徑向上重合。輸出側第2固定電極24與輸入側第1固定電極21及輸出側第1固定電極22在徑向上重合。
因此，由於可增大固定電極21～24之形狀，並可簡化固定電極21～24之配置，故易於製造固定電極21～24。
另，本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行設計變更。例如，可將第1至第4實施形態各者之特徵點進行各種組合。
於上述實施形態中，第1旋轉電極之相位與第2旋轉電極之相位在周向上偏移，但亦可使第1固定電極之相位與第2固定電極之相位在周向上偏移。
於上述實施形態中，旋轉電極及固定電極之所有節距角相等，但亦可至少一個節距角與其他節距角不同。
1 旋轉型編碼器
1A 旋轉型編碼器
1B 旋轉型編碼器
1C 旋轉型編碼器
2 固定基板
3 旋轉基板
4 軸
5 外殼
6 介電質
20 固定電極
21 輸入側第1固定電極
22 輸出側第1固定電極
23 輸入側第2固定電極
24 輸出側第2固定電極
30 旋轉電極
31 第1旋轉電極
32 第2旋轉電極
51 凹部
52 軸承部
211 梳部
212 連結部
221 梳部
222 連結部
231 梳部
232 連結部
241 梳部
242 連結部
311 梳部
312 連結部
321 梳部
322 連結部
θ 21節距角
θ 22節距角
θ 23節距角
θ 24節距角
θ 31節距角
圖1係顯示本發明之旋轉型編碼器之第1實施形態之剖視圖。
圖2係自軸之軸向觀察旋轉基板及旋轉電極之俯視圖。
圖3係自軸之軸向觀察固定基板及固定電極之俯視圖。
圖4A係自軸軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為0°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖4B係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為1.8°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖4C係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為3.6°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖4D係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為5.4°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖4E係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為7.2°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖5係顯示使旋轉電極繞順時針方向旋轉時之A相與B相之輸出的圖表。
圖6A係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為0°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖6B係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為-1.8°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖6C係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為-3.6°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖6D係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為-5.4°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖6E係自軸之軸向觀察旋轉電極之旋轉角度為-7.2°時之固定電極及旋轉電極的俯視圖。
圖7係顯示使旋轉電極繞逆時針方向旋轉時之A相與B相之輸出的圖表。
圖8係顯示使旋轉電極繞順時針方向旋轉時之A相與B相之輸出的圖表。
圖9係顯示使旋轉電極繞逆時針方向旋轉時之A相與B相之輸出的圖表。
圖10係顯示本發明之旋轉型編碼器之第2實施形態之簡略俯視圖。
圖11係顯示本發明之旋轉型編碼器之第3實施形態之簡略俯視圖。
圖12係顯示本發明之旋轉型編碼器之第4實施形態之簡略俯視圖。

Claims (6)

  1. 一種旋轉型編碼器，其具備：
    固定基板；
    軸，其可相對於上述固定基板旋轉地設置；
    旋轉基板，其可與上述軸一起旋轉且與上述固定基板對向而設置；
    固定電極，其設置於上述固定基板之與上述旋轉基板對向之面；及
    旋轉電極，設置於上述旋轉基板之與上述固定基板對向之面，且於與上述固定電極之間形成靜電電容；且
    上述旋轉電極包含：第1旋轉電極，其包含圓環狀之梳形狀；及第2旋轉電極，其配置於上述第1旋轉電極之徑向內側且包含圓環狀之梳形狀；
    上述固定電極包含：輸入側第1固定電極，其與上述第1旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸入第1信號；輸出側第1固定電極，其與上述第1旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸出第1信號；輸入側第2固定電極，其與上述第2旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸入第2信號；及輸出側第2固定電極，其與上述第2旋轉電極對向配置，包含圓弧狀之梳形狀，且輸出第2信號。
  2. 如請求項1之旋轉型編碼器，其中上述輸入側第1固定電極與上述輸出側第1固定電極以上述軸為中心而對向，
    上述輸入側第2固定電極與上述輸出側第2固定電極以上述軸為中心而對向，
    上述輸入側第1固定電極及上述輸出側第1固定電極、與上述輸入側第2固定電極及上述輸出側第2固定電極在徑向上不重合且沿周向錯開。
  3. 如請求項1之旋轉型編碼器，其中上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；
    上述第1旋轉電極之於周向相鄰之上述梳部之節距角與上述第2旋轉電極之於周向相鄰之上述梳部之節距角相同，
    上述第2旋轉電極之上述梳部相對於上述第1旋轉電極之上述梳部，在周向上僅錯開上述第1旋轉電極之上述梳部之節距角的1/4。
  4. 如請求項2之旋轉型編碼器，其中上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；
    上述第1旋轉電極之於周向相鄰之上述梳部之節距角與上述第2旋轉電極之於周向相鄰之上述梳部之節距角相同，
    上述第2旋轉電極之上述梳部相對於上述第1旋轉電極之上述梳部，在周向上僅錯開上述第1旋轉電極之上述梳部之節距角的1/4。
  5. 如請求項1至4中任一項之旋轉型編碼器，其中上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；
    上述輸入側第1固定電極、上述輸出側第1固定電極、上述輸入側第2固定電極、及上述輸出側第2固定電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓弧狀之連結部，其連結上述複數個梳部；
    自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第1固定電極之上述連結部與上述輸出側第1固定電極之上述連結部之至少一部分與上述第1旋轉電極之上述連結部重合，
    自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第2固定電極之上述連結部與上述輸出側第2固定電極之上述連結部之至少一部分與上述第2旋轉電極之連結部重合。
  6. 如請求項1至4中任一項之旋轉型編碼器，其中上述第1旋轉電極與上述第2旋轉電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓環狀之連結部，其連結上述複數個梳部；
    上述輸入側第1固定電極、上述輸出側第1固定電極、上述輸入側第2固定電極、及上述輸出側第2固定電極各自具有：複數個梳部，其等以上述軸為中心放射狀地設置；及圓弧狀之連結部，其連結上述複數個梳部；
    自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第1固定電極之上述連結部與上述輸出側第1固定電極之上述連結部不與上述第1旋轉電極之上述連結部重合而錯開，
    自上述軸之軸向觀察，上述輸入側第2固定電極之上述連結部與上述輸出側第2固定電極之上述連結部不與上述第2旋轉電極之上述連結部重合而錯開。
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