TWI678517B - 旋轉編碼器及旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種即使於基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果而檢測出旋轉體之絕對角度位置之情形時，亦可抑制因第1感測器部與第2感測器部間之相對位置偏移等引起之檢測精度降低之旋轉編碼器及旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法。 於旋轉編碼器1中，角度位置決定部95係基於將第1感測器部1b之旋轉1周的1個週期之第1絕對角度資料被內插分割成N個而得到之第2絕對角度資料abs-2、及第2感測器部1b之旋轉1周的N個週期之增量角度資料INC，決定旋轉體2之絕對角度位置。又，相位比較部98係將第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位進行比較，於相位偏移之情形時，由相位修正部99進行使該等資料之相位一致之修正。

Description

旋轉編碼器及旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法
本發明係關於一種檢測旋轉體之瞬時之絕對角度位置之旋轉編碼器及旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法。
作為檢測旋轉體相對於固定體之旋轉之旋轉編碼器，提出有如下方式，即，設置第1感測器部及第2感測器部，基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果，而檢測旋轉體之瞬時之絕對角度位置(參照專利文獻1)。例如，於第1感測器部設置有N極與S極各配置有1個之第1磁鐵、與第1磁鐵對向之第1磁阻元件、與第1磁鐵對向之第1霍爾元件、及配置於相對於第1霍爾元件繞旋轉中心軸線偏移90°機械角之位置之第2霍爾元件。又，於第2感測器部設置有繞旋轉中心軸線配置之複數個極對之第2磁鐵、及與第2磁鐵對向之第2磁阻元件。因此，只要基於第1感測器部之旋轉1周的1個週期之絕對角度資料及第2感測器部之旋轉1周的N個週期之增量角度資料來決定旋轉體之瞬時之角度位置，便可獲得較高之解析度。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利5666886號公報
[發明所欲解決之問題] 然而，如專利文獻1所記載之構成般，於使用第1感測器部及第2感測器部之情形時，有於第1感測器部與第2感測器部之間產生相對位置偏移之情形，若產生此種位置偏移，則會有如下問題，即，於第1感測器部之絕對角度資料與第2感測器部之增量角度資料之間產生相位偏移，從而降低檢測精度。 鑒於以上問題，本發明之課題在於提供一種即使於基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果檢測出旋轉體之絕對角度位置之情形時，亦可抑制因第1感測器部與第2感測器部之間之相對位置偏移等引起之檢測精度降低之旋轉編碼器及旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述課題，本發明之旋轉編碼器之特徵在於具備：第1感測器部及第2感測器部，於將N設為2以上之正整數時，基於將上述第1感測器部之旋轉1周的1個週期之第1絕對角度資料內插分割成N個而得到之第2絕對角度資料及上述第2感測器部之旋轉1周的N個週期之增量角度資料，而決定旋轉體之絕對角度位置；且該旋轉編碼器具備：相位比較部，其將上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位進行比較；及相位修正部，其於上述相位比較部之比較結果為上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位偏移時，進行上述第2絕對角度資料之修正。 又，本發明之旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法之特徵在於：該編碼器設有第1感測器部及第2感測器部，於將N設為2以上之正整數時，基於將上述第1感測器部之旋轉1周的1個週期之第1絕對角度資料內插分割成N個而得到之第2絕對角度資料、及上述第2感測器部之旋轉1周的N個週期之增量角度資料，而決定旋轉體之絕對角度位置；該旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法係進行相位比較步驟及相位修正步驟，該相位比較步驟係將上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位進行比較，該相位修正步驟係於上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位偏移時，進行上述第2絕對角度資料之修正。 於本發明中，基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果，檢測旋轉體之瞬時之絕對角度位置。因此，能夠以較高之解析度檢測出旋轉體之瞬時之絕對角度位置。又，將第1感測器部之絕對角度資料(第2絕對角度資料)之相位與第2感測器部之增量角度資料之相位進行比較，於相位偏移之情形時，進行使增量角度資料之相位與絕對角度資料(第2絕對角度資料)之相位一致之修正。因此，於基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果而檢測旋轉體之瞬時之絕對角度位置之方式之旋轉編碼器中，即使於因第1感測器部與第2感測器部之間之相對位置偏移等而導致絕對角度資料(第2絕對角度資料)之相位與增量角度資料之相位產生偏移之情形時，亦可抑制檢測精度降低。 於本發明之旋轉編碼器中，可採用如下態樣，即，當以將上述第1絕對角度資料內插分割成(2×N)倍而得到之資料作為第3絕對角度資料時，上述相位比較部於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第奇數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第1閾值以上之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位超前，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第偶數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第2閾值以下之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位延遲。根據該構成，由於可基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果而監視相位之偏移，因此可藉由比較簡單之構成而抑制因第1感測器部與第2感測器部之間之相對位置偏移等引起之檢測精度降低。 又，於本發明之旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法中，可採用如下態樣，即，當以將上述第1絕對角度資料內插分割成(2×N)倍而得到之資料作為第3絕對角度資料時，於上述相位比較步驟中，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第奇數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第1閾值以上之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位超前，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第偶數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第2閾值以下之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位延遲。根據該構成，由於可基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果而監視相位之偏移，因此可藉由比較簡單之構成而抑制因第1感測器部與第2感測器部之間之相對位置偏移等而引起之檢測精度降低。 於此情形時，於本發明之旋轉編碼器中，可採用如下態樣，即，當將i設為奇數時，上述相位修正部係於上述第1感測器部之此次之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第i個週期、且上述第2感測器部之此次之檢測結果為上述增量角度資料之第1閾值以上之期間，以成為上述第2絕對角度資料之第(((i＋1)/2)－1)個週期之方式對上述第2絕對角度資料進行修正，且於上述第1感測器部之此次之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第(i＋1)個週期、且上述第2感測器部之此次之檢測結果為上述增量角度資料之第2閾值以下之期間，以成為上述第2絕對角度資料之第(((i＋1)/2)＋1)個週期之方式對上述第2絕對角度資料進行修正。 於本發明中，較佳為於上述相位比較部，於每個預先設定之時點進行上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位之比較。根據該構成，由於能夠以特定之時序監視旋轉編碼器之第1感測器部與第2感測器部間之相對位置偏移，因此能夠抑制檢測精度降低。 於本發明中，可採用如下態樣，即，上述第1感測器部具備將N極與S極繞旋轉中心軸各配置1個之第1磁鐵、於旋轉中心軸線方向上與上述第1磁鐵對向之第1磁阻元件、與上述第1磁鐵對向之第1霍爾元件、及配置於相對於上述第1霍爾元件繞上述旋轉中心軸線偏移90°機械角之位置之第2霍爾元件；上述第2感測器部具備繞旋轉中心軸配置有複數個極對之第2磁鐵、及與上述第2磁鐵對向之第2磁阻元件。 於本發明中，較佳為上述第1磁阻元件具有設置於第1面側之感測器基板，於上述感測器基板之與上述第1面為相反側之第2面側之與上述第1磁阻元件重合之位置設置有第1放大器，該第1放大器經由貫通上述感測器基板之通孔而與上述第1磁阻元件電性連接。根據該構成，由於第1磁阻元件與第1放大器之信號傳遞路徑較短，因此自第1磁阻元件輸出至第1放大器之類比信號不易受來自第1磁鐵之電磁影響。因此，不易使自第1磁阻元件輸出至第1放大器之類比信號產生失真等。 於本發明中，較佳為於上述感測器基板之上述第1面側設置上述第2磁阻元件，於上述感測器基板之上述第2面側之與上述第2磁阻元件重合之位置設置有第2放大器，該第2放大器經由貫通上述感測器基板之通孔而與上述第2磁阻元件電性連接。根據該構成，由於第2磁阻元件與第2放大器之信號傳遞路徑較短，因此自第2磁阻元件輸出至第2放大器之類比信號不易受來自第2磁鐵之電磁影響。因此，不易使自第2磁阻元件輸出至第2放大器之類比信號產生失真等。 [發明之效果] 於本發明中，基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果而檢測旋轉體之瞬時之絕對角度位置。因此，能夠以較高之解析度檢測出旋轉體之瞬時之絕對角度位置。又，相位比較部將第1感測器部之絕對角度資料(第2絕對角度資料)之相位與第2感測器部之增量角度資料之相位進行比較，於相位偏移之情形時，相位修正部進行使增量角度資料之相位與絕對角度資料(第2絕對角度資料)之相位一致之修正。因此，於基於第1感測器部之檢測結果及第2感測器部之檢測結果而檢測旋轉體之瞬時之絕對角度位置之方式之旋轉編碼器中，即使於因第1感測器部與第2感測器部之間之相對位置偏移等導致絕對角度資料(第2絕對角度資料)之相位與增量角度資料之相位產生偏移等之情形時，亦可抑制檢測精度降低。
參照圖式，對應用了本發明之旋轉編碼器之實施形態進行說明。再者，於以下之說明中，作為旋轉編碼器，以感測器部由磁鐵及磁感元件(磁阻元件、霍爾元件)構成之磁式旋轉編碼器為中心進行說明。於此情形時，可採用於固定體設置磁鐵、於旋轉體設置磁感元件之構成及於固定體設置磁感元件、於旋轉體設置磁鐵之構成中之任一構成，但於以下之說明中，以於固定體設置磁感元件、於旋轉體設置磁鐵之構成為中心進行說明。又，於以下參照之圖式中，模式性地表示磁鐵及磁感元件等之構成，且關於第2磁鐵中之磁極，將其個數減少而模式性地表示。又，關於磁阻元件(磁感元件)中之磁阻圖案之構成，亦使彼此之位置錯開而模式性表示。 (整體構成) 圖1係表示應用了本發明之旋轉編碼器之外觀等之說明圖，圖1(a)、(b)係自旋轉軸線方向之一側且斜方向觀察旋轉編碼器之立體圖，及自旋轉軸線方向之一側觀察旋轉編碼器之俯視圖。圖2係表示將應用了本發明之旋轉編碼器之固定體之一部分切下而表示之側視圖。 圖1及圖2所示之旋轉編碼器1係磁性地檢測旋轉體2相對於固定體10繞軸線(繞旋轉軸線)旋轉之裝置，固定體10固定於馬達裝置之框架等，旋轉體2係以連結於馬達裝置之旋轉輸出軸等之狀態使用。固定體10具備感測器基板15及支持感測器基板15之複數個支持構件11，於本形態中，支持構件11包含具備形成有圓形之開口部122之底板部121之基底體12、及固定於基底體12之感測器支持板13。感測器支持板13藉由螺釘191、192等而被固定於大致圓筒狀之主體部123，該主體部123於基底體12中自開口部122之緣部分向旋轉軸線方向L之一側L1突出。自感測器支持板13向旋轉軸線方向L之一側L1突出有複數個端子16。於主體部123中，在位於旋轉軸線方向L之一側L1之端面形成有突起124及孔125等，利用該等孔125等，將感測器基板15藉由螺釘193固定於主體部123。此時，將感測器基板15以利用突起124等而定位於特定位置之狀態精度良好地固定。於感測器基板15中，在旋轉軸線方向L之一側L1之面設有連接器17。旋轉體2係配置於主體部123之內側之圓筒狀之構件，於其內側藉由嵌合等方法連結有馬達之旋轉輸出軸(未圖示)。由此，旋轉體2能夠繞軸線旋轉。 (磁鐵及磁感元件等之佈局等) 圖3係表示應用了本發明之旋轉編碼器1之感測器部等之構成之說明圖。圖4係應用了本發明之旋轉編碼器1中使用之感測器基板15之說明圖，圖4(a)、(b)係感測器基板15之第1面151側之說明圖，及感測器基板15之第2面152側之說明圖。再者，於圖3中，資料處理部90具備基於預先儲存之程式進行動作之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等，因此，關於資料處理部90之構成，以功能方塊圖表示。 如圖3所示，於本形態之旋轉編碼器1中，設置有以下說明之2個感測器部(第1感測器部1a及第2感測器部1b)。第1感測器部1a於旋轉體2側具有第1磁鐵20，該第1磁鐵20係使將N極與S極於周向上各磁化1極而成之磁化面21朝向旋轉軸線方向L之一側L1。又，第1感測器部1a於固定體10側具備：第1磁阻元件40，其相對於第1磁鐵20之磁化面21於旋轉軸線方向L之一側L1對向；第1霍爾元件51，其相對於第1磁鐵20之磁化面21於旋轉軸線方向L之一側L1對向；及第2霍爾元件52，其於相對於第1霍爾元件51繞旋轉中心軸線偏移90°機械角之位置，相對於第1磁鐵20之磁化面21在旋轉軸線方向L之一側L1對向。 第2感測器部1b於旋轉體2之側，在相對於第1磁鐵20於徑向之外側分離之位置具有第2磁鐵30，該第2磁鐵30係使N極與S極於周向上交替地複數個磁化而成之環狀之磁化面31朝向旋轉軸線方向L之一側L1。於本形態中，在第2磁鐵30之磁化面31，N極與S極於周向上交替多極地磁化而成之磁道310於徑向上排列複數個。於本形態中，磁道310形成有2行。於本形態中，當將N設為正整數時，於第2磁鐵30中，N極與S極之對合計形成有N對。於本形態中，N例如為128。 於該2個磁道310之間，N極及S極之位置於周向上錯開，於本形態中，在2個磁道310之間，N極及S極於周向上錯開相當於1極之量。又，第2感測器部1b於固定體10之側具備第2磁阻元件60，該第2磁阻元件60相對於第2磁鐵30之磁化面31在旋轉軸線方向之一側L1對向。 第1磁鐵20及第2磁鐵30與旋轉體2一體地繞旋轉軸線旋轉。第1磁鐵20由圓盤狀之永久磁鐵構成。第2磁鐵30呈圓筒狀，且配置於相對於第1磁鐵20在徑向之外側分離之位置。第1磁鐵20及第2磁鐵30由黏接磁鐵等構成。 第1磁阻元件40係具備相對於第1磁鐵20之相位彼此具有90°之相位差之A相(SIN)磁阻圖案及B相(COS)磁阻圖案之第1磁阻元件。於該第1磁阻元件40中，A相之磁阻圖案具備以180°之相位差進行旋轉體2之移動檢測之+a相(SIN+)磁阻圖案43及-a相(SIN-)磁阻圖案41。B相磁阻圖案具備以180°之相位差進行旋轉體2之移動檢測之+b相(COS+)磁阻圖案44及-b相(COS-)磁阻圖案42。此處，+a相磁阻圖案43及-a相磁阻圖案41構成橋接電路，+b相磁阻圖案44及-b相磁阻圖案42亦與+a相磁阻圖案43及-a相磁阻圖案41同樣地構成橋接電路。 第2磁阻元件60具備相對於第2磁鐵30之相位彼此具有90°之相位差之A相(SIN)磁阻圖案及B相(COS)磁阻圖案。於該第2磁阻元件60中，A相磁阻圖案具備以180°之相位差進行旋轉體2之移動檢測之+a相(SIN+)磁阻圖案64及-a相(SIN-)磁阻圖案62。B相磁阻圖案具備以180°之相位差進行旋轉體2之移動檢測之+b相(COS+)磁阻圖案63及-b相(COS-)磁阻圖案61。此處，+a相磁阻圖案64及-a相磁阻圖案62與第1磁阻元件40同樣地構成橋接電路，+b相磁阻圖案63及-b相磁阻圖案61與+a相磁阻圖案64及-a相磁阻圖案62同樣地構成所示之橋接電路。 於本形態中，如圖4(a)所示，第1磁阻元件40、第1霍爾元件51、第2霍爾元件52及第2磁阻元件60均設置於感測器基板15之位於旋轉軸線方向L之另一側L2之第1面151。又，如圖4(b)所示，於感測器基板15中，在與第1面151為相反側之第2面152，在俯視時與第1磁阻元件40重合之位置設有經由貫通感測器基板15之通孔(未圖示)而與第1磁阻元件40電性連接之第1放大器91，於第2面152，在俯視時與第2磁阻元件60重合之位置設有經由貫通感測器基板15之通孔(未圖示)而與第2磁阻元件60電性連接之第2放大器92。再者，第1霍爾元件51及第2霍爾元件52經由貫通感測器基板15之通孔(未圖示)而與第1放大器91電性連接。 根據該構成，由於第1磁阻元件40與第1放大器91之信號傳遞路徑較短，因此自第1磁阻元件40輸出至第1放大器91之類比信號不易受來自第1磁鐵20之電磁影響。由此，不易使自第1磁阻元件40輸出至第1放大器91之類比信號產生失真等。又，由於第2磁阻元件60與第2放大器92之信號傳遞路徑較短，因此自第2磁阻元件60輸出至第2放大器92之類比信號不易受來自第2磁鐵30之電磁影響。由此，不易使自第2磁阻元件60輸出至第2放大器92之類比信號產生失真等。 此處，第1磁阻元件40及第2磁阻元件60分別以形成有磁阻圖案之元件基板被收納於特定之封裝之磁器件之狀態安裝於感測器基板15。於本形態中，用於封裝之蓋材係由玻璃等透光性構件構成。因此，於將第1磁阻元件40及第2磁阻元件60收納於封裝而成之磁裝置安裝於感測器基板15時，可一面經由透光性之蓋材直接確認第1磁阻元件40及第2磁阻元件60之位置，一面將器件安裝於感測器基板15。 又，關於在將元件基板收納於封裝時使用之接著劑，較佳為使用具有彈性者。根據該構成，即使於產生溫度變化等之情形時，第1磁阻元件40及第2磁阻元件60之位置亦不易偏移。 (檢測原理) 圖5係表示應用了本發明之旋轉編碼器1之檢測原理之說明圖，圖5(a)、(b)係自磁阻元件4輸出之信號等之說明圖，及表示該信號與旋轉體2之角度位置(電角度)之關係之說明圖。圖6係表示應用了本發明之旋轉編碼器1之角度位置之決定方法之基本構成之說明圖。圖7係表示應用了本發明之旋轉編碼器1之角度位置之決定方法之具體構成之說明圖。再者，於圖7中，標註有表示第2絕對角度資料abs-2之各週期相對於正角度位置為哪一位置之週期之符號1、2··n－1、n、n＋1··N標，且標註有表示增量角度資料INC之各週期相對於正角度位置為哪一位置之週期之符號1、2··m－1、m、m＋1··N。 如圖3所示，於本形態之旋轉編碼器1中，第1磁阻元件40、第1霍爾元件51、第2霍爾元件52及第2磁阻元件60之輸出經由第1放大器91、第2放大器92、A-D轉換器93a、93b、94而輸出至具備進行插值處理或各種運算處理之CPU等之資料處理部90。資料處理部90基於自第1磁阻元件40、第1霍爾元件51、第2霍爾元件52及第2磁阻元件60之輸出，而求出旋轉體2相對於固定體10之絕對角度位置。 更具體而言，於旋轉編碼器1中，若旋轉體2旋轉1周，則第1磁鐵20旋轉1周，因此自第1感測器部1a之第1磁阻元件40輸出2週期量之圖5(a)所示之正弦波信號sin、cos。由此，於資料處理部90中，如圖5(b)所示，只要根據正弦波信號sin、cos求出θ＝tan-1 (sin/cos)，便得知旋轉體2之角度位置θ。又，於本形態中，於第1感測器部1a，在自第1磁鐵20之中心觀察偏移90°之位置配置有第1霍爾元件51及第2霍爾元件52。因此，得知當前位置位於正弦波信號sin、cos中之哪一個區間，由此得知旋轉體2之絕對角度位置。 又，於本形態之旋轉編碼器1中，在第2感測器部1b使用具備N極與S極於周向上交替地複數個磁化而成之環狀之磁化面31之第2磁鐵30，每當旋轉體2旋轉第2磁鐵30之磁極之1週期量時，均自與該第2磁鐵30對向之第2磁阻元件60輸出正弦波信號sin、cos。因此，關於自第2磁阻元件60輸出之正弦波信號sin、cos，如圖5(b)所示，亦只要根據正弦波信號sin、cos求出θ＝tan-1 (sin/cos)，便得知相當於第2磁鐵30之磁極之1週期量之角度內之旋轉體2之角度位置θ。 因此，於本形態中，基於第1感測器部1a之旋轉1周的1個週期之第1絕對角度資料abs-1(參照圖6(a))及第2感測器部1b之旋轉1周的N個週期之增量角度資料INC(參照圖6(b))，而檢測旋轉體2之瞬時之角度位置。由此，即使於第1絕對角度資料abs-1之解析度較低之情形時，如圖6(c)所示，亦可獲得解析度較高之絕對角度資料。 於採用該檢測方式時，如圖7(a)所示，預先製作將圖6(a)所示之第1絕對角度資料abs-1內插分割成第2磁鐵30之磁極對之個數(N：2以上之正整數)之第2絕對角度資料abs-2，並檢測瞬時來自第1感測器部1a之輸出位於圖7(a)所示之第2絕對角度資料abs-2之週期1、2··n－1、n、n＋1··N中之哪一個週期。又，檢測瞬時來自第2感測器部1b之輸出相當於圖7(b)所示之增量角度資料INC之週期1、2··m－1、m、m＋1··N內之哪一個位置。並且，將瞬時之第1感測器部1a之輸出處於圖7(a)所示之第2絕對角度資料abs-2中之哪一個週期設為數位資料之上位資料，將來自第2感測器部1b之輸出相當於圖7(b)所示之增量角度資料INC中之哪一個位置設為數位資料之下位資料，檢測瞬時之旋轉體2之絕對角度位置。 因此，於圖3所示之資料處理部90設有：第1記憶體96，其預先記憶第1感測器部1a之第2絕對角度資料abs-2；第2記憶體97，其預先記憶第1感測器部1a之增量角度資料INC；及角度位置決定部95，其基於瞬時之來自第1感測器部1a之輸出、瞬時之來自第2感測器部1b之輸出、記憶於第1記憶體96之第2絕對角度資料abs-2及記憶於第2記憶體97之增量角度資料INC，而決定瞬時之旋轉體2之絕對角度位置。 (相位偏移之修正) 圖8係於應用了本發明之旋轉編碼器1中絕對角度資料之相位超前之情形時之說明圖。圖9係於應用了本發明之旋轉編碼器1中絕對角度資料之相位延遲之情形時之說明圖。再者，於圖8及圖9中，標註有表示增量角度資料INC之各週期相對於正角度位置為哪一位置之週期之符號1、2··m－1、m、m＋1··N，標註有表示第2絕對角度資料abs-2之各週期相對於正角度位置為哪一位置之週期之符號1、2··n－1、n、n＋1··N，且標註有表示第3絕對角度資料abs-3之各週期相對於正角度位置為哪一位置之週期之符號1、2··i－1、i、i＋1··2N。此處，i為奇數。 於本形態之旋轉編碼器1中，存在如下情形，即，因第1感測器部1a與第2感測器部1b之相對位置偏移、構成第1感測器部1a及第2感測器部1b之構件之特性之誤差、第1感測器部1a與第2感測器部1b之取樣時間差等影響，而導致第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位偏移，於此種情形時，檢測精度降低。 對此，於本形態之旋轉編碼器1中，如圖3所示，於資料處理部90設有：相位比較部98，其以預先設定之時序將第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位進行比較；及相位修正部99，其於相位比較部之比較結果為第2絕對角度資料abs-2與增量角度資料INC之相位偏移時，進行使第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位一致之修正。因此，於旋轉編碼器1中，進行相位比較步驟及相位修正步驟，該相位比較步驟係將第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位進行比較，該相位修正步驟係於第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位偏移時，進行第2絕對角度資料abs-2之修正。此處，將第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位進行比較之相位比較部98並非直接比較第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位，而如下文所述般，由自第1絕對角度資料abs－1內插分割後之第3絕對角度資料abs-3與增量角度資料INC進行比較。 於本形態中，相位比較部98設有：第3絕對角度資料產生部985，其產生相當於將第1絕對角度資料abs-1內插分割成(2×N)而得到之資料之第3絕對角度資料abs-3(參照圖8(b)、圖9(b))，並將其記憶於第3記憶體986；第1判定部981，其基於第3絕對角度資料abs-3判定第2絕對角度資料abs-2相對於增量角度資料INC之相位有無超前；及第2判定部982，其基於第3絕對角度資料abs-3判定第2絕對角度資料abs-2相對於增量角度資料INC之相位有無延遲。 於本形態中，當以預先設定之時序進行相位比較步驟及相位修正步驟時，使旋轉體2旋轉，獲得其瞬時之第1感測器部1a及第2感測器部1b之資料。 繼而，於相位比較步驟，如圖8(a)、圖8(b)所示，第1判定部981於第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第奇數個(例如，第i個)週期，且第2感測器部1b之檢測結果為增量角度資料INC之第1閾值TH1以上之情形時，判定第2絕對角度資料abs-2之相位較增量角度資料INC之相位超前。即，於第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位一致之情形時，當第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第奇數個週期時，第2感測器部1b之檢測結果未達增量角度資料INC之第1閾值TH1，因此根據上述之處理，可檢測出第2絕對角度資料abs-2之相位較增量角度資料INC之相位超前。於本形態中，第1閾值TH1以電角度表示為270 deg。 又，於相位比較步驟中，如圖9(a)、(b)所示，第2判定部982於第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第偶數個(例如，第(i＋1)個)週期，且第2感測器部1b之檢測結果為增量角度資料INC之第2閾值TH2以下之情形時，判定第2絕對角度資料abs-2之相位較增量角度資料INC之相位延遲。即，於第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位一致之情形時，當第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第偶數個週期時，第2感測器部1b之檢測結果超過增量角度資料INC之第2閾值TH2，因此根據上述處理，可檢測出第2絕對角度資料abs-2之相位較增量角度資料INC之相位延遲。於本形態中，第2閾值TH2以電角度表示為90 deg。 繼而，於相位修正步驟中，相位修正部99於第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第i個(第奇數個)週期，且第2感測器部1b之檢測結果為增量角度資料INC之第1閾值TH1以上之期間，如圖8(c)所示，以成為第2絕對角度資料abs-2之第(((i＋1)/2)－1)個週期(第n－1個週期)之方式對第2絕對角度資料abs-2進行修正。具體而言，於為第3絕對角度資料abs-3之第i個週期(第奇數個)週期，且第2感測器部1b之檢測結果為增量角度資料INC之第1閾值TH1以上之期間，藉由自第n個資料減去第2絕對角度資料abs-2之第n個角度資料與第(n－1)個角度資料之差量，而對第2絕對角度資料abs-2進行修正。藉此，於為第1閾值TH1以上之期間，第2絕對角度資料abs-2之第n個週期之角度資料與第(((i＋1)/2)－1)個週期(第n－1個週期)之角度資料變成相同。由此，於增量角度資料INC與修正後之第2絕對角度資料abs-2中相位一致。該修正後之第2絕對角度資料abs-2被記憶於第1記憶體96。 相對於此，於相位修正步驟中，相位修正部99於第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第(i＋1)個(第偶數個)週期，且第2感測器部1b之檢測結果為增量角度資料INC之第2閾值TH2以下之期間，如圖9(c)所示，以成為第2絕對角度資料abs-2之第(((i＋1)/2)＋1)個週期(第n＋1個週期)之方式對第2絕對角度資料abs-2進行修正。具體而言，於為第3絕對角度資料abs-3之第(i＋1)個(第偶數個)週期，且第2感測器部1b之檢測結果為增量角度資料INC之第2閾值TH2以下之期間，藉由對第n個資料加上第2絕對角度資料abs-2之第(n＋1)個角度資料與第n個角度資料之差量，而對第2絕對角度資料abs-2進行修正。藉此，於為第2閾值TH2以下之期間，第2絕對角度資料abs-2之第n個週期之角度資料與第(((i＋1)/2)＋1)個週期(第n＋1個週期)之角度資料變為相同。因此，於增量角度資料INC與修正後之第2絕對角度資料abs-2中相位一致。該修正後之第2絕對角度資料abs-2被記憶於第1記憶體96。 因此，在此之後，角度位置決定部95基於被記憶於第1記憶體96之修正後之第2絕對角度資料abs-2及被記憶於第2記憶體97之增量角度資料INC，而檢測瞬時之旋轉體2之絕對角度位置。 (本形態之主要效果) 如以上所說明般，於本形態之旋轉編碼器1中，基於第1感測器部1a之檢測結果及第2感測器部1b之檢測結果，檢測旋轉體2之瞬時之絕對角度位置。因此，能夠以較高之解析度檢測出旋轉體2之瞬時之角度位置。 又，相位比較部98將第1感測器部1a之絕對角度資料(第2絕對角度資料abs-2)之相位與第2感測器部1b之增量角度資料INC之相位進行比較，於相位偏移之情形時，相位修正部99對絕對角度資料(第2絕對角度資料abs-2)之相位進行修正，使絕對角度資料(第2絕對角度資料abs-2)之相位與增量角度資料INC之相位一致。因此，於基於第1感測器部1a之檢測結果及第2感測器部1b之檢測結果而檢測旋轉體2之瞬時之絕對角度位置之方式之旋轉編碼器1中，即使於因第1感測器部1a與第2感測器部1b之間之相對位置偏移等導致絕對角度資料(第2絕對角度資料abs-2)之相位與增量角度資料INC之相位產生偏移之情形時，亦可抑制檢測精度降低。 又，於相位比較步驟中，相位比較部98係基於第1感測器部1a之檢測結果、第3絕對角度資料abs-3、第2感測器部1b之檢測結果及增量角度資料INC，而將第2絕對角度資料abs-2之相位與增量角度資料INC之相位進行比較，因此可抑制因第1感測器部1a與第2感測器部1b之間之相對位置偏移等引起之檢測精度降低。 又，於相位修正步驟中，相位修正部99係基於在相位比較步驟(相位比較部98)之比較結果中，判定第1感測器部1a之檢測結果為第3絕對角度資料abs-3之第幾個週期之結果，而決定要修正之內容。因此，可容易地進行第2絕對角度資料abs-2之修正。 (其他實施形態) 於上述實施形態之磁式旋轉編碼器中，在第1感測器部1a及第2感測器部1b使用了磁鐵及磁阻元件，但於藉由分解器構成第1感測器部1a及第2感測器部1b中之一者或兩者之情形時亦可應用本發明。 上述實施形態之旋轉編碼器為磁式，但亦可於光學式旋轉編碼器中應用本發明。
1‧‧‧旋轉編碼器
1a‧‧‧第1感測器部
1b‧‧‧第2感測器部
2‧‧‧旋轉體
4‧‧‧磁阻元件
10‧‧‧固定體
11‧‧‧支持構件
12‧‧‧基底體
13‧‧‧感測器支持板
15‧‧‧感測器基板
16‧‧‧端子
17‧‧‧連接器
20‧‧‧第1磁鐵
21‧‧‧磁化面
30‧‧‧第2磁鐵
31‧‧‧磁化面
40‧‧‧第1磁阻元件
41‧‧‧-a相(SIN-)磁阻圖案
42‧‧‧-b相(COS-)磁阻圖案
43‧‧‧-a相(SIN-)磁阻圖案
44‧‧‧+b相(COS+)磁阻圖案
51‧‧‧第1霍爾元件
52‧‧‧第2霍爾元件
60‧‧‧第2磁阻元件
61‧‧‧-b相(COS-)磁阻圖案
62‧‧‧-a相(SIN-)磁阻圖案
63‧‧‧-a相(SIN－)磁阻圖案
64‧‧‧+a相(SIN+)磁阻圖案
90‧‧‧資料處理部
91‧‧‧第1放大器
92‧‧‧第2放大器
93a、93b、94‧‧‧A-D轉換器
95‧‧‧角度位置決定部
96‧‧‧第1記憶體
97‧‧‧第2記憶體
98‧‧‧相位比較部
99‧‧‧相位修正部
121‧‧‧底板部
123‧‧‧主體部
124‧‧‧突起
125‧‧‧孔
151‧‧‧第1面
152‧‧‧第2面
191、192‧‧‧螺釘
310‧‧‧磁道
981‧‧‧第1判定部
982‧‧‧第2判定部
985‧‧‧第3絕對角度資料產生部
986‧‧‧第3記憶體
abs-1‧‧‧第1絕對角度資料
abs-2‧‧‧第2絕對角度資料
abs-3‧‧‧第3絕對角度資料
INC‧‧‧增量角度資料
L‧‧‧旋轉軸線方向
圖1(a)、(b)係表示應用了本發明之旋轉編碼器之外觀等之說明圖。 圖2係將應用了本發明之旋轉編碼器之固定體之一部分切下表示之側視圖。 圖3係表示應用了本發明之旋轉編碼器之感測器部等之構成之說明圖。 圖4(a)、(b)係用於應用了本發明之旋轉編碼器之感測器基板之說明圖。 圖5(a)、(b)係表示應用了本發明之旋轉編碼器之檢測原理之說明圖。 圖6(a)～(c)係表示應用了本發明之旋轉編碼器中之角度位置之決定方法之基本構成的說明圖。 圖7(a)、(b)係表示應用了本發明之旋轉編碼器中之角度位置之決定方法之具體構成的說明圖。 圖8(a)～(c)係於應用了本發明之旋轉編碼器中，絕對角度資料之相位超前之情形時之說明圖。 圖9(a)～(c)係於應用了本發明之旋轉編碼器中，絕對角度資料之相位延遲之情形時之說明圖。

Claims (10)

  1. 一種旋轉編碼器，其特徵在於具備： 第1感測器部、及 第2感測器部， 當將N設為2以上之正整數時， 基於將上述第1感測器部之旋轉1周的1個週期之第1絕對角度資料內插分割成N個而得到之第2絕對角度資料、及上述第2感測器部之旋轉1周的N個週期之增量角度資料，而決定旋轉體之絕對角度位置；且該旋轉編碼器具備： 相位比較部，其將上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位進行比較；及 相位修正部，其於上述相位比較部之比較結果為上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位偏移時，進行上述第2絕對角度資料之修正。
  2. 如請求項1之旋轉編碼器，其中於以將上述第1絕對角度資料內插分割成(2×N)倍而得到之資料作為第3絕對角度資料時， 上述相位比較部係於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料中之第奇數個週期、且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第1閾值以上之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位超前，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第偶數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第2閾值以下之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位延遲。
  3. 如請求項2之旋轉編碼器，其中於將i設為奇數時， 上述相位修正部係於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第i個週期、且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第1閾值以上之期間，以成為上述第2絕對角度資料之第(((i＋1)/2)－1)個週期之方式對上述第2絕對角度資料進行修正，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第(i＋1)個週期、且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第2閾值以下之期間，以成為上述第2絕對角度資料之第(((i＋1)/2)＋1)個週期之方式對上述第2絕對角度資料進行修正。
  4. 如請求項3之旋轉編碼器，其中於上述相位比較部，於每個預先設定之時點進行上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位之比較。
  5. 如請求項1至4中之任一項之旋轉編碼器，其中上述第1感測器部具備：第1磁鐵，其係將N極與S極繞旋轉中心軸各配置1個而成；第1磁阻元件，其於旋轉中心軸線之方向上與上述第1磁鐵對向；第1霍爾元件，其與上述第1磁鐵對向；及第2霍爾元件，其配置於相對於上述第1霍爾元件繞上述旋轉中心軸線偏移90°機械角之位置；且 上述第2感測器部具備繞旋轉中心軸配置有複數個極對之第2磁鐵、及與上述第2磁鐵對向之第2磁阻元件。
  6. 如請求項5之旋轉編碼器，其中上述第1磁阻元件具有設置於第1面側之感測器基板， 於上述感測器基板之與上述第1面為相反側之第2面側，在與上述第1磁阻元件重合之位置，設有經由貫通上述感測器基板之通孔而與上述第1磁阻元件電性連接之第1放大器。
  7. 如請求項6之旋轉編碼器，其中於上述感測器基板之上述第1面側設有上述第2磁阻元件， 於上述感測器基板之上述第2面側，在與上述第2磁阻元件重合之位置，設有經由貫通上述感測器基板之通孔而與上述第2磁阻元件電性連接之第2放大器。
  8. 如請求項2之旋轉編碼器，其中於上述相位比較部中，於每個預先設定之時點進行上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位之比較。
  9. 一種旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法，其特徵在於： 該旋轉編碼器設有第1感測器部及第2感測器部， 於將N設為2以上之正整數時， 基於將上述第1感測器部之旋轉1周的1個週期之第1絕對角度資料內插分割成N個而得到之第2絕對角度資料、及上述第2感測器部之旋轉1周的N個週期之增量角度資料，而決定旋轉體之絕對角度位置；該旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法係進行以下步驟： 相位比較步驟，其將上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位進行比較；及 相位修正步驟，其於上述第2絕對角度資料之相位與上述增量角度資料之相位偏移時，進行上述第2絕對角度資料之修正。
  10. 如請求項9之旋轉編碼器之絕對角度位置檢測方法，其中於以將上述第1絕對角度資料內插分割成(2×N)倍而得到之資料設為第3絕對角度資料時， 於上述相位比較步驟中，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第奇數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第1閾值以上之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位超前，於上述第1感測器部之檢測結果為上述第3絕對角度資料之第偶數個週期，且上述第2感測器部之檢測結果為上述增量角度資料之第2閾值以下之情形時，判定上述第2絕對角度資料之相位延遲。
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