WO2015151231A1 - エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム、サーボシステムの運転方法 - Google Patents

エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム、サーボシステムの運転方法 Download PDF

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WO2015151231A1
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offset
motor
detection
signals
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PCT/JP2014/059654
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上村 浩司
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株式会社安川電機
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    • G01D5/34715Scale reading or illumination devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to an encoder, a motor with an encoder, a servo system, and an operation method of the servo system.
  • Patent Document 1 describes an encoder device that detects the rotational position of a motor used in industrial robots, NC machine tools, and the like.
  • This encoder device includes a magnetic sensor that detects the amount of multiple rotations.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides an encoder, a motor with an encoder, a servo system, and a servo system operation method capable of reducing the influence of leakage magnetic flux from the outside of the encoder, for example. For the purpose.
  • a magnet rotated around a rotation axis a magnetic sensor configured to detect magnetism generated by the magnet
  • a multi-rotation signal generation unit configured to generate a multi-rotation signal having one cycle by one rotation of the magnet based on a plurality of signals including detection signals, wherein the plurality of signals
  • An offset signal generator configured to generate an offset signal for offsetting at least one of the signals by a predetermined amount
  • an offset signal applying unit configured to apply the offset signal to at least one of the plurality of signals
  • the multi-rotation signal generation unit generates the multi-rotation signal based on a plurality of signals after the offset signal is given to at least one Uni configured, the encoder is applied.
  • an encoder-equipped motor including a motor and the encoder configured to detect at least one of a rotational position and a rotational speed of the motor is applied.
  • the motor, the encoder configured to detect at least one of the rotational position and the rotational speed of the motor, and the motor and the encoder are disposed.
  • a servo system comprising a non-excitation actuated brake and a control device configured to control the brake and the motor is applied.
  • a motor a magnet rotated around a rotation axis of the motor, a magnetic sensor configured to detect magnetism generated by the magnet, and the magnetic sensor
  • An encoder having a multi-rotation signal generating unit configured to generate a multi-rotation signal having one cycle by one rotation of the magnet based on a plurality of signals including a detection signal; and the motor and the encoder
  • An operation method of a servo system comprising a non-excitation actuated brake disposed between and a control device configured to control the brake and the motor, wherein the detection signal when the brake is actuated Recording the motor, servo-locking the motor to release the brake, and detecting the motor in a state where the motor is servo-locked and the brake is released.
  • the influence of leakage magnetic flux from the outside of the encoder can be reduced.
  • the encoder includes one of the magnets based on a plurality of signals including detection signals of a magnetic sensor that detects magnetism generated by the magnet rotated around the rotation axis. Some generate a multi-rotation signal that is one cycle in rotation.
  • the detection signal of the magnetic sensor is affected by an offset (including an offset component). I am concerned about going out.
  • an offset occurs in the detection signal of the magnetic sensor, there is a concern that the output of a multi-rotation signal may be affected.
  • FIG. 1A shows an example of waveforms (solid waveform) of two detection signals of the magnetic sensor when only the magnetic flux from the target magnet reaches the magnetic sensor, and leakage magnetic flux from the outside of the encoder, for example.
  • An example (waveform of dotted lines) of two detection signal waveforms of the magnetic sensor when reaching the magnetic sensor is shown.
  • FIG. 1B shows an example of the waveform of the multi-rotation signal (upper waveform) generated based on the differential between the two detection signals having the solid line waveform in FIG. 1A, and the dotted line in FIG. 1A.
  • An example (lower waveform) of a waveform of a multi-rotation signal generated based on a differential between two detection signals indicating waveforms is shown.
  • the two detection signals of the magnetic sensor half of the power supply voltage V H applied to the magnetic sensor voltage V H
  • the waveform changes in the form of a sine wave around / 2 as the center (reference voltage) and one is inverted (see the solid line waveform in FIG. 1A).
  • the multi-rotation signal generated based on the difference between the two detection signals has a rectangular waveform in which the “H” level and the “L” level are alternately repeated, and the duty ratio (T P / T n ) is 50. % (See the upper waveform in FIG. 1B).
  • the two detection signals of the magnetic sensor are one (thick line) compared to when only the magnetic flux from the target magnet reaches the magnetic sensor.
  • the waveform indicated by () is the negative side
  • the other (the one indicated by the thin line) is a waveform offset to the positive side (see the dotted waveform in FIG. 1A). Therefore, the multi-rotation signal generated based on the difference between the two detection signals has a duty ratio (T P / T n ) when only the magnetic flux from the target magnet reaches the magnetic sensor (50 %) (See the lower waveform in FIG. 1B).
  • a plurality of signals after applying an offset signal for offsetting at least one of the plurality of signals including the detection signal of the magnetic sensor by a predetermined amount to the plurality of signals. Based on this, it has been found that, by generating a multi-rotation signal, for example, the influence on the encoder due to leakage magnetic flux from the outside of the encoder is reduced.
  • the servo system S includes a servo motor SM and a control device CT.
  • the servo motor SM includes a motor M, an encoder 100, and a brake 200.
  • the motor M is an example of a power generation source that does not include the encoder 100 and the brake 200.
  • the motor M includes a rotor and a stator (both not shown), and the rotor rotates with respect to the stator.
  • the shaft SH fixed to the rotor is rotated around the rotation axis AX. Rotating force is output by rotating.
  • the motor M alone may be referred to as a servo motor, or the configuration including the encoder 100 may be referred to as a servo motor.
  • the configuration including the encoder 100 and the brake 200 is referred to as a servo motor SM.
  • the servo motor SM corresponds to an example of a motor with an encoder.
  • the encoder-equipped motor is a servo motor that is controlled to follow target values such as position and speed and includes the brake 200.
  • the motor with an encoder is not necessarily limited to such a servo motor.
  • the motor with an encoder is controlled to follow target values such as position and speed, but may be a servo motor without a brake.
  • the motor with an encoder includes a motor other than the servo motor as long as the encoder is attached, for example, when the output of the encoder is used only for display.
  • the motor M is not particularly limited as long as the encoder 100 can detect the position, speed, and the like. Furthermore, the motor M is not limited to an electric motor that uses electricity as a power source. For example, the motor M is a motor using another power source such as a hydraulic motor, an air motor, or a steam motor. There may be. However, for convenience of explanation, a case where the motor M is an electric motor will be described below.
  • Encoder 100 is connected to the side opposite to the rotational force output side of shaft SH.
  • the connecting position of the encoder 100 is not limited to the side opposite to the rotational force output side of the shaft SH, and may be on the rotational force output side of the shaft SH. However, for convenience of explanation, a case where the connecting position of the encoder 100 is on the side opposite to the rotational force output side of the shaft SH will be described below.
  • the encoder 100 detects the position of the shaft SH to detect the position of the motor M (also referred to as “rotational position” or “rotational angle”) and outputs position data representing the position.
  • the encoder 100 is also referred to as the speed (also referred to as “rotational speed” or “angular speed”) and acceleration (“rotational acceleration” or “angular acceleration”) of the motor M. .) May be detected.
  • the speed and acceleration of the motor M can be detected, for example, by a process such as differentiating the position by 1st or 2nd order with respect to time or counting the detection signal for a predetermined time.
  • a process such as differentiating the position by 1st or 2nd order with respect to time or counting the detection signal for a predetermined time.
  • the physical quantity detected by the encoder 100 is a position will be described below.
  • the brake 200 is a non-excitation operation type electromagnetic brake that is disposed between the motor M and the encoder 100 and brakes the shaft SH.
  • braking the shaft SH means that the shaft SH that is rotating inertial is stationary, or when a force (torque) is applied to the stationary shaft SH from the outside. This is to maintain the stationary state of the shaft SH by holding the SH.
  • the arrangement position of the brake 200 is not limited between the motor M and the encoder 100, and may be on the side opposite to the encoder 100 of the motor M, that is, on the torque output side of the motor M. However, for convenience of explanation, a case where the arrangement position of the brake 200 is between the motor M and the encoder 100 will be described.
  • the brake 200 is not limited to a non-excitation operation type electromagnetic brake, and may be another type of brake. However, for convenience of explanation, a case where the brake 200 is a non-excitation operation type electromagnetic brake will be described below.
  • the control device CT acquires position data from the encoder 100 and controls the rotation of the motor M based on the position data. Therefore, in this embodiment in which an electric motor is used as the motor M, the control device CT controls the rotation of the motor M by controlling the current or voltage applied to the motor M based on the position data. Further, the control device CT acquires a higher control signal from a higher control device (not shown), and the motor M so that a rotational force capable of realizing the position or the like represented by the higher control signal is output from the shaft SH. It is also possible to control the rotation. When the motor M uses other power sources such as a hydraulic type, an air type, and a steam type, the control device CT controls the rotation of the motor M by controlling the supply of these power sources. Is possible.
  • control device CT can also drive-control the motor M by servo-locking the motor M or releasing the servo lock.
  • Servo lock refers to position holding control so that the position does not fluctuate.
  • control device CT controls the brake 200. Therefore, in this embodiment in which a non-excitation operation type electromagnetic brake is used as the brake 200, the control device CT controls the brake 200 by controlling energization to the brake 200. In other words, the control device CT does not energize to make the brake 200 in a non-excited state and operates the brake 200 to brake the shaft SH, while energizing to bring the brake 200 into an excited state and the brake 200 to the shaft SH. Free from braking.
  • control device CT can servo-lock the motor M when the brake 200 is operated, then release the brake 200, and release the servo lock when the brake 200 is released to control the drive of the motor M. It is.
  • the encoder 100 includes a disk-shaped disk 110, a magnetic sensor 130, an optical module 120, and a control unit 140.
  • the vertical direction is determined as follows and used as appropriate. That is, the positive Z-axis direction is defined as “up” and the negative Z-axis negative direction is defined as “down”.
  • the directions such as up and down vary depending on the installation mode of the encoder 100 and the brake 200, and the positional relationship of the components of the encoder 100 and the brake 200 is not limited.
  • the disk 110 is connected to the shaft SH so that the disk center O coincides with the rotation axis AX, and rotates with the rotation of the motor M.
  • the disk 110 is described as an example of the measurement target for measuring the rotation of the motor M.
  • another member such as an end surface of the shaft SH is used as the measurement target. Is also possible.
  • the disc 110 is directly connected to the shaft SH, but may be connected to the shaft SH via a connecting member such as a hub.
  • the disk 110 has a magnet MG and a slit track SA on the upper surface facing the magnetic sensor 130 and the optical module 120.
  • the disk 110 rotates with the rotation of the motor M as described above, but the magnetic sensor 130 and the optical module 120 are fixed while facing a part of the magnet MG and the slit track SA as described later. Accordingly, the magnet MG and the slit track SA, the magnetic sensor 130, and the optical module 120 are measured with each other in the measurement direction (the direction of the arrow C shown in FIG. 4 as the motor M rotates). ).
  • the “measurement direction C” is a measurement direction when the magnetic sensor 130 magnetically measures the magnet MG and a measurement direction when the optical module 120 optically measures the slit track SA. .
  • the measurement direction C coincides with the circumferential direction around the central axis of the disk 110.
  • the “center axis” is the rotational axis of the disk 110. When the disk 110 and the shaft SH are connected coaxially, the central axis coincides with the rotational axis AX of the shaft SH.
  • the magnetic detection mechanism is a mechanism that magnetically detects the rotation of the disk 110 and includes the magnet MG and the magnetic sensor 130.
  • the magnet MG is formed in an annular shape, is fixed to the upper surface of the disk 110 so as to have the same axis as the disk 110, and rotates around the rotation axis AX together with the disk 110.
  • the magnet MG is not particularly limited as long as the magnetism MG can detect the generated magnetism.
  • the shape of the magnet MG is not necessarily an annular shape, and may be, for example, a disk shape.
  • the magnet MG is magnetized so that the direction of the magnetic flux on the upper surface is reversed every rotation angle range of the disk 110 of about 180 °.
  • the magnetization mode of the magnet MG does not necessarily have to be a mode in which the direction of the magnetic flux on the upper surface is reversed every rotation angle range of approximately 180 ° of the disk 110, and may be another mode.
  • a case will be described below in which the magnet MG is magnetized so that the direction of the magnetic flux on the upper surface is reversed every rotation angle range of about 180 ° of the disk 110.
  • the magnet MG is arranged so that one of the two positions where the direction of the magnetic flux on the upper surface is reversed coincides with the origin position (also referred to as 0 ° position) for detecting the absolute position of the disk 110.
  • the magnetic sensor 130 is mounted on a circuit board (not shown).
  • the magnetic sensor 130 and the optical module 120 may be mounted on the same circuit board or may be mounted on separate circuit boards.
  • the magnetic sensor 130 is fixed in parallel with the disk 110 so as to face a part of the magnet MG. Therefore, the magnetic sensor 130 moves relative to the magnet MG in the measurement direction C as the disk 110 rotates.
  • This magnetic sensor 130 detects the magnetism generated by the magnet MG.
  • the magnetic sensor 130 is not particularly limited as long as it can detect magnetism generated by the magnet MG.
  • two magnetic field detection elements 131 and 132 that output two detection signals, one of which is the other inverted, are used as the magnetic sensor 130. That is, the magnetic field detection elements 131 and 132 correspond to an example of a first magnetic sensor.
  • the magnetic field detection elements 131 and 132 detect the magnetic field in the vertical direction (direction parallel to the rotation axis AX) on the upper surface of the magnet MG.
  • the magnetic field detection elements 131 and 132 are not particularly limited as long as they can detect a magnetic field in the vertical direction on the upper surface of the magnet MG.
  • Hall elements are used.
  • the magnetic field detection elements 131 and 132 are arranged so as to be shifted from each other in the measurement direction C by approximately 90 °.
  • the positional relationship of the magnetic field detection elements 131 and 132 is not particularly limited as long as the magnetic field detection elements 131 and 132 are fixed in parallel to the disk 110 so as to face a part of the magnet MG. However, for convenience of explanation, a case will be described below in which the magnetic field detection elements 131 and 132 are arranged so as to be shifted from each other in the measurement direction C by approximately 90 °.
  • the magnetic field detection element 131 is disposed so as to face a part of the magnet MG at the origin position of the disk 110. As described above, the direction of the magnetic flux on the top surface of the magnet MG is reversed every rotation angle range of the disk 110 of about 180 °. Therefore, the magnetic field detecting element 131 detects a magnetic field that changes for one period when the disk 110 makes one rotation, and outputs two detection signals that become one period for each rotation of the disk 110 and one of which inverts the other. To do.
  • the magnetic field detection element 132 is disposed so as to face a part of the magnet MG at a position shifted by approximately 90 ° in the measurement direction from the origin position of the disk 110. Similarly to the magnetic field detection element 131, the magnetic field detection element 132 detects a magnetic field that changes by one period when the disk 110 makes one rotation, and becomes one period for each rotation of the disk 110, and one of them reverses the other. Two detection signals are output.
  • the magnetic field detection elements 131 and 132 are arranged so as to be shifted from each other in the measurement direction C by approximately 90 °, the detection signals having a phase difference of approximately 90 ° from the magnetic field detection elements 131 and 132 are detected. Will be output.
  • the detection signals output from these magnetic field detection elements 131 and 132 are acquired by the control unit 140 and used to detect a multi-rotation amount indicating how many times the disk 110 has rotated from the reference position.
  • the configuration of the magnetic detection mechanism described above is merely an example, and a configuration other than the above may be used.
  • the magnetic detection mechanism is configured to be able to magnetically detect the multi-rotation amount.
  • the absolute position and the relative position of the motor M are also magnetically detected. It may be configured to be detectable.
  • the optical detection mechanism is a mechanism for optically detecting the rotation of the disk 110 and includes the slit track SA and the optical module 120.
  • the slit track SA is formed as a track arranged in a ring shape with the disc center O as the center, and has a plurality of slits (not shown) arranged along the measurement direction C over the entire circumference of the track.
  • the “slit” is a portion on the upper surface of the disk 110 that reflects (including reflection diffraction) or transmits (including transmission diffraction) light emitted from a light source 121 described later.
  • the slit track SA is configured.
  • each slit is a reflection slit that reflects light emitted from the light source 121 will be described.
  • each slit may be a transmission slit that transmits light emitted from the light source 121. .
  • the slit track SA has a plurality of reflection slits arranged along the measurement direction C over the entire circumference of the track as described above, and each reflection slit reflects light emitted from the light source 121 described later. .
  • the disk 110 is formed of a material that reflects light, such as metal. Then, a material having a low reflectance (for example, chromium oxide) is disposed on the upper surface of the disk 110 by coating or the like in a portion where light is not reflected, so that a reflective slit is formed in a portion where the material is not disposed.
  • a reflective slit may be formed by making the part which does not reflect light into a rough surface by sputtering etc., and reducing a reflectance.
  • the material and manufacturing method of the disk 110 are not particularly limited.
  • the disk 110 can be formed of a material that transmits light, such as glass or transparent resin.
  • the reflective slit can be formed by disposing a material (for example, aluminum) that reflects light on the upper surface of the disk 110 by vapor deposition or the like.
  • the plurality of reflective slits included in the slit track SA are arranged on the entire circumference of the track so as to have an absolute pattern in the measurement direction C.
  • the “absolute pattern” is a pattern in which the position, ratio, etc. of the reflection slit within an angle at which a light receiving array PA described later is opposed are uniquely determined within one rotation of the disk 110.
  • a combination of bit patterns detected or not detected by each of the plurality of light receiving elements of the light receiving array PA facing each other uniquely represents the absolute position of the position.
  • the “absolute position” is a position with respect to the origin position within one rotation of the disk 110.
  • the origin position is set to an appropriate position within one rotation of the disk 110, and an absolute pattern is formed with this origin position as a reference.
  • the absolute pattern is not limited to this pattern.
  • it may be a multidimensional pattern represented by bits of the number of light receiving elements of the opposing light receiving array PA.
  • a pattern in which a physical quantity such as the amount of light or phase received by the light receiving elements of the opposing light receiving array PA changes so as to uniquely represent an absolute position, or a code sequence of an absolute pattern is modulated. It may be a given pattern or the like, and may be various other patterns.
  • the optical module 120 is formed as a single substrate BA parallel to the disk 110.
  • the encoder 100 can be thinned and the optical module 120 can be easily manufactured.
  • the optical module 120 is fixed so as to face a part of the slit track SA of the disk 110. Therefore, the optical module 120 moves relative to the slit track SA in the measurement direction C as the disk 110 rotates.
  • the optical module 120 is not necessarily formed as a single substrate BA, and each component may be formed as a plurality of substrates. In this case, it is only necessary that these substrates are arranged together. Moreover, the optical module 120 may not be a substrate.
  • This optical module 120 has a light source 121 and a light receiving array PA on the lower surface of the substrate BA facing the disk 110.
  • the light source 121 emits light to a part of the slit track SA (hereinafter also referred to as “irradiation area”) of the disk 110 that passes through a position facing the optical module 120.
  • the light source 121 is not particularly limited as long as it is a light source that can emit light to an irradiation region, and for example, an LED (Light Emitting Diode) can be used.
  • the light source 121 is configured as a point light source in which no optical lens or the like is particularly disposed, and emits diffused light from the light emitting unit.
  • the term “point light source” does not need to be a strict point.
  • a light source that can be considered to emit diffused light from a substantially point-like position emits light from a finite surface. May be emitted.
  • the “diffused light” is not limited to light emitted from a point light source in all directions, and includes light emitted while diffusing in a finite fixed direction.
  • the diffused light here includes light that is more diffusive than parallel light.
  • the light receiving array PA is arranged around the light source 121 and has a plurality of light receiving elements (arranged in an array at a constant pitch along the measurement direction C so as to receive the light reflected by the reflection slits of the slit track SA. (Not shown).
  • Each light receiving element is not particularly limited as long as it can receive the light emitted from the light source 121 and reflected by the reflection slit and convert it into a light reception signal.
  • a photodiode can be used.
  • the light reception signal generated by the light receiving element is acquired by the control unit 140 and used to detect the absolute position within one rotation of the disk 110.
  • a one-dimensional pattern is illustrated as an absolute pattern. Therefore, in the light receiving array PA, the light received by the reflection slit of the slit track SA is received, and a light receiving signal having a plurality of bit patterns is generated.
  • the light receiving signal having a plurality of bit patterns is also referred to as an “absolute signal”.
  • the light receiving array PA has a configuration corresponding to the pattern.
  • the configuration of the optical detection mechanism described above is merely an example, and a configuration other than the above may be used.
  • a case where one slit track having an absolute pattern is provided will be described as an example.
  • the present embodiment can also be applied to a case where two or more slit tracks having an absolute pattern are provided.
  • the present invention can also be applied to a case where one or more slit tracks having an incremental pattern are provided.
  • the “incremental pattern” is a pattern that is regularly repeated at a predetermined pitch.
  • the “pitch” is an arrangement interval of reflection slits in a slit track having an incremental pattern.
  • the incremental pattern is different from an absolute pattern that represents an absolute position by using each of the presence or absence of detection by a plurality of light receiving elements as a bit, and the position of the motor M at every pitch or within one pitch depending on the sum of the light receiving signals of at least one light receiving element. Represents. Therefore, although the incremental pattern does not represent the absolute position of the motor M, it can represent the position with very high accuracy compared to the absolute pattern. Furthermore, the present invention can be applied to a case where an optical detection mechanism is not provided (so-called magnetic encoder).
  • the control unit 140 acquires two detection signals from the magnetic field detection element 131, two detection signals from the magnetic field detection element 132, and a light reception signal from the light receiving array PA at the timing of generating position data. And the control part 140 produces
  • Various methods can be used as a method for generating position data by the control unit 140, and the method is not particularly limited. However, for convenience of explanation, here, the control unit 140 is based on two detection signals from the magnetic field detection element 131, two detection signals from the magnetic field detection element 132, and a light reception signal from the light receiving array PA. A case where position data is generated will be described as an example.
  • the brake 200 is fixed to the housing of the motor M via a collar 208 with bolts, for example.
  • the brake 200 includes a brake disk 202, a field core 204, and an armature 206.
  • the brake disc 202 is fixed to the outer periphery of the shaft SH and rotates with the rotation of the motor M.
  • the field core 204 is disposed on the upper side of the annular portion 202 a of the brake disc 202.
  • the armature 206 is formed in a substantially disc shape from an appropriate magnetic material (for example, a steel plate), and is disposed between the annular portion 202a of the brake disc 202 and the field core 204 so as to be movable only in the vertical direction. .
  • a friction material 214 is attached to the upper surface of the annular portion 202a of the brake disc 202 facing the armature 206.
  • the field core 204 houses an exciting coil 210 and a spring 212.
  • the spring 212 is housed in a recess 204 a formed on the lower surface of the field core 204 facing the armature 206, and exerts a biasing force that presses the armature 206 downward.
  • the brake 200 is released and the braking of the shaft SH by the brake 200 is not performed.
  • the excitation coil 210 applies an upward magnetic attraction force to the armature 206.
  • the armature 206 moves upward against the biasing force of the spring 212 and is separated from the friction material 214.
  • the brake disc 202 is released from the braking, so that the shaft SH is released from the braking and can rotate.
  • control unit 140 includes an A-phase pulse generation unit 141, a B-phase pulse generation unit 142, a counter 143, an absolute position signal generation unit 144, and a position data generation unit 145.
  • the A-phase pulse generation unit 141 acquires two detection signals from the magnetic field detection element 131, and generates a rectangular-wave A-phase pulse signal a based on these two detection signals.
  • the A-phase pulse signal a ideally has a duty ratio of 50% and the disk 110.
  • the signal becomes one cycle per one rotation, that is, one pulse signal for each rotation of the disk 110. That is, the A-phase pulse signal a corresponds to an example of a multi-rotation signal.
  • the position where the direction of the magnetic flux on the upper surface of the magnet MG is reversed coincides with the origin position of the disk 110. Therefore, the edge of the A-phase pulse signal a coincides with the optical address 0 by the absolute position signal d described later.
  • the B-phase pulse generation unit 142 acquires two detection signals from the magnetic field detection element 132, and generates a rectangular wave-shaped B-phase pulse signal b based on the two detection signals.
  • the B-phase pulse signal b is ideally a signal having a duty ratio of 50% and one cycle for one rotation of the disk 110, that is, a signal of one pulse for each rotation of the disk 110. It becomes. That is, the B phase pulse signal a also corresponds to an example of a multi-rotation signal.
  • the detection signals having a phase difference of about 90 ° are output from the magnetic field detection elements 131 and 132, the A-phase pulse signal a and the B-phase pulse signal b are about 90 to each other.
  • the pulse signal has a phase difference of °.
  • the counter 143 acquires the A-phase pulse signal a from the A-phase pulse generation unit 141 and the B-phase pulse signal b from the B-phase pulse generation unit 142. Then, the counter 143 counts the amount of multi-rotation based on the acquired A-phase pulse signal a and B-phase pulse signal b, and generates a multi-rotation signal c that makes one cycle for one rotation of the disk 110.
  • the absolute position signal generation unit 144 acquires a light reception signal from the light reception array PA, and generates an absolute position signal d representing the absolute position within one rotation of the disk 110 based on the light reception signal. That is, in the plurality of light receiving elements included in the light receiving array PA, each light reception or non-light reception is handled as a bit as described above, and represents the absolute position of the plurality of bits. Therefore, the light reception signals generated by each of the plurality of light receiving elements are handled independently from each other in the absolute position signal generation unit 144, and the absolute position encrypted (encoded) into a serial bit pattern is the light reception signal.
  • the absolute position signal d is generated by decoding from the combination of signals.
  • the position data generation unit 145 acquires the absolute position signal d from the absolute position signal generation unit 144 and the multi-rotation signal c from the counter 143. Then, the position data generation unit 145 generates and outputs position data based on the acquired absolute position signal d and the multi-rotation signal c.
  • an offset occurs in the detection signals of the magnetic field detection elements 131 and 132 (offset component). Is included). Further, when an offset occurs in the detection signals of the magnetic field detection elements 131 and 132, there is a concern that the output of the A-phase pulse signal a and the B-phase pulse signal b may be affected.
  • the leakage magnetic flux from the outside of the encoder 100 reaching the magnetic field detection elements 131 and 132 is particularly servo motor SM in which a non-excitation operation type brake 200 is arranged between the motor M and the encoder 100 as in the present embodiment. This is likely to occur from the brake 200. This is because the brake 200 is disposed adjacent to the encoder 100, and the armature 206 for braking the brake disk 202 is moved in the vertical direction by the excitation of the excitation coil 210, so that the excitation coil 210 has a magnetic flux in the vertical direction. It is because it generates.
  • the magnetic field detection elements 131 and 132 detect the magnetic field in the vertical direction on the upper surface of the magnet MG, the magnetic field detection elements 131 and 132 are easily affected by the leakage magnetic flux from the brake 200 transmitted through the shaft SH. Since the exciting coil 210 is excited when the motor M is driven (that is, when the brake 200 is released), the influence of the leakage magnetic flux from the brake 200 on the magnetic field detection elements 131 and 132 is increased.
  • a weak magnetic metal is applied to the brake 200 portion of the shaft SH as a measure for reducing the influence on the magnetic field detection elements 131 and 132 by the leakage magnetic flux from the brake 200. It is conceivable to use a pressure welding shaft using However, such a pressure contact shaft has a problem that reliability in strength is lower than that of a normal shaft and manufacturing cost is high.
  • the A-phase pulse signal generation unit 141 that processes the detection signal from the magnetic field detection element 131 and the B-phase pulse that processes the detection signal from the magnetic field detection element 132 are used.
  • the signal generation unit 142 is configured as follows.
  • the A-phase pulse signal generation unit 141 includes offset signal giving units 410a and 410b, differential amplifiers 411a and 411b, A / D converters 412a and 412b, a memory 413, and an offset signal generation.
  • the offset signal applying unit 410a is disposed on at least one of the two input lines to the differential amplifier 411a. Then, the offset signal applying unit 410a generates an offset signal for offsetting the at least one signal by a predetermined amount with respect to at least one of the plurality of signals including the detection signal SG1a of the two detection signals of the magnetic field detection element 131. Give. In the present embodiment, the offset signal applying unit 410a is disposed on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411a through which the detection signal SG1a flows.
  • the offset signal giving unit 410a gives the detection signal SG1a an offset signal SG7a that offsets the detection signal SG1a by a predetermined amount (that is, corrects the offset component included in the detection signal SG1a to be removed or reduced). .
  • a predetermined amount that is, corrects the offset component included in the detection signal SG1a to be removed or reduced.
  • the offset signal applying unit 410a has an inverting input ( ⁇ ) through which a reference voltage (ground voltage in this example) signal SG0a flows instead of or in addition to the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411a. It may be arranged on the input line to the side.
  • the offset signal applying unit 410a offsets the reference voltage signal SG0a by a predetermined amount with respect to the reference voltage signal SG0a instead of or in addition to applying the offset signal SG7a to the detection signal SG1a (that is, the detection signal SG1a).
  • the offset signal may be added to change the threshold value so as to remove or reduce the offset component included in the signal.
  • the offset signal applying unit 410a is arranged on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411a and applies the offset signal SG7a to the detection signal SG1a will be described below. To do.
  • the offset signal applying unit 410a acquires the detection signal SG1a from the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal giving unit 410a acquires the offset signal SG7a.
  • the offset signal giving unit 410a gives the acquired offset signal SG7a to the acquired detection signal SG1a, and outputs the detection signal SG2a after giving (that is, after the detection signal SG1a is offset by a predetermined amount).
  • the offset signal providing unit 410a outputs a detection signal SG2a that is equal to the acquired detection signal SG1a.
  • the offset signal applying unit 410b is disposed on at least one of the two input lines to the differential amplifier 411b. Then, the offset signal applying unit 410b provides an offset signal for offsetting the at least one signal by a predetermined amount with respect to at least one of the plurality of signals including the other detection signal SG1b of the two detection signals of the magnetic field detection element 131. Give. In the present embodiment, the offset signal applying unit 410b is disposed on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411b through which the detection signal SG1b flows.
  • the offset signal providing unit 410b provides the detection signal SG1b with an offset signal SG7b that offsets the detection signal SG1b by a predetermined amount (that is, corrects the offset component included in the detection signal SG1b to be removed or reduced). .
  • a predetermined amount that is, corrects the offset component included in the detection signal SG1b to be removed or reduced.
  • the offset signal applying unit 410b is an inverting input ( ⁇ ) through which a reference voltage (ground voltage in this example) signal SG0b flows instead of or in addition to the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411b. It may be arranged on the input line to the side.
  • the offset signal applying unit 410b offsets the reference voltage signal SG0b by a predetermined amount with respect to the reference voltage signal SG0b instead of or in addition to applying the offset signal SG7b to the detection signal SG1b (that is, the detection signal SG1b
  • the offset signal may be added to change the threshold value so as to remove or reduce the offset component included in the signal.
  • the offset signal applying unit 410b is arranged on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411b and applies the offset signal SG7b to the detection signal SG1b. To do.
  • the offset signal applying unit 410b acquires the detection signal SG1b from the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal giving unit 410b acquires the offset signal SG7b.
  • the offset signal applying unit 410b provides the acquired offset signal SG7b to the acquired detection signal SG1b, and outputs the detection signal SG2b after the application (that is, after the detection signal SG1b is offset by a predetermined amount).
  • the offset signal providing unit 410b outputs a detection signal SG2b equal to the acquired detection signal SG1b.
  • the offset signal applying units 410a and 410b correspond to an example of a first offset signal applying unit.
  • the differential amplifier 411a is composed of, for example, an operational amplifier.
  • the differential amplifier 411a acquires the detection signal SG2a from the offset signal applying unit 410a and also acquires the reference voltage signal SG0a.
  • the differential amplifier 411a amplifies the difference between the acquired detection signal SG2a and the reference voltage signal SG0a with a predetermined differential gain, and outputs an amplified detection signal SG3a.
  • the differential amplifier 411b is also composed of, for example, an operational amplifier.
  • the differential amplifier 411b acquires the detection signal SG2b from the offset signal applying unit 410b and the reference voltage signal SG0b. Then, the differential amplifier 411b amplifies the difference between the acquired detection signal SG2b and the reference voltage signal SG0b with a predetermined differential gain, and outputs the amplified detection signal SG3b.
  • the A / D converter 412a acquires the detection signal SG3a from the differential amplifier 411a at a predetermined timing, performs analog-digital conversion on the detection signal SG3a, and outputs a converted detection signal SG4a.
  • the detection signal SG4a output from the A / D converter 412a is recorded in the memory 413.
  • the A / D converter 412b acquires the detection signal SG3b from the differential amplifier 411b at a predetermined timing, performs analog-digital conversion on the detection signal SG3b, and outputs the converted detection signal SG4b.
  • the detection signal SG4b output from the A / D converter 412b is also recorded in the memory 413.
  • the A / D converters 412a and 412b correspond to an example of an input unit.
  • the offset signal generation unit 414 generates the offset signal at a timing for generating an offset signal that offsets at least one of a plurality of signals including the detection signal of the magnetic field detection element 131 by a predetermined amount.
  • the magnetic field detection element 131 outputs two detection signals SG1a and SG1b, one of which is the other inverted. Therefore, the offset signal generation unit 414 generates two offset signals SG6a and SG6b for offsetting one of the two detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131 to the positive side and the other to the negative side. That is, the offset signal generation unit 414 corresponds to an example of a first offset signal generation unit.
  • the offset signal generation unit 414 may set the offset amount based on the offset signals SG6a and SG6b based on the set value (parameter) of the offset amount recorded in an appropriate memory.
  • the offset signal generation unit 414 sets an offset amount based on the offset signals SG6a and SG6b based on the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 at a predetermined timing.
  • the A / D converters 412a and 412b receive the detection signals SG3a from the differential amplifiers 411a and 411b in a state where the encoder 100 is not affected by an external leakage magnetic flux and a state where the encoder 100 is affected by the leakage magnetic flux. , SG3b are obtained and detection signals SG4a, SG4b are output. As a result, the memory 413 records the detection signals SG4a and SG4b when the encoder 100 is not affected by the leakage magnetic flux from the outside, and the detection signals SG4a and SG4b when the leakage flux is affected.
  • the offset signal generation unit 414 includes an offset amount setting unit 4141 and a signal generation unit 4142.
  • the offset amount setting unit 4141 detects the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 in the state where the encoder 100 is not affected by the leakage magnetic flux from the outside, and the detection recorded in the memory 413 in the state where the leakage magnetic flux is affected. Signals SG4a and SG4b are acquired. Then, the offset amount setting unit 4141 obtains the difference (that is, the leakage magnetic flux) between the acquired detection signal SG4a in the state where the encoder 100 is not affected by the external leakage magnetic flux and the detection signal SG4a in the state where the leakage magnetic flux is affected. Is set based on the offset signal SG6a.
  • the offset amount setting unit 4141 obtains the difference between the acquired detection signal SG4b in a state where the encoder 100 is not affected by the external leakage magnetic flux and the detection signal SG4b in the state where the leakage magnetic flux is affected (that is, the leakage magnetic flux). Is set based on the offset signal SG6b. As a result, the offset canceling effect of the detection signals SG2a and SG2b due to the leakage magnetic flux from the outside of the encoder 100 can be further enhanced.
  • the offset amount setting unit 4141 acquires the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 when the brake 200 is operated and the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 when the brake 200 is released. Then, the offset amount setting unit 4141 sets the offset amount based on the obtained offset signal SG6a based on the difference between the detection signal SG4a when the brake 200 is operated and the detection signal SG4a when the brake 200 is released. Further, the offset amount setting unit 4141 sets the offset amount based on the obtained offset signal SG6b based on the difference between the detected signal SG4b when the brake 200 is operated and the detection signal SG4b when the brake 200 is released. As a result, the offset canceling effect of the detection signals SG2a and SG2b due to the leakage magnetic flux from the brake 200 can be further enhanced.
  • the A / D converters 412a and 412b detect the detection signals from the differential amplifiers 411a and 411b when the brake 200 is operated and when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. SG3a and SG3b are acquired and detection signals SG4a and SG4b are output. As a result, the memory 413 records detection signals SG4a and SG4b when the brake 200 is operated, and detection signals SG4a and SG4b when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released.
  • the offset amount setting unit 4141 detects the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 when the brake 200 is operated, and the detection signals recorded in the memory 413 in a state where the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. SG4a and SG4b are acquired. The offset amount setting unit 4141 then obtains the offset signal based on the difference between the acquired detection signal SG4a when the brake 200 is operated and the detection signal SG4a when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. Sets the offset amount by SG6a.
  • the offset amount setting unit 4141 is based on the difference between the obtained detection signal SG4b when the brake 200 is operated and the detection signal SG4b when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released.
  • the offset amount by SG6b is set. Thereby, it becomes possible to improve the setting accuracy of the offset amount by the offset signals SG6a and SG6b.
  • the detection signals SG4a and SG4b used when the offset amount setting unit 4141 sets the offset amount based on the offset signal have a state in which the encoder 100 is not affected by the leakage magnetic flux from the outside, and the influence of the leakage magnetic flux. If it is a thing of a state, it will not specifically limit. However, for convenience of explanation, the detection signals SG4a and SG4b used when the offset amount setting unit 4141 sets the offset amount based on the offset signal will be described below when the brake 200 is operated, and when the motor M is servo-locked and the brake A case where 200 is in a released state will be described.
  • the signal generation unit 4142 outputs the offset signal SG6b based on the set value of the offset amount by the offset signal SG6a set by the offset amount setting unit 4141. Further, the signal generation unit 4142 outputs the offset signal SG6b based on the offset amount by the offset signal SG6b set by the offset amount setting unit 4141.
  • the D / A converter 415a acquires the offset signal SG6a from the signal generator 4142, performs digital-analog conversion on the offset signal SG6a, and outputs the converted offset signal SG7a.
  • the offset signal applying unit 410a can acquire the offset signal SG7a from the D / A converter 415a and can apply the offset signal SG7a to the detection signal SG1a, and thus can output the detection signal SG2a after the application. It becomes.
  • the D / A converter 415b acquires the offset signal SG6b from the signal generation unit 4142, performs digital-analog conversion on the offset signal SG6b, and outputs a converted offset signal SG7b.
  • the offset signal applying unit 410b can acquire the offset signal SG7b from the D / A converter 415b and can apply the offset signal SG7b to the detection signal SG1b, and therefore can output the detection signal SG2b after the application. It becomes.
  • the multi-rotation signal generator 416 outputs the A-phase pulse signal a based on a plurality of signals including the detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131 at the timing of generating the A-phase pulse signal a. At this time, the multi-rotation signal generation unit 416 outputs the A-phase pulse signal a based on the plurality of signals after the offset signal is given to at least one signal. Specifically, the multi-rotation signal generation unit 416 acquires the detection signal SG3a based on the detection signal SG2a after the application from the differential amplifier 411a and converts the detection signal SG2b from the differential amplifier 411b to the detection signal SG2b after the application.
  • the detection signal SG3b based on it is acquired. Then, the multi-rotation signal generation unit 416 outputs the A-phase pulse signal a based on the difference between the two acquired detection signals SG3a and SG3b. That is, the multi-rotation signal generation unit 416 corresponds to an example of a first multi-rotation signal generation unit.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 is configured by a comparator such as a comparator. Then, the multi-rotation signal generation unit 416 compares the two acquired detection signals SG3a and SG3b, and outputs an A-phase pulse signal a based on the comparison result.
  • the offset signal applying units 410a and 410b, the offset signal generating unit 414, and the multi-rotation signal generating unit 416 of the A-phase pulse generating unit 141 are each implemented by a program executed by a CPU (not shown).
  • the offset signal applying units 410a and 410b, the offset signal generating unit 414, and the multi-rotation signal generating unit 416 are each partially or entirely implemented by an actual device such as an ASIC, FPGA, or other electric circuit. May be.
  • the B-phase pulse generator 142 performs the same processing as the A-phase pulse generator 141. However, the A-phase pulse generation unit 141 processes the two detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131 and finally outputs the A-phase pulse signal a, but the B-phase pulse generation unit 142 Two detection signals of the element 132 are processed, and finally a B-phase pulse signal b is output.
  • This B-phase pulse generation unit 142 includes offset signal applying units 420a and 420b, differential amplifiers 421a and 421b, A / D converters 422a and 422b, a memory 423, an offset amount setting unit 4241 and a signal generation unit 4242. Offset signal generation section 424, D / A converters 425a and 425b, and a multi-rotation signal generation section 426.
  • the offset signal providing units 420a and 420b correspond to an example of a first offset signal providing unit.
  • the A / D converters 422a and 422b correspond to an example of an input unit.
  • the offset signal generation unit 424 corresponds to an example of a first offset signal generation unit.
  • the multi-rotation signal generation unit 426 corresponds to an example of a first multi-rotation signal generation unit.
  • the offset signal applying units 420a and 420b, the offset signal generating unit 424, and the multi-rotation signal generating unit 426 of the B phase pulse generating unit 142 are each implemented by a program executed by the CPU.
  • the offset signal applying units 420a and 420b, the offset signal generating unit 424, and the multi-rotation signal generating unit 426 are each partially or entirely implemented by an actual device such as an ASIC, FPGA, or other electric circuit. May be.
  • the process shown in this flow is started by turning on the power of each component of the servo system S, for example. At this time, since the exciting coil 210 is not energized and is in a non-excited state, the brake 200 operates to brake the shaft SH.
  • step S10 the encoder 100 measures and records the detection signals of the magnetic field detection elements 131 and 132 at this time, that is, when the brake 200 is operated. That is, the A / D converters 412a and 412b in the A-phase pulse signal generation unit 141 of the control unit 140 perform analog-to-digital conversion on the detection signals SG3a and SG3b acquired from the differential amplifiers 411a and 411b, and detect the signals after conversion. SG4a and SG4b are recorded in the memory 413. Further, the B-phase pulse signal generation unit 142 of the control unit 140 performs the same processing as the A-phase pulse signal generation unit 141.
  • step S20 the control device CT servo-locks the motor M.
  • step S30 the control device CT energizes the exciting coil 210 to bring the brake 200 into an excited state, and releases the brake 200 from the braking of the shaft SH.
  • step S40 the encoder 100 detects the detection signals of the magnetic field detection elements 131 and 132 at this time, that is, in a state where the motor M is servo-locked and the brake 200 is released, as in step S10. Measure and record
  • step S50 the encoder 100 sets an offset amount based on the difference between the detection signal recorded in step S10 and the detection signal recorded in step S40. That is, the offset signal generation unit 414 in the A-phase pulse signal generation unit 141 of the control unit 140 acquired from the memory 413 and the detection signal SG4a recorded in step S10 and the detection signal SG4a recorded in step S40. Based on the difference, an offset amount by the offset signal SG6a is set. Then, the signal generation unit 4142 in the A-phase pulse signal generation unit 141 generates the offset signal SG6b based on the set offset amount by the offset signal SG6a and outputs it to the D / A converter 415a.
  • the D / A converter 415a performs digital-analog conversion on the offset signal SG6a acquired from the signal generation unit 4142, and outputs the converted offset signal SG7a to the offset signal applying unit 410a. Further, the B-phase pulse signal generation unit 142 of the control unit 140 performs the same processing as the A-phase pulse signal generation unit 141.
  • step S60 the control device CT releases the servo lock of the motor M and controls the driving of the motor M.
  • step S70 the absolute position signal generation unit 144 in the control unit 140 of the encoder 100 generates the absolute position signal d as described above.
  • step S80 the A phase pulse signal generation unit 141 and the B phase pulse signal generation unit 142 in the control unit 140 of the encoder 100 generate the A phase pulse signal a and the B phase pulse signal b. That is, the A-phase pulse signal generation unit 141 applies the offset signals SG7a and SG7b to the detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131, thereby reducing the detection signals SG1a and SG1b by the offset amount set in step S50. An A-phase pulse signal a is generated while offsetting. Further, the B-phase pulse signal generation unit 142 performs the same processing as the A-phase pulse signal generation unit 141, and generates the B-phase pulse signal b.
  • step S90 the counter 143 in the control unit 140 of the encoder 100 acquires the A-phase pulse signal a and the B-phase pulse signal b generated in step S80, and these A-phase pulse signal a and B-phase pulse signal are acquired.
  • a multi-rotation signal c is generated based on b.
  • step S100 the position data generation unit 145 in the control unit 140 of the encoder 100 acquires the absolute position signal d generated in step S70 and the multi-rotation signal c generated in step S90. Then, the position data generation unit 145 generates position data based on the acquired absolute position signal d and the multi-rotation signal c, and outputs the position data to the control device CT. Then, it moves to step S70 and repeats the same procedure.
  • steps described in the flowchart shown in FIG. 8 described above are not necessarily processed in time series, but are performed in parallel or individually, as well as processes performed in time series in the order described. Also includes processing executed in Even in the steps processed in time series, the order can be changed as appropriate.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 performs one cycle with one rotation of the magnet MG based on the detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131.
  • a phase pulse signal a is generated.
  • leakage magnetic flux from the outside of the encoder 100 reaches the magnetic field detection element 131, there may be an influence such as an offset in the detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal generation unit 414 generates offset signals SG6a and SG6b for offsetting the detection signals SG1a and SG1b by a predetermined amount, and the offset signal applying units 410a and 410b have the offset signals SG7a and SG1a, SG7b is given.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 generates the A-phase pulse signal a based on the detection signals SG3a and SG3b after the offset signals SG7a and SG7b are given to the detection signals SG1a and SG1b.
  • the offset of the detection signals SG1a and SG1b due to the leakage magnetic flux can be canceled out, and therefore, for example, the influence of the leakage magnetic flux from the outside of the encoder 100 can be reduced.
  • the offset amount setting unit 4141 includes the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 in a state where the encoder 100 is not affected by the leakage magnetic flux from the outside. Based on the difference from the detection signals SG4a and SG4b recorded in the memory 413 under the influence of the leakage magnetic flux, the offset amount by the offset signals SG6a and SG6b is set. As a result, the offset canceling effect of the detection signals SG1a and SG1b due to the leakage magnetic flux can be further enhanced, so that the influence of the leakage magnetic flux from the outside of the encoder 100 can be further reduced. The same applies to the B-phase pulse signal generation unit 141.
  • the magnetic field detection element 131 outputs two detection signals SG1a and SG1b in which one is inverted. Then, the multi-rotation signal generation unit 416 generates the A-phase pulse signal a based on the difference between the two detection signals SG1a and SG1b.
  • the A-phase pulse signal a as a differential output, output sensitivity can be amplified and noise resistance can be improved.
  • one detection signal is offset to the negative side and the other detection signal is offset to the positive side.
  • the offset signal generation unit 414 generates two offset signals SG6a and SG6b that offset one of the two detection signals SG1a and SG1b to the positive side and the other to the negative side. Then, the offset signal applying units 410a and 410b apply the corresponding one of the two offset signals SG7a and SG7b to each of the two detection signals SG1a and SG1b. Then, the multi-rotation signal generation unit 416 generates the A-phase pulse signal a based on the difference between the two detection signals SG3a and SG3b after the corresponding one of the two offset signals SG7a and SG7b is applied. Thereby, the offset of the two detection signals SG1a and SG1b due to the leakage magnetic flux can be effectively canceled out. The same applies to the B-phase pulse signal generation unit 141.
  • the servo motor SM particularly has a motor M and an encoder 100 for detecting the position of the motor M.
  • the servo motor SM which can reduce the influence by the leakage magnetic flux from the motor M is realizable.
  • the servo motor SM particularly has a non-excitation actuating brake 200 disposed between the motor M and the encoder 100.
  • leakage magnetic flux is likely to be generated from the brake 200 side. Since the excitation coil 210 of the brake 200 is excited when the motor M is driven (that is, when the brake 200 is released), the influence on the encoder 100 is increased.
  • the servo motor SM provided with such a brake 200 it is conceivable to use a press-contact shaft using a weak magnetic metal for the brake 200 portion of the shaft SH as a countermeasure for reducing the influence of the leakage magnetic flux.
  • the press-contact shaft has problems that it is less reliable in strength and higher in manufacturing cost than a normal shaft. According to this embodiment, since the influence of the leakage magnetic flux can be reduced on the encoder 100 side as described above, it is not necessary to use a pressure contact shaft. Thereby, the reliability of the servo motor SM can be improved and the cost can be reduced.
  • the servo system S particularly includes a motor M, an encoder 100 that detects the position of the motor M, a non-excitation operation type brake 200 disposed between the motor M and the encoder 100, a brake 200 and a control device CT that controls the motor M, thereby realizing a servo system S that can reduce the influence on the encoder 100 due to leakage magnetic flux from the brake 200.
  • the control device CT servo-locks the motor M to release the brake 200, releases the servo lock, and drives and controls the motor M.
  • the offset amount setting unit 4141 is recorded with the detection signals SG4a and SG4b recorded when the brake 200 is operated and the motor M servo-locked and the brake 200 released. Based on the difference between the detected signals SG4a and SG4b, the offset amount by the offset signals SG6a and SG6b is set.
  • the offset canceling effect of the detection signals SG1a and SG1b due to the leakage magnetic flux from the brake 200 can be further increased, the influence of the leakage magnetic flux from the brake 200 can be further reduced.
  • the motor M is servo-locked, and the detection signals SG4a and SG4b are recorded in that state. Thereby, the position fluctuation
  • Second Embodiment> Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, parts different from the first embodiment will be mainly described. In addition, components having substantially the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in principle, and redundant description of these components is omitted as appropriate.
  • the A-phase pulse signal generation unit 141 ′ includes offset signal applying units 410a ′ and 410b ′, differential amplifiers 411a and 411b, an A / D converter 412a, a memory 413, and an offset signal.
  • a generation unit 414 ′ and a multi-rotation signal generation unit 416 are provided.
  • the offset signal applying unit 410a ' is disposed on at least one of the two input lines to the differential amplifier 411a. Then, the offset signal applying unit 410 a ′ provides an offset signal to at least one of a plurality of signals including one detection signal SG ⁇ b> 1 a of the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal applying unit 410a ' is disposed on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411a through which the detection signal SG1a flows. Then, the offset signal applying unit 410a 'applies the above-described offset signal SG7a to the detection signal SG1a.
  • the offset signal applying unit 410a ′ has an input to the inverting input ( ⁇ ) side through which the reference voltage signal SG0a flows, instead of or in addition to the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411a. It may be arranged in a line. Then, the offset signal applying unit 410a ′ provides an offset signal for offsetting the reference voltage signal SG0a by a predetermined amount with respect to the reference voltage signal SG0a instead of or in addition to applying the offset signal SG7a to the detection signal SG1a. May be.
  • the offset signal applying unit 410a ′ is disposed on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411a and applies the offset signal SG7a to the detection signal SG1a. explain.
  • the offset signal applying unit 410 a ′ acquires the detection signal SG ⁇ b> 1 a from the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal applying unit 410a 'acquires the offset signal SG7a.
  • the offset signal applying unit 410a 'applies the acquired offset signal SG7a to the acquired detection signal SG1a, and outputs the detection signal SG2a after the application.
  • the offset signal applying unit 410a when the offset signal SG7a is not output by the switch unit 4143, the offset signal applying unit 410a 'outputs a detection signal SG2a equal to the acquired detection signal SG1a.
  • the offset signal applying unit 410b ' is arranged on at least one of the two input lines to the differential amplifier 411b. Then, the offset signal applying unit 410 b ′ provides an offset signal to at least one of a plurality of signals including the other detection signal SG ⁇ b> 1 b of the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal applying unit 410b ' is disposed on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411b through which the detection signal SG1b flows. Then, the offset signal giving unit 410b 'gives the aforementioned offset signal SG7b to the detection signal SG1b.
  • the offset signal applying unit 410b ′ is connected to the inverting input ( ⁇ ) side through which the reference voltage signal SG0b flows, instead of or in addition to the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411b. It may be arranged in a line. Then, the offset signal giving unit 410b ′ gives an offset signal for offsetting the reference voltage signal SG0b by a predetermined amount to the reference voltage signal SG0b instead of or in addition to giving the offset signal SG7b to the detection signal SG1b. May be.
  • the offset signal applying unit 410b ′ is disposed on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411b and applies the offset signal SG7b to the detection signal SG1b. explain.
  • the offset signal applying unit 410 b ′ acquires the detection signal SG ⁇ b> 1 b from the magnetic field detection element 131.
  • the offset signal applying unit 410b 'acquires the offset signal SG7b.
  • the offset signal applying unit 410b 'applies the acquired offset signal SG7b to the acquired detection signal SG1b, and outputs the detection signal SG2b after the application.
  • the offset signal applying unit 410b when the offset signal SG7b is not output by the switch unit 4143, the offset signal applying unit 410b 'outputs a detection signal SG2b equal to the acquired detection signal SG1b.
  • the offset signal applying units 410a 'and 410b' correspond to an example of a first offset signal applying unit.
  • the differential amplifiers 411a and 411b and the A / D converter 412a are the same as those in the first embodiment. That is, the A / D converter 412a acquires the detection signal SG3a from the differential amplifier 411a when the brake 200 is operated and when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. The aforementioned detection signal SG4a is output. As a result, the detection signal SG4a when the brake 200 is operated and the detection signal SG4a when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released are recorded in the memory 413.
  • the offset signal generation unit 414 'generates two offset signals SG7a and SG7b for offsetting one of the two detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131 to the positive side and the other to the negative side. That is, the offset signal generation unit 414 'corresponds to an example of a first offset signal generation unit.
  • the offset signal generation unit 414 ' may set the absolute value of the offset amount by the offset signals SG7a and SG7b based on the set value (parameter) of the offset amount recorded in an appropriate memory.
  • the offset signal generation unit 414 ′ records the detection signal SG4a recorded in the memory 413 when the brake 200 is operated and the memory 413 in a state where the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. The case where the absolute value of the offset amount by the offset signals SG7a and SG7b is set based on the detected signal SG4a will be described.
  • the offset signal generation unit 414 ′ includes an offset amount setting unit 4141 ′ and a switch unit 4143.
  • the offset amount setting unit 4141 ′ uses the detection signal SG4a recorded in the memory 413 when the brake 200 is operated, and the detection signal SG4a recorded in the memory 413 in a state where the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. get. Then, the offset amount setting unit 4141 ′ obtains the difference between the acquired detection signal SG4a when the brake 200 is operated and the detection signal SG4a when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released (that is, due to leakage magnetic flux). Offset amount) is calculated. Thereafter, the offset amount setting unit 4141 'sets the absolute value of the offset amount based on the offset signals SG7a and SG7b based on the calculated difference.
  • the switch unit 4143 is constituted by an analog switch, for example.
  • the switch unit 4143 is based on the sign of the difference calculated by the offset amount setting unit 4141 ′ (whether it is a positive sign or a negative sign) and the absolute value of the offset amount set by the offset amount setting unit 4141 ′.
  • the offset signals SG6a and SG6b are output while switching the positive / negative correspondence relationship of the offset signals SG6a and SG6b to the opposite.
  • the sign of the difference is a positive sign
  • a positive offset signal SG6a and a negative offset signal SG7a are output.
  • the negative offset signal SG6a is output.
  • a positive offset signal SG7a is output.
  • the offset signal applying unit 410a ′ acquires the offset signal SG7a from the switch unit 4143 and can apply the offset signal SG7a to the detection signal SG1a, and thus can output the detection signal SG2a after the application.
  • the offset signal applying unit 410b 'acquires the offset signal SG7b from the switch unit 4143 and can apply the offset signal SG7b to the detection signal SG1b, and thus can output the detection signal SG2a after the application.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 is the same as that in the first embodiment.
  • the offset signal applying units 410a 'and 410b', the offset signal generating unit 414 ', and the multi-rotation signal generating unit 416 of the A-phase pulse generating unit 141' are each implemented by a program executed by the CPU.
  • the offset signal applying units 410a ′ and 410b ′, the offset signal generating unit 414 ′, and the multi-rotation signal generating unit 416 are each part of or an actual device such as an ASIC, FPGA, or other electric circuit. May be implemented.
  • the B-phase pulse generator 142 performs the same processing as the A-phase pulse generator 141'.
  • the A-phase pulse generation unit 141 ′ targets the two detection signals SG1a and SG1b of the magnetic field detection element 131 and finally outputs the A-phase pulse signal a, but the B-phase pulse generation unit 142 ′ Two detection signals of the magnetic field detection element 132 are processed, and finally a B-phase pulse signal b is output.
  • the B-phase pulse generator 142 ′ includes offset signal applying units 420a ′ and 420b ′, differential amplifiers 421a and 421b, an A / D converter 422a, a memory 423, an offset amount setting unit 4241 ′, and a switch unit. And an offset signal generation unit 424 ′ provided with 4243 and a multi-rotation signal generation unit 426.
  • the function of each component of the B-phase pulse generator 142 ' is the same as the function of the corresponding component on the A-phase pulse generator 141' side, and thus description thereof is omitted. That is, the offset signal providing units 420a 'and 420b' correspond to an example of a first offset signal providing unit.
  • the offset signal applying units 420a 'and 420b', the offset signal generating unit 424 ', and the multi-rotation signal generating unit 426 of the B phase pulse generating unit 142' are each implemented by a program executed by the CPU.
  • the offset signal applying units 420a ′ and 420b ′, the offset signal generating unit 424 ′, and the multi-rotation signal generating unit 426 are part or all of actual devices such as ASIC, FPGA, and other electric circuits. May be implemented.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the following effects can be obtained. That is, the direction of the external leakage magnetic flux that affects the encoder 100 may be opposite depending on the use environment. For example, when the encoder 100 is provided in the servo motor SM, the winding direction of the exciting coil 210 of the brake 200 is opposite depending on the usage environment.
  • the offset signal generation unit 414 ′ includes a switch unit 4143 configured to switch the positive / negative correspondence relationship between the two offset signals SG7a and SG7b in the opposite direction.
  • the magnetic sensor 130 a case where two magnetoresistive elements 133 and 134 (see FIG. 10 described later) that output one detection signal are used as the magnetic sensor 130 will be described. That is, the two magnetoresistive elements 133 correspond to an example of a second magnetic sensor.
  • the magnetoresistive elements 133 and 134 detect a magnetic field in the horizontal direction (direction perpendicular to the rotational axis AX) on the upper surface of the magnet MG.
  • the magnetoresistive elements 133 and 134 are not particularly limited as long as the horizontal magnetic field on the upper surface of the magnet MG can be detected.
  • MR elements are used.
  • the magnetoresistive elements 133 and 134 have built-in bias magnets (not shown).
  • the A-phase pulse signal generation unit 141 ′′ includes an offset signal applying unit 410 ′′, a differential amplifier 411 ′′, an A / D converter 412 ′′, a memory 413, and an offset signal generation unit 414. ", A D / A converter 415", and a multi-rotation signal generation unit 416 ".
  • the offset signal applying unit 410 ′′ is disposed on at least one of the two input lines to the differential amplifier 411 ′′.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ applies an offset signal to at least one of a plurality of signals including the detection signal SG8 of the magnetoresistive element 133.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ It is arranged on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411 ′′ through which the detection signal SG9 flows. Then, the offset signal applying unit 410 ′′ assigns the detection signal SG8 to the detection signal SG8.
  • An offset signal SG13 for giving a quantitative offset that is, correcting so as to remove or reduce the offset component included in the detection signal SG8) is given.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ replaces or adds to the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411 ′′, and in addition, an inverting input (a ground voltage in this example) signal SG0 flows.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ may be arranged on the input line, instead of or in addition to applying the offset signal SG13 to the detection signal SG8, the reference voltage signal SG0.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ applies an offset signal to the detection signal SG10 by offsetting the detection signal SG10 by a predetermined amount (that is, correcting so as to remove or reduce the offset component included in the detection signal SG10).
  • the offset signal applying unit 410 ′′ may offset the reference voltage signal SG14 by a predetermined amount with respect to the reference voltage signal SG14 (that is, a threshold value so as to remove or reduce the offset component included in the detection signal SG10).
  • the offset signal may be added.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ is arranged on the input line to the non-inverting input (+) side of the differential amplifier 411 ′′ and applies the offset signal SG13 to the detection signal SG8. Will be described.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ acquires the detection signal SG8 from the magnetoresistive element 133.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ acquires the detection signal SG8 from the magnetoresistive element 133.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ acquires the offset signal SG13.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ applies the acquired offset signal SG13 to the acquired detection signal SG8, and after applying (that is, offsets the detection signal SG8 by a predetermined amount).
  • the later detection signal SG9 is output.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ outputs a detection signal SG9 that is equal to the acquired detection signal SG8.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ corresponds to an example of a second offset signal applying unit.
  • the differential amplifier 411 ′′ acquires the detection signal SG9 from the offset signal applying unit 410 ′′ and also acquires the reference voltage signal SG0. Then, the differential amplifier 411 ′′ amplifies the difference between the acquired detection signal SG9 and the reference voltage signal SG0 with a predetermined differential gain, and outputs an amplified detection signal SG10.
  • the A / D converter 412 ′′ acquires the detection signal SG10 from the differential amplifier 411 ′′ at a predetermined timing, performs analog-digital conversion on the detection signal SG10, and outputs the converted detection signal SG11.
  • the detection signal SG11 output by the A / D converter 412 ′′ is recorded in the memory 413.
  • the A / D converter 412 ′′ is operated during the operation of the brake 200 and the motor M. Is servo-locked and the brake 200 is released, the detection signal SG10 is obtained from the differential amplifier 411 ′′ and the detection signal SG11 is output.
  • the memory 413 detects that the brake 200 is activated.
  • the signal SG11 and the detection signal SG11 when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released are recorded.
  • the offset signal generation unit 414 ′′ generates the offset signal at a timing for generating an offset signal that offsets at least one of a plurality of signals including the detection signal of the magnetoresistive element 133 by a predetermined amount.
  • the resistance element 133 outputs one detection signal SG8. Therefore, the offset signal generation unit 414 ′′ generates an offset signal for offsetting at least one of the detection signal of the magnetoresistance element 133 and the reference voltage signal. That is, the offset signal generation unit 414 ′′ corresponds to an example of a second offset signal generation unit.
  • the offset signal generation unit 414 ′′ uses the offset signal SG13 for offsetting the detection signal SG8 of the magnetoresistive element 133. The case of generating will be described.
  • the offset signal generation unit 414 ′′ may set the offset amount based on the offset signal SG12 based on the set value (parameter) of the offset amount recorded in an appropriate memory.
  • the offset signal generation unit 414 ′′ detects the detection signal SG11 recorded in the memory 413 when the brake 200 is operated, and the detection signal SG11 recorded in the memory 413 when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. Based on this, the case where the offset amount by the offset signal SG12 is set will be described.
  • the offset signal generation unit 414 ′′ includes an offset amount setting unit 4141 ′′ and a signal generation unit 4142 ′′.
  • the offset amount setting unit 4141 ′′ receives the detection signal SG11 recorded in the memory 413 when the brake 200 is operated, and the detection signal SG11 recorded in the memory 413 in a state where the motor M is servo-locked and the brake 200 is released. Then, the offset amount setting unit 4141 ′′ acquires the difference between the acquired detection signal SG11 when the brake 200 is operated and the detection signal SG11 when the motor M is servo-locked and the brake 200 is released (that is, The offset amount based on the offset signal SG12 is set based on the offset amount due to the leakage magnetic flux.
  • the signal generation unit 4142 ′′ outputs the offset signal SG12 based on the set value of the offset amount by the offset signal SG12 set by the offset amount setting unit 4141 ′′.
  • the D / A converter 415 ′′ acquires the offset signal SG12 from the signal generation unit 4142 ′′, digital-analog converts the offset signal SG12, and outputs the converted offset signal SG13.
  • the offset signal applying unit 410 ′′ obtains the offset signal SG13 from the D / A converter 415 ′′ and can apply the offset signal SG13 to the detection signal SG8. Output is possible.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 ′′ outputs the A-phase pulse signal a based on a plurality of signals including the detection signal SG8 of the magnetoresistive element 133 at the timing of generating the above-described A-phase pulse signal a.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 ′′ outputs the A-phase pulse signal a based on the plurality of signals after the offset signal is given to at least one signal.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 ′′ includes a comparator such as a comparator.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 ′′ receives the detection signal after the application from the differential amplifier 411 ′′.
  • the detection signal SG10 based on SG9 and the reference voltage signal SG14 are acquired, and then the multi-rotation signal generation unit 416 compares the acquired detection signal SG10 and the reference voltage signal SG14, and based on the comparison result, A
  • the phase pulse signal a is output, that is, the multi-rotation signal generation unit 416 corresponds to an example of a second multi-rotation signal generation unit.
  • the offset signal applying unit 410 ′′, the offset signal generating unit 414 ′′, and the multi-rotation signal generating unit 416 ′′ of the A phase pulse signal generating unit 141 ′′ are each implemented by a program executed by the CPU.
  • the offset signal applying unit 410 ′′, the offset signal generating unit 414 ′′, and the multi-rotation signal generating unit 416 ′′ are each partially or entirely implemented by an actual device such as an ASIC, FPGA, or other electric circuit. May be.
  • the B-phase pulse generation unit 142 ′′ performs the same processing as the A-phase pulse generation unit 141 ′′.
  • the A-phase pulse generation unit 141 ′′ targets one detection signal SG8 of the magnetoresistive element 133 and finally outputs the A-phase pulse signal a, but the B-phase pulse generation unit 142 ′′
  • One detection signal of the element 134 is a processing target, and finally a B-phase pulse signal b is output.
  • the B-phase pulse generation unit 142 ′′ includes an offset signal applying unit 420 ′′, a differential amplifier 421 ′′, an A / D converter 422 ′′, a memory 423, an offset amount setting unit 4241 ′′, and a signal generation unit 4242 ′′.
  • the functions of each component of the B-phase pulse generation unit 142 ′′ Since the function is the same as that of the corresponding configuration on the pulse generation unit 141 ′′ side, the description thereof is omitted. That is, the offset signal applying unit 420 ′′ corresponds to an example of a second offset signal applying unit. Further, the offset signal generation unit 424 ′′ corresponds to an example of a second offset signal generation unit.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 ′′ corresponds to an example of a second multi-rotation signal generation unit.
  • the offset signal applying unit 420 ′′, the offset signal generating unit 424 ′′, and the multi-rotation signal generating unit 426 ′′ of the B phase pulse signal generating unit 142 ′′ are implemented by programs executed by the CPU.
  • the offset signal applying unit 420 ′′, the offset signal generating unit 424 ′′, and the multi-rotation signal generating unit 426 ′′ are each partially or entirely implemented by an actual device such as an ASIC, FPGA, or other electric circuit. May be.
  • the magnetoresistive element 133 outputs one detection signal SG8.
  • the offset signal generation unit 414 ′′ generates the offset signal SG12 for offsetting the detection signal SG8, and the offset signal applying unit 410 ′′ generates the offset signal SG13 with respect to the detection signal SG8.
  • the multi-rotation signal generation unit 416 ′′ compares the detection signal SG10 with the offset signal SG13 added to the detection signal SG8 and the reference voltage signal SG14 to generate the A-phase pulse signal a.
  • the influence of the offset of the detection signal SG8 due to the leakage magnetic flux can be canceled out, so that the influence of the leakage magnetic flux from the outside of the encoder 100 can be reduced, for example.
  • the magnetic sensor 130 is not limited to the above example.
  • the magnetic sensor 130 one or more magnetic field detection elements and one or more magnetoresistance elements may be used in combination.
  • the magnetic sensor 130 only one magnetic field detecting element or only one magnetoresistive element may be used.
  • the magnetic sensor 130 may be other than the magnetic field detection element or the magnetoresistive element.
  • parallel in the above description is not parallel in a strict sense. That is, “parallel” means that “tolerance and error in manufacturing are allowed in design and“ substantially parallel ”.
  • match in the above description do not have a strict meaning. That is, “match”, “equal”, and “equal” mean “substantially match”, “substantially equal”, and “substantially equal”, allowing tolerances and errors in design and manufacturing.
  • FIGS. 7, 9, and 10 show an example of the signal flow, and do not limit the signal flow direction.

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Abstract

【課題】例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束による影響を低減する。 【解決手段】エンコーダ100は、回転軸心AX周りに回転される磁石MGと、磁石MGが発生する磁気を検出する磁気センサ130と、磁気センサ130の検出信号を含む複数の信号に基づいて、磁石MGの1回転で1周期となるA相パルス信号a及びB相パルス信号bを生成する多回転信号生成部416,426と、複数の信号の少なくとも1つを所定量オフセットさせるオフセット信号を生成するオフセット信号生成部414,424と、複数の信号の少なくとも1つに対しオフセット信号を付与するオフセット信号付与部410a,410b,420a,420bとを有し、多回転信号生成部416,426は、少なくとも1つに対しオフセット信号が付与された後の複数の信号に基づいて、A相パルス信号a及びB相パルス信号bを生成する。

Description

エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム、サーボシステムの運転方法
 開示の実施形態は、エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム、サーボシステムの運転方法に関する。
 特許文献1には、産業用ロボット、NC工作機械等に用いられるモータの回転位置を検出するエンコーダ装置が記載されている。このエンコーダ装置は、多回転量を検出する磁気センサを備えている。
特許第4678371号公報
 このようなエンコーダでは、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束による影響を低減することが希求されている。
 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束による影響を低減することができるエンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム、サーボシステムの運転方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転軸心周りに回転される磁石と、前記磁石が発生する磁気を検出するように構成された磁気センサと、前記磁気センサの検出信号を含む複数の信号に基づいて、前記磁石の1回転で1周期となる多回転信号を生成するように構成された多回転信号生成部と、を有するエンコーダであって、前記複数の信号の少なくとも1つを所定量オフセットさせるオフセット信号を生成するように構成されたオフセット信号生成部と、前記複数の信号の少なくとも1つに対し前記オフセット信号を付与するように構成されたオフセット信号付与部と、を有し、前記多回転信号生成部は、少なくとも1つに対し前記オフセット信号が付与された後の複数の信号に基づいて、前記多回転信号を生成するように構成される、エンコーダが適用される。
 また、本発明の別の観点によれば、モータと、前記モータの回転位置及び回転速度の少なくとも一方を検出するように構成された前記エンコーダと、を有する、エンコーダ付モータが適用される。
 また、本発明の更に別の観点によれば、モータと、前記モータの回転位置及び回転速度の少なくとも一方を検出するように構成された前記エンコーダと、前記モータと前記エンコーダとの間に配置された無励磁作動型のブレーキと、前記ブレーキ及び前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備える、サーボシステムが適用される。
 また、本発明の更に別の観点によれば、モータと、前記モータの回転軸心周りに回転される磁石、前記磁石が発生する磁気を検出するように構成された磁気センサ、前記磁気センサの検出信号を含む複数の信号に基づいて、前記磁石の1回転で1周期となる多回転信号を生成するように構成された多回転信号生成部を備えたエンコーダと、前記モータと前記エンコーダとの間に配置された無励磁作動型のブレーキと、前記ブレーキ及び前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備えたサーボシステムの運転方法であって、前記ブレーキの作動時に前記検出信号を記録することと、前記モータをサーボロックして前記ブレーキを解放することと、前記モータが前記サーボロックされ且つ前記ブレーキが解放された状態で前記検出信号を記録することと、記録された複数の前記検出信号の差分に基づいてオフセット量を設定することと、前記サーボロックを解除して、前記複数の信号の少なくとも1つを前記設定されたオフセット量だけオフセットさせつつ、前記モータを駆動することと、を有する、サーボシステムの運転方法が適用される。
 本発明によれば、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束による影響を低減することができる。
例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束が磁気センサに及んだ場合の、磁気センサの検出信号への影響について説明するための説明図である。 例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束が磁気センサに及んだ場合の、多回転信号への影響について説明するための説明図である。 第1実施形態に係るサーボシステムの構成の一例の概略について説明するための説明図である。 同実施形態に係るエンコーダの構成一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るディスクの構成一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るブレーキの構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る制御部の構成一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るA相パルス生成部の構成一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るサーボシステムの運転方法一例について説明するための説明図である。 第2実施形態に係るA相パルス生成部の構成一例について説明するための説明図である。 第3実施形態に係るA相パルス生成部の構成一例について説明するための説明図である。
 以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
 ここで、実施形態について説明する前に、本願発明者等が鋭意研究した結果、想到した事情等について説明する。
 すなわち、以下で説明する各実施形態のように、エンコーダには、回転軸心周りに回転される磁石が発生する磁気を検出する磁気センサの検出信号を含む複数の信号に基づいて、磁石の1回転で1周期となる多回転信号を生成するものがある。このようなエンコーダでは、対象とする磁石以外(例えばエンコーダの外部)からの漏洩磁束が磁気センサに及んだ場合、磁気センサの検出信号にオフセットが生じる(オフセット成分が含まれる)等の影響が出ることが懸念される。また、磁気センサの検出信号にオフセットが生じた場合、多回転信号の出力不良等の影響が出ることが懸念される。
 以下、図1A及び図1Bを参照しつつ、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束が磁気センサに及んだ場合の、磁気センサの検出信号及び多回転信号への影響について説明する。なお、説明の便宜上、ここでは、磁気センサとして、一方が他方を反転させた2つの検出信号を出力するもの(例えばホール素子等)を用いた場合を例にとって説明する。
 図1Aには、対象とする磁石からの磁束のみ磁気センサに及んだ場合の、磁気センサの2つの検出信号の波形の一例(実線の波形)、及び、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束が磁気センサに及んだ場合の、磁気センサの2つの検出信号の波形の一例(点線の波形)を示している。また、図1Bには、図1A中に実線の波形を示す2つの検出信号の差動に基づいて生成された多回転信号の波形の一例(上段の波形)、及び、図1A中に点線の波形を示す2つの検出信号の差動に基づいて生成された多回転信号の波形の一例(下段の波形)を示している。
 図1A及び図1Bに示すように、対象とする磁石からの磁束のみ磁気センサに及んだ場合、磁気センサの2つの検出信号は、磁気センサに与えられる電源電圧Vの半分の電圧V/2を中心(基準電圧)に正弦波状に変化し、且つ、一方が他方を反転させた波形となる(図1A中の実線の波形を参照)。従って、このような2つの検出信号の差分に基づいて生成された多回転信号は、「H」レベル及び「L」レベルを交互に繰り返す矩形波状となり、デューティ比(T/T)が50%となる(図1B中の上段の波形を参照)。
 一方、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束が磁気センサに及んだ場合、磁気センサの2つの検出信号は、対象とする磁石からの磁束のみ磁気センサに及んだ場合に比べて、一方(太線で示す方)が負側、他方(細線で示す方)が正側にオフセットした波形となる(図1A中の点線の波形を参照)。従って、このような2つの検出信号の差分に基づいて生成された多回転信号は、デューティ比(T/T)が、対象とする磁石からの磁束のみ磁気センサに及んだ場合(50%)よりも低くなる(図1B中の下段の波形を参照)。
 なお、上記では、磁気センサとして一方が他方を反転させた2つの検出信号を出力するものを用いた場合を例にとって、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束によるエンコーダへの影響について説明した。しかしながら、磁気センサとして、1つの検出信号を出力するもの(例えばMR素子等)や3つ以上の検出信号を出力するものを用いた場合でも、磁気センサの検出信号を含む複数の信号に基づいて多回転信号を生成するエンコーダであれば、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束により上記と同様の影響が出ることが懸念される。
 ところで、本願発明者等の検討によれば、磁気センサの検出信号を含む複数の信号の少なくとも1つに対し、該少なくとも1つを所定量オフセットさせるオフセット信号を付与した後の、複数の信号に基づいて、多回転信号を生成することで、例えばエンコーダの外部からの漏洩磁束によるエンコーダへの影響を低減することが知見された。
 これらの事情に想到した本願発明者等は、更に鋭意研究を行った結果、以下で説明する各実施形態に係るエンコーダ等に想到した。なお、上記で説明した課題や作用効果等は、以下で説明する各実施形態のあくまで一例であって、さらなる作用効果等を各実施形態が奏することは言うまでもない。以下、各実施形態について詳細に説明する。
 <1.第1実施形態>
 第1実施形態について説明する。
  (1-1.サーボシステム)
 まず、図2を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムの構成の一例の概略について説明する。
 図2に示すように、サーボシステムSは、サーボモータSMと、制御装置CTとを有する。サーボモータSMは、モータMと、エンコーダ100と、ブレーキ200とを有する。
 モータMは、エンコーダ100及びブレーキ200を含まない動力発生源の一例である。このモータMは、回転子及び固定子(どちらも図示省略)を備え、回転子が固定子に対して回転する回転型モータであり、回転子に固定されたシャフトSHを回転軸心AX周りに回転させることで、回転力を出力する。
 なお、モータM単体をサーボモータという場合やエンコーダ100を含む構成をサーボモータという場合もあるが、本実施形態では、エンコーダ100及びブレーキ200を含む構成をサーボモータSMということにする。つまり、サーボモータSMは、エンコーダ付モータの一例に相当する。なお、説明の便宜上、以下では、エンコーダ付モータが、位置や速度等の目標値に追従するように制御され、且つ、ブレーキ200を備えるサーボモータである場合について説明する。しかしながら、エンコーダ付モータは、必ずしもこのようなサーボモータに限定されるものではない。例えば、エンコーダ付モータは、位置や速度等の目標値に追従するように制御されるが、ブレーキを備えないサーボモータであってもよい。また、エンコーダ付モータは、例えばエンコーダの出力を表示のみに用いる場合等、エンコーダが付設さえされていれば、サーボモータ以外に用いられるモータをも含むものである。
 また、モータMは、位置や速度等をエンコーダ100が検出可能なモータであれば特に限定されるものではない。さらに、モータMは、動力源として電気を使用する電動式モータである場合に限定されるものではなく、例えば油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、モータMが電動式モータである場合について説明する。
 エンコーダ100は、シャフトSHの回転力出力側と反対側に連結されている。なお、エンコーダ100の連結位置は、シャフトSHの回転力出力側と反対側に限定されるものではなく、シャフトSHの回転力出力側であってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダ100の連結位置がシャフトSHの回転力出力側と反対側である場合について説明する。このエンコーダ100は、シャフトSHの位置を検出することで、モータMの位置(「回転位置」や「回転角度」等ともいう。)を検出し、その位置を表す位置データを出力する。
 なお、エンコーダ100は、モータMの位置に加えて又は代えて、モータMの速度(「回転速度」や「角速度」等ともいう。)及び加速度(「回転加速度」や「角加速度」等ともいう。)の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、モータMの速度及び加速度は、例えば位置を時間で1又は2階微分したり検出信号を所定時間カウントする等の処理により検出可能である。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダ100が検出する物理量が位置である場合について説明する。
 ブレーキ200は、モータMとエンコーダ100との間に配置され、シャフトSHの制動を行う無励磁作動型の電磁ブレーキである。ここで、「シャフトSHの制動」とは、慣性回転しているシャフトSHを静止させること、又は、静止しているシャフトSHに外部から回転しようとする力(トルク)が加えられた際にシャフトSHを保持することでシャフトSHの静止状態を維持することである。
 なお、ブレーキ200の配置位置は、モータMとエンコーダ100との間に限定されるものではなく、モータMのエンコーダ100と反対側、つまりモータMの回転力出力側であってもよい。但し、説明の便宜上、ブレーキ200の配置位置がモータMとエンコーダ100との間である場合について説明する。また、ブレーキ200は、無励磁作動型の電磁ブレーキである場合に限定されるものではなく、他のタイプのブレーキであってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、ブレーキ200が無励磁作動型の電磁ブレーキである場合について説明する。
 このブレーキ200は、非通電状態(=無励磁状態)ではシャフトSHの制動を行うように作動し、通電状態(=励磁状態)ではシャフトSHの制動から解放される(シャフトSHの制動を行わない)。
 制御装置CTは、エンコーダ100から位置データを取得し、該位置データに基づいてモータMの回転を制御する。従って、モータMとして電動式モータが使用される本実施形態では、制御装置CTは、位置データに基づいてモータMに印加する電流又は電圧等を制御することで、モータMの回転を制御する。更に、制御装置CTは、上位制御装置(図示省略)から上位制御信号を取得し、該上位制御信号に表された位置等を実現可能な回転力がシャフトSHから出力されるように、モータMの回転を制御することも可能である。なお、モータMが、油圧式、エア式、蒸気式等の他の動力源を使用する場合には、制御装置CTは、それらの動力源の供給を制御することで、モータMの回転を制御可能である。
 また、制御装置CTは、モータMをサーボロックしたり該サーボロックを解除してモータMを駆動制御することも可能である。なお、「サーボロック」とは、位置が変動しないように位置保持制御することである。
 また、制御装置CTは、ブレーキ200を制御する。従って、ブレーキ200として無励磁作動型の電磁ブレーキが使用される本実施形態では、制御装置CTは、ブレーキ200への通電を制御することで、ブレーキ200を制御する。すなわち、制御装置CTは、通電しないことでブレーキ200を無励磁状態とし、ブレーキ200をシャフトSHの制動を行うように作動させる一方、通電することでブレーキ200を励磁状態とし、ブレーキ200をシャフトSHの制動から解放する。
 本実施形態では、制御装置CTは、ブレーキ200の作動時にモータMをサーボロックしてその後にブレーキ200を解放し、ブレーキ200の解放時にサーボロックを解除してモータMを駆動制御することが可能である。
  (1-2.エンコーダ)
 次に、図3及び図4を参照しつつ、上記エンコーダ100の構成の一例について説明する。
 図3及び図4に示すように、エンコーダ100は、円板状のディスク110と、磁気センサ130と、光学モジュール120と、制御部140とを有する。
 ここで、エンコーダ100やブレーキ200の構造の説明の便宜上、上下等の方向を次のように定め、適宜使用する。すなわち、Z軸正の方向を「上」と定め、逆のZ軸負の方向を「下」と定める。但し、上下等の方向はエンコーダ100やブレーキ200の設置態様によって変動するものであり、エンコーダ100やブレーキ200の各構成の位置関係を限定するものではない。
   (1-2-1.ディスク)
 ディスク110は、ディスク中心Oが回転軸心AXと一致するようにシャフトSHに連結され、モータMの回転と共に回転する。なお、本実施形態では、モータMの回転を測定する被測定対象の例として、ディスク110を例に挙げて説明するが、例えばシャフトSHの端面等の他の部材を被測定対象として使用することも可能である。また、図3に示す例では、ディスク110は、シャフトSHに直接連結されているが、ハブ等の連結部材を介してシャフトSHに連結されてもよい。
 このディスク110は、磁気センサ130及び光学モジュール120と対向する上面上に、磁石MGと、スリットトラックSAとを有する。また、ディスク110は、上記のようにモータMの回転と共に回転するが、磁気センサ130及び光学モジュール120は、後述のように磁石MG及びスリットトラックSAの一部と対向しつつ固定されている。従って、磁石MG及びスリットトラックSAと、磁気センサ130及び光学モジュール120とは、モータMの回転に伴い、互いに測定方向(図4に示す矢印Cの方向。以下では「測定方向C」ともいう。)に相対移動する。
 ここで、「測定方向C」とは、磁気センサ130で磁石MGを磁気的に測定する際の測定方向であると共に、光学モジュール120でスリットトラックSAを光学的に測定する際の測定方向である。本実施形態のように被測定対象がディスク110である回転型のエンコーダ100では、測定方向Cは、ディスク110の中心軸を中心とした円周方向に一致する。なお、「中心軸」とは、ディスク110の回転軸心であり、ディスク110とシャフトSHが同軸に連結される場合には、中心軸はシャフトSHの回転軸心AXと一致する。
   (1-2-2.磁気検出機構)
 磁気検出機構は、ディスク110の回転を磁気的に検出する機構であり、上記磁石MGと、上記磁気センサ130とを含む。
 磁石MGは、円環状に形成され、ディスク110と同一軸心となるようにディスク110の上面に固定されて、ディスク110と共に回転軸心AX周りに回転する。なお、磁石MGは、発生する磁気を磁気センサ130が検出可能な磁石であれば特に限定されるものではない。また、磁石MGの形状は、必ずしも円環状である必要はなく、例えば円板状であってもよい。
 この磁石MGは、上面における磁束の向きがディスク110の略180°の回転角度範囲毎に反転するように、着磁されている。なお、磁石MGの着磁態様は、必ずしも上面における磁束の向きがディスク110の略180°の回転角度範囲毎に反転する態様である必要はなく、他の態様であってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、磁石MGが上面における磁束の向きがディスク110の略180°の回転角度範囲毎に反転するように着磁された場合について説明する。
 また、磁石MGは、上面における磁束の向きが反転する2つの位置のうち一方がディスク110の絶対位置検出のための原点位置(0°位置ともいう。)と一致するように配置されている。
 一方、磁気センサ130は、回路基板(図示省略)上に実装されている。なお、磁気センサ130と光学モジュール120とは、同じ回路基板上に実装されてもよいし、別々の回路基板上に実装されてもよい。そして、磁気センサ130は、磁石MGの一部と対向するように、ディスク110と平行に固定されている。従って、磁気センサ130は、ディスク110の回転に伴い、磁石MGに対して測定方向Cに相対移動する。
 この磁気センサ130は、磁石MGが発生する磁気を検出する。磁気センサ130としては、磁石MGが発生する磁気を検出可能なセンサであれば特に限定されるものではない。本実施形態では、磁気センサ130として、一方が他方を反転させた2つの検出信号をそれぞれ出力する2つの磁界検出素子131,132を使用する場合について説明する。つまり、磁界検出素子131,132は、第1磁気センサの一例に相当する。
 磁界検出素子131,132は、磁石MGの上面における垂直方向(回転軸心AXに平行な方向)の磁界を検出する。なお、磁界検出素子131,132としては、磁石MGの上面における垂直方向の磁界を検出可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えばホール素子が使用される。
 また、磁界検出素子131,132は、測定方向Cに互いに略90°ずれて配置されている。なお、磁界検出素子131,132は、磁石MGの一部に対向するようにディスク110と平行に固定さえされていれば、その位置関係は特に限定されるものではない。但し、説明の便宜上、以下では、磁界検出素子131,132が測定方向Cに互いに略90°ずれて配置される場合について説明する。
 磁界検出素子131は、ディスク110の原点位置において磁石MGの一部と対向するように、配置されている。上述の通り、磁石MGの上面における磁束の向きは、ディスク110の略180°の回転角度範囲毎に反転する。従って、この磁界検出素子131は、ディスク110が1回転すると1周期変化する磁界を検出し、ディスク110の1回転毎に1周期となり、且つ、一方が他方を反転させた2つの検出信号を出力する。
 一方、磁界検出素子132は、ディスク110の原点位置から測定方向に略90°ずれた位置において磁石MGの一部と対向するように、配置されている。この磁界検出素子132も、上記磁界検出素子131と同様、ディスク110が1回転すると1周期変化する磁界を検出し、ディスク110の1回転毎に1周期となり、且つ、一方が他方を反転させた2つの検出信号を出力する。
 なお、上述の通り、磁界検出素子131,132は、測定方向Cに互いに略90°ずれて配置されているので、磁界検出素子131,132からは、互いに略90°の位相差を有する検出信号が出力されることとなる。これら磁界検出素子131,132から出力された検出信号は、制御部140により取得され、ディスク110が基準位置から何回転したかを表す多回転量の検出に用いられる。
 なお、以上説明した磁気検出機構の構成は、あくまで一例であって、上記以外の構成であってもよい。例えば、本実施形態では、磁気検出機構は、多回転量を磁気的に検出可能なように構成されているが、多回転量に加えてモータMの絶対位置や相対位置等をも磁気的に検出可能なように構成されてもよい。
   (1-2-3.光学検出機構)
 光学検出機構は、ディスク110の回転を光学的に検出する機構であり、上記スリットトラックSAと、上記光学モジュール120とを含む。
 スリットトラックSAは、ディスク中心Oを中心としたリング状に配置されたトラックとして形成され、トラックの全周にわたって測定方向Cに沿って並べられた複数のスリット(図示省略)を有する。なお、「スリット」とは、ディスク110の上面における、後述の光源121から出射された光を反射(反射型回折を含む)又は透過(透過型回折を含む)する部分である。このようなスリットが測定方向Cに沿って複数個並べられることで、スリットトラックSAが構成されている。本実施形態では、各スリットが、光源121から出射された光を反射する反射スリットである場合について説明するが、各スリットは、光源121から出射された光を透過する透過スリットであってもよい。
 すなわち、スリットトラックSAは、上述のようにトラックの全周にわたって測定方向Cに沿って並べられた複数の反射スリットを有し、各反射スリットは、後述の光源121から出射された光を反射する。
 ここで、ディスク110は、例えば金属等の光を反射する材質により形成されている。そして、ディスク110の上面における、光を反射させない部分に反射率の低い材質(例えば酸化クロム等)を塗布等により配置することで、該材質が配置されない部分に反射スリットが形成されている。なお、光を反射させない部分をスパッタリング等により粗面として反射率を低下させることで、反射スリットが形成されてもよい。
 なお、ディスク110の材質や製造方法等は、特に限定されるものではない。例えば、ディスク110をガラスや透明樹脂等の光を透過する材質で形成することも可能である。この場合、ディスク110の上面に光を反射する材質(例えばアルミニウム等)を蒸着等により配置することで、反射スリットが形成可能である。
 スリットトラックSAが有する複数の反射スリットは、測定方向Cでアブソリュートパターンを有するように、トラックの全周に配置されている。
 ここで、「アブソリュートパターン」とは、後述の受光アレイPAが対向する角度内における反射スリットの位置や割合等が、ディスク110の1回転内で一義に定まるようなパターンである。例えば、モータMがある位置となっている場合に、対向した受光アレイPAの複数の受光素子それぞれの検出又は未検出によるビットパターンの組み合わせが、その位置の絶対位置を一義に表すことになる。なお、「絶対位置」とは、ディスク110の1回転内での原点位置に対する位置である。原点位置は、ディスク110の1回転内での適宜の位置に設定され、この原点位置を基準としてアブソリュートパターンが形成されている。
 なお、このパターンの一例によれば、モータMの絶対位置を、対向した後述の受光アレイPAの受光素子数のビットにより、一次元的に表すようなパターンを生成できる。しかし、アブソリュートパターンは、このパターンに限定されるものではない。例えば、対向した受光アレイPAの受光素子数のビットにより多次元的に表すパターンであってもよい。また、所定のビットパターン以外にも、対向した受光アレイPAの受光素子で受光する光量や位相などの物理量が絶対位置を一義的に表すように変化するパターンや、アブソリュートパターンの符号系列が変調を施されたパターン等であってもよく、その他、様々なパターンであってもよい。
 一方、光学モジュール120は、ディスク110と平行な一枚の基板BAとして形成されている。これにより、エンコーダ100を薄型化したり、光学モジュール120の製造を容易にすることが可能である。光学モジュール120は、ディスク110のスリットトラックSAの一部と対向するように固定されている。従って、光学モジュール120は、ディスク110の回転に伴い、スリットトラックSAに対して測定方向Cに相対移動する。なお、光学モジュール120は、必ずしも一枚の基板BAとして形成される必要はなく、各構成が複数の基板として形成されてもよい。この場合、それらの基板が集約して配置されていればよい。また、光学モジュール120は、基板状でなくてもよい。
 この光学モジュール120は、基板BAのディスク110と対向する下面上に、光源121と、受光アレイPAとを有する。
 光源121は、光学モジュール120と対向する位置を通過するディスク110のスリットトラックSAの一部(以下では「照射領域」ともいう。)に光を出射する。
 この光源121としては、照射領域に光を出射可能な光源であれば特に限定されるものではないが、例えばLED(Light Emitting Diode)が使用可能である。本実施形態では、光源121は、特に光学レンズ等が配置されない点光源として構成され、発光部から拡散光を出射する。なお、「点光源」という場合、厳密な点である必要はなく、設計上や動作原理上、略点状の位置から拡散光が発せられるものとみなせる光源であれば、有限な面から光が発せられてもよい。また、「拡散光」は、点光源から全方位に向かって放たれる光に限定されず、有限の一定の方位に向かって拡散しつつ出射される光を含む。すなわち、ここでいう拡散光には、平行光よりも拡散性を有する光であれば含まれる。このように点光源を使用することで、光源121は、光軸からのズレによる光量変化や光路長の差による減衰等の影響は多少あるにせよ、照射領域に拡散光を出射し、照射領域に均等に光を出射可能である。また、光学素子による集光・拡散を行わないので、光学素子による誤差等が生じにくく、照射領域への出射光の直進性を高める事が可能である。
 受光アレイPAは、光源121の周囲に配置され、スリットトラックSAの反射スリットで反射された光を受光するように測定方向Cに沿って一定のピッチでアレイ状に並べられた複数の受光素子(図示省略)を有する。各受光素子としては、光源121から出射され反射スリットで反射された光を受光して受光信号に変換可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えばフォトダイオードが使用可能である。受光素子で生成された受光信号は、制御部140により取得され、ディスク110の1回転内の絶対位置の検出に用いられる。
 本実施形態では、上述のように、アブソリュートパターンとして一次元的なパターンを例示している。従って、受光アレイPAでは、スリットトラックSAの反射スリットでの反射光が受光されることで、複数のビットパターンを有する受光信号が生成される。この複数のビットパターンを有する受光信号を、「アブソリュート信号」とも呼ぶ。なお、本実施形態とは異なるアブソリュートパターンが使用される場合には、受光アレイPAは、そのパターンに対応した構成となる。
 なお、以上説明した光学検出機構の構成は、あくまで一例であって、上記以外の構成であってもよい。例えば、本実施形態では、アブソリュートパターンを有するスリットトラックが1本備えられている場合を例にとって説明するが、アブソリュートパターンを有するスリットトラックが2本以上備えられている場合にも適用可能である。また、アブソリュートパターンを有するスリットトラックに代えて又は加えて、インクリメンタルパターンを有するスリットトラックが1本以上備えられている場合にも適用可能である。ここで、「インクリメンタルパターン」とは、所定のピッチで規則的に繰り返されるパターンである。なお、「ピッチ」とは、インクリメンタルパターンを有するスリットトラックにおける反射スリットの配置間隔である。インクリメンタルパターンは、複数の受光素子による検出の有無それぞれをビットとして絶対位置を表すアブソリュートパターンと異なり、少なくとも1以上の受光素子の受光信号の和により、1ピッチ毎又は1ピッチ内のモータMの位置を表す。従って、インクリメンタルパターンは、モータMの絶対位置を表すものではないが、アブソリュートパターンに比べると非常に高精度に位置を表すことが可能である。さらには、光学検出機構が備えられていない場合(いわゆる磁気式エンコーダ)にも適用可能である。
   (1-2-4.制御部)
 制御部140は、位置データを生成するタイミングにおいて、磁界検出素子131からの2つの検出信号と、磁界検出素子132からの2つの検出信号と、受光アレイPAからの受光信号とを取得する。そして、制御部140は、取得した信号に基づいて位置データを生成し、制御装置CTに出力する。なお、制御部140による位置データの生成方法は、様々な方法が使用可能であり、特に限定されるものではない。但し、説明の便宜上、ここでは、制御部140が、磁界検出素子131からの2つの検出信号と、磁界検出素子132からの2つの検出信号と、受光アレイPAからの受光信号とに基づいて、位置データを生成する場合を例にとって説明する。
  (1-3.ブレーキ)
 次に、図5を参照しつつ、上記ブレーキ200の構成の一例について説明する。
 図5に示すように、ブレーキ200は、例えばボルトによりカラー208を介してモータMのハウジングに固定されている。このブレーキ200は、ブレーキディスク202と、フィールドコア204と、アーマチュア206とを有する。
 ブレーキディスク202は、シャフトSHの外周に固定され、モータMの回転と共に回転する。フィールドコア204は、ブレーキディスク202の円環部202aの上側に配置されている。アーマチュア206は、適宜の磁性体材料(例えば鋼板)により略円板状に形成され、ブレーキディスク202の円環部202aとフィールドコア204との間に、上下方向にのみ移動自在に配置されている。
 また、ブレーキディスク202の円環部202aのアーマチュア206と対向する上面には、摩擦材214が取り付けられている。
 また、フィールドコア204には、励磁コイル210と、ばね212とが収納されている。ばね212は、フィールドコア204のアーマチュア206と対向する下面に形成された凹部204aに収納され、アーマチュア206に対して下側へ押圧する付勢力を作用させる。
 ここで、上記のような構成のブレーキ200の動作について説明する。
 すなわち、励磁コイル210に通電していない状態(=無励磁状態)では、ブレーキ200が作動してブレーキ200によるシャフトSHの制動が行われる。具体的には、この無励磁状態では、アーマチュア206が、ばね212により押圧されることで下側に移動し、摩擦材214に接触する。この結果、ブレーキディスク202が制動されることで、シャフトSHが制動される。
 一方、励磁コイル210に通電している状態(=励磁状態)では、ブレーキ200が解放されブレーキ200によるシャフトSHの制動が行われない。具体的には、この励磁状態では、励磁コイル210が、アーマチュア206に対して上側への磁気吸引力を与える。これにより、アーマチュア206が、ばね212の付勢力に抗して上側に移動し、摩擦材214から離間する。この結果、ブレーキディスク202が上記制動から解放されることで、シャフトSHが上記制動から解放されて回転可能となる。
 なお、以上説明した図5に示すブレーキ200の構成は、あくまで一例であって、上記以外の構成であってもよい。
  (1-4.制御部)
 次に、図6を参照しつつ、上記制御部140の構成の一例について説明する。
 図6に示すように、制御部140は、A相パルス生成部141と、B相パルス生成部142と、カウンタ143と、絶対位置信号生成部144と、位置データ生成部145とを有する。
 A相パルス生成部141は、磁界検出素子131から2つの検出信号を取得し、これら2つの検出信号に基づいて、矩形波状のA相パルス信号aを生成する。ここで、前述のように、磁石MGは、上面における磁束の向きが略180°の回転角度範囲毎に反転するので、A相パルス信号aは、理想的には、デューティ比50%、ディスク110の1回転で1周期となる信号、つまりディスク110の1回転毎に1パルスの信号となる。つまり、A相パルス信号aは、多回転信号の一例に相当する。また、前述のように、磁石MGは、上面における磁束の向きが反転する位置がディスク110の原点位置と一致する。従って、A相パルス信号aのエッジは、後述の絶対位置信号dによる光学0番地と一致する。
 B相パルス生成部142は、磁界検出素子132から2つの検出信号を取得し、これら2つの検出信号に基づいて、矩形波状のB相パルス信号bを生成する。B相パルス信号bも、上記A相パルス信号aと同様、理想的には、デューティ比50%、ディスク110の1回転で1周期となる信号、つまりディスク110の1回転毎に1パルスの信号となる。つまり、B相パルス信号aもまた、多回転信号の一例に相当する。また、前述のように、磁界検出素子131,132からは、互いに略90°の位相差を有する検出信号が出力されるので、A相パルス信号aとB相パルス信号bとは、互いに略90°の位相差を有するパルス信号となる。
 カウンタ143は、A相パルス生成部141からのA相パルス信号aと、B相パルス生成部142からのB相パルス信号bとを取得する。そして、カウンタ143は、取得したA相パルス信号a及びB相パルス信号bに基づいて、多回転量をカウントし、ディスク110の1回転で1周期となる多回転信号cを生成する。
 絶対位置信号生成部144は、受光アレイPAから受光信号を取得し、該受光信号に基づいて、ディスク110の1回転内の絶対位置を表す絶対位置信号dを生成する。すなわち、受光アレイPAが有する複数の受光素子では、前述のように、1つ1つの受光又は非受光がビットとして扱われ、複数のビットの絶対位置を表す。従って、複数の受光素子それぞれが生成する受光信号は、絶対位置信号生成部144において相互に独立して取り扱われ、シリアルなビットパターンに暗号化(コード化)されていた絶対位置が、これらの受光信号の組み合わせから復号されて、絶対位置信号dが生成される。
 位置データ生成部145は、絶対位置信号生成部144からの絶対位置信号dと、カウンタ143からの多回転信号cとを取得する。そして、位置データ生成部145は、取得した絶対位置信号d及び多回転信号cに基づいて、位置データを生成し、出力する。
 なお、以上説明した図6に示す制御部140の各構成の切り分けは、あくまで一例であって、上記以外の切り分けであってもよい。
 ここで、本実施形態に係るエンコーダ100では、例えばエンコーダ100の外部からの漏洩磁束が磁界検出素子131,132に及んだ場合、磁界検出素子131,132の検出信号にオフセットが生じる(オフセット成分が含まれる)等の影響が出ることが懸念される。また、磁界検出素子131,132の検出信号にオフセットが生じた場合、A相パルス信号aやB相パルス信号bの出力不良等の影響が出ることが懸念される。
 ところで、磁界検出素子131,132に及ぶエンコーダ100の外部からの漏洩磁束は、特に本実施形態のようなモータMとエンコーダ100との間に無励磁作動型のブレーキ200が配置されたサーボモータSMの、該ブレーキ200から生じ易い。これは、ブレーキ200はエンコーダ100に隣接して配置される上、ブレーキディスク202の制動を行うアーマチュア206を、励磁コイル210の励磁により上下方向に移動させる構造上、励磁コイル210が上下方向に磁束を発生させるからである。また、磁界検出素子131,132は、磁石MGの上面における垂直方向の磁界を検出するので、シャフトSHを通じて伝わるブレーキ200からの漏洩磁束の影響を受け易い。そして、モータMの駆動時(つまりブレーキ200の解放時)に励磁コイル210が励磁されるので、ブレーキ200からの漏洩磁束による磁界検出素子131,132への影響が大きくなる。
 このような無励磁作動型のブレーキ200を備えたサーボモータSMでは、ブレーキ200からの漏洩磁束による磁界検出素子131,132への影響を低減する対策として、シャフトSHのブレーキ200部分に弱磁性金属を用いた圧接シャフトを用いることが考えられる。しかしながら、このような圧接シャフトは、通常のシャフトに比べて強度上の信頼性が低く、且つ、製造コストが高いという問題がある。
 本実施形態では、このような問題点に鑑みて、磁界検出素子131からの検出信号を処理する上記A相パルス信号生成部141と、磁界検出素子132からの検出信号を処理する上記B相パルス信号生成部142とが、以下のように構成されている。
   (1-4-1.A相パルス信号生成部)
 以下、図7を参照しつつ、上記A相パルス信号生成部141の構成の一例について説明する。
 図7に示すように、A相パルス信号生成部141は、オフセット信号付与部410a,410bと、差動増幅器411a,411bと、A/D変換器412a,412bと、メモリ413と、オフセット信号生成部414と、D/A変換器415a,415bと、多回転信号生成部416とを有する。
 オフセット信号付与部410aは、差動増幅器411aへの2つの入力ラインの少なくとも1つに配置されている。そして、オフセット信号付与部410aは、磁界検出素子131の2つの検出信号の一方の検出信号SG1aを含む複数の信号の少なくとも1つの信号に対し、該少なくとも1つの信号を所定量オフセットさせるオフセット信号を付与する。本実施形態では、オフセット信号付与部410aは、検出信号SG1aが流れる差動増幅器411aの非反転入力(+)側への入力ラインに配置されている。そして、オフセット信号付与部410aは、検出信号SG1aに対し、該検出信号SG1aを所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG1aに含まれるオフセット成分を除去又は低減するように補正する)オフセット信号SG7aを付与する。これにより、例えばエンコーダ100の外部からの漏洩磁束による検出信号SG1aのオフセットを相殺することが可能となる。
 なお、オフセット信号付与部410aは、差動増幅器411aの非反転入力(+)側への入力ラインに代えて又は加えて、基準電圧(この例では対地電圧)信号SG0aが流れる反転入力(-)側への入力ラインに配置されてもよい。そして、オフセット信号付与部410aは、検出信号SG1aに対しオフセット信号SG7aを付与するのに代えて又は加えて、基準電圧信号SG0aに対し、該基準電圧信号SG0aを所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG1aに含まれるオフセット成分を除去又は低減するようにしきい値を変更する)オフセット信号を付与してもよい。但し、説明の便宜上、以下では、オフセット信号付与部410aが、差動増幅器411aの非反転入力(+)側への入力ラインに配置され、検出信号SG1aに対しオフセット信号SG7aを付与する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号付与部410aは、磁界検出素子131から検出信号SG1aを取得する。また、D/A変換器415aによりオフセット信号SG7aが出力されている場合には、オフセット信号付与部410aは、オフセット信号SG7aを取得する。この場合には、オフセット信号付与部410aは、取得した検出信号SG1aに対し、取得したオフセット信号SG7aを付与し、付与後(つまり検出信号SG1aを所定量オフセット後の)の検出信号SG2aを出力する。一方、D/A変換器415aによりオフセット信号SG7aが出力されていない場合には、オフセット信号付与部410aは、取得した検出信号SG1aと等しい検出信号SG2aを出力する。
 一方、オフセット信号付与部410bは、差動増幅器411bへの2つの入力ラインの少なくとも1つに配置されている。そして、オフセット信号付与部410bは、磁界検出素子131の2つの検出信号の他方の検出信号SG1bを含む複数の信号の少なくとも1つの信号に対し、該少なくとも1つの信号を所定量オフセットさせるオフセット信号を付与する。本実施形態では、オフセット信号付与部410bは、検出信号SG1bが流れる差動増幅器411bの非反転入力(+)側への入力ラインに配置されている。そして、オフセット信号付与部410bは、検出信号SG1bに対し、該検出信号SG1bを所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG1bに含まれるオフセット成分を除去又は低減するように補正する)オフセット信号SG7bを付与する。これにより、例えばエンコーダ100の外部からの漏洩磁束による検出信号SG2aのオフセットを相殺することが可能となる。
 なお、オフセット信号付与部410bは、差動増幅器411bの非反転入力(+)側への入力ラインに代えて又は加えて、基準電圧(この例では対地電圧)信号SG0bが流れる反転入力(-)側への入力ラインに配置されてもよい。そして、オフセット信号付与部410bは、検出信号SG1bに対しオフセット信号SG7bを付与するのに代えて又は加えて、基準電圧信号SG0bに対し、該基準電圧信号SG0bを所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG1bに含まれるオフセット成分を除去又は低減するようにしきい値を変更する)オフセット信号を付与してもよい。但し、説明の便宜上、以下では、オフセット信号付与部410bが、差動増幅器411bの非反転入力(+)側への入力ラインに配置され、検出信号SG1bに対しオフセット信号SG7bを付与する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号付与部410bは、磁界検出素子131から検出信号SG1bを取得する。また、D/A変換器415bによりオフセット信号SG7bが出力されている場合には、オフセット信号付与部410bは、オフセット信号SG7bを取得する。この場合には、オフセット信号付与部410bは、取得した検出信号SG1bに対し、取得したオフセット信号SG7bを付与し、付与後(つまり検出信号SG1bを所定量オフセット後の)の検出信号SG2bを出力する。一方、D/A変換器415bによりオフセット信号SG7bが出力されていない場合には、オフセット信号付与部410bは、取得した検出信号SG1bと等しい検出信号SG2bを出力する。
 なお、オフセット信号付与部410a,410bは、第1オフセット信号付与部の一例に相当する。
 差動増幅器411aは、例えばオペアンプにより構成されている。この差動増幅器411aは、オフセット信号付与部410aから検出信号SG2aを取得すると共に、上記基準電圧信号SG0aを取得する。そして、差動増幅器411aは、取得した検出信号SG2aと基準電圧信号SG0aとの差分を所定の差動利得で増幅し、増幅後の検出信号SG3aを出力する。
 一方、差動増幅器411bもまた、例えばオペアンプにより構成されている。この差動増幅器411bは、オフセット信号付与部410bから検出信号SG2bを取得すると共に、上記基準電圧信号SG0bとを取得する。そして、差動増幅器411bは、取得した検出信号SG2bと基準電圧信号SG0bとの差分を所定の差動利得で増幅し、増幅後の検出信号SG3bを出力する。
 A/D変換器412aは、所定のタイミングにおいて、差動増幅器411aから検出信号SG3aを取得し、該検出信号SG3aをアナログ-デジタル変換し、変換後の検出信号SG4aを出力する。A/D変換器412aにより出力された検出信号SG4aは、メモリ413に記録される。
 一方、A/D変換器412bは、所定のタイミングにおいて、差動増幅器411bから検出信号SG3bを取得し、該検出信号SG3bをアナログ-デジタル変換し、変換後の検出信号SG4bを出力する。A/D変換器412bにより出力された検出信号SG4bもまた、メモリ413に記録される。
 なお、A/D変換器412a,412bは、入力部の一例に相当する。
 オフセット信号生成部414は、磁界検出素子131の検出信号を含む複数の信号の少なくとも1つの信号を所定量オフセットさせるオフセット信号を生成するタイミングにおいて、該オフセット信号を生成する。上述の通り、磁界検出素子131は、一方が他方を反転させた2つの検出信号SG1a,SG1bを出力する。従って、オフセット信号生成部414は、磁界検出素子131の2つの検出信号SG1a,SG1bの一方を正側、他方を負側にオフセットさせる2つのオフセット信号SG6a,SG6bを生成する。つまり、オフセット信号生成部414は、第1オフセット信号生成部の一例に相当する。
 この際、オフセット信号生成部414は、適宜のメモリに記録されたオフセット量の設定値(パラメータ)に基づいて、オフセット信号SG6a,SG6bによるオフセット量を設定してもよい。但し、本実施形態では、オフセット信号生成部414が、メモリ413に所定のタイミングで記録された検出信号SG4a,SG4bに基づいて、オフセット信号SG6a,SG6bによるオフセット量を設定する場合について説明する。
 この場合、上記A/D変換器412a,412bは、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態と、該漏洩磁束の影響がある状態とにおいて、差動増幅器411a,411bから検出信号SG3a,SG3bを取得し、検出信号SG4a,SG4bを出力する。この結果、上記メモリ413には、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態における検出信号SG4a,SG4bと、該漏洩磁束の影響がある状態における検出信号SG4a,SG4bとが記録される。
 すなわち、オフセット信号生成部414は、オフセット量設定部4141と、信号生成部4142とを備える。
 オフセット量設定部4141は、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態でメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bと、該漏洩磁束の影響がある状態でメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bとを取得する。そして、オフセット量設定部4141は、取得した、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態における検出信号SG4aと、該漏洩磁束の影響がある状態における検出信号SG4aとの差分(つまり漏洩磁束によるオフセット量)に基づいて、オフセット信号SG6aによるオフセット量を設定する。また、オフセット量設定部4141は、取得した、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態における検出信号SG4bと、該漏洩磁束の影響がある状態における検出信号SG4bとの差分(つまり漏洩磁束によるオフセット量)に基づいて、オフセット信号SG6bによるオフセット量を設定する。これにより、エンコーダ100の外部からの漏洩磁束による検出信号SG2a,SG2bのオフセットの相殺効果をより高めること可能となる。
 ここで、本実施形態では、上述の通りモータMとエンコーダ100との間に無励磁作動型のブレーキ200が配置されている。このため、ブレーキ200の作動時(=無励磁状態)は、エンコーダ100に漏洩磁束の影響が無い状態とも言え、ブレーキ200の解放時(=励磁状態)は、エンコーダ100に漏洩磁束の影響がある状態とも言える。従って、本実施形態では、上記A/D変換器412a,412bは、ブレーキ200の作動時と、ブレーキ200の解放時とにおいて、差動増幅器411a,411bから検出信号SG3a,SG3bを取得し、検出信号SG4a,SG4bを出力する。この結果、上記メモリ413には、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4a,SG4bと、ブレーキ200の解放時における検出信号SG4a,SG4bとが記録される。
 そして、オフセット量設定部4141は、ブレーキ200の作動時にメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bと、ブレーキ200の解放時にメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bとを取得する。そして、オフセット量設定部4141は、取得した、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4aと、ブレーキ200の解放時における検出信号SG4aとの差分に基づいて、オフセット信号SG6aによるオフセット量を設定する。また、オフセット量設定部4141は、取得した、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4bと、ブレーキ200の解放時における検出信号SG4bとの差分に基づいて、オフセット信号SG6bによるオフセット量を設定する。これにより、ブレーキ200からの漏洩磁束による検出信号SG2a,SG2bのオフセットの相殺効果をより高めること可能となる。
 またここで、上述のようにブレーキ200を解放した場合には、解放前(作動時)と解放後(解放時)とでモータMの位置が変動するおそれがある。そこで本実施形態では、上記A/D変換器412a,412bは、ブレーキ200の作動時と、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態とにおいて、差動増幅器411a,411bから検出信号SG3a,SG3bを取得し、検出信号SG4a,SG4bを出力する。この結果、上記メモリ413には、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4a,SG4bと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG4a,SG4bとが記録される。
 そして、オフセット量設定部4141は、ブレーキ200の作動時にメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態でメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bとを取得する。そして、オフセット量設定部4141は、取得した、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4aと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG4aとの差分に基づいて、オフセット信号SG6aによるオフセット量を設定する。また、オフセット量設定部4141は、取得した、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4bと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG4bとの差分に基づいて、オフセット信号SG6bによるオフセット量を設定する。これにより、オフセット信号SG6a,SG6bによるオフセット量の設定精度を高めること可能となる。
 なお、オフセット量設定部4141がオフセット信号によるオフセット量を設定する際に用いる検出信号SG4a,SG4bは、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態のものと、該漏洩磁束の影響がある状態のものとであれば、特に限定されるものではない。但し、説明の便宜上、以下では、オフセット量設定部4141がオフセット信号によるオフセット量を設定する際に用いる検出信号SG4a,SG4bが、ブレーキ200の作動時のものと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態のものである場合について説明する。
 信号生成部4142は、オフセット量設定部4141が設定したオフセット信号SG6aによるオフセット量の設定値に基づいて、オフセット信号SG6bを出力する。また、信号生成部4142は、オフセット量設定部4141が設定したオフセット信号SG6bによるオフセット量に基づいて、オフセット信号SG6bを出力する。
 D/A変換器415aは、信号生成部4142からオフセット信号SG6aを取得し、該オフセット信号SG6aをデジタル-アナログ変換し、変換後のオフセット信号SG7aを出力する。これにより、上記オフセット信号付与部410aは、D/A変換器415aからオフセット信号SG7aを取得し、検出信号SG1aに対しオフセット信号SG7aを付与可能となるので、上記付与後の検出信号SG2aを出力可能となる。
 一方、D/A変換器415bは、信号生成部4142からオフセット信号SG6bを取得し、該オフセット信号SG6bをデジタル-アナログ変換し、変換後のオフセット信号SG7bを出力する。これにより、上記オフセット信号付与部410bは、D/A変換器415bからオフセット信号SG7bを取得し、検出信号SG1bに対しオフセット信号SG7bを付与可能となるので、上記付与後の検出信号SG2bを出力可能となる。
 多回転信号生成部416は、上記A相パルス信号aを生成するタイミングにおいて、磁界検出素子131の検出信号SG1a,SG1bを含む複数の信号に基づいて、A相パルス信号aを出力する。この際、多回転信号生成部416は、少なくとも1つの信号に対しオフセット信号が付与された後の上記複数の信号に基づいて、A相パルス信号aを出力する。具体的には、多回転信号生成部416は、差動増幅器411aから、上記付与後の検出信号SG2aに基づく検出信号SG3aを取得すると共に、差動増幅器411bから、上記付与後の検出信号SG2bに基づく検出信号SG3bを取得する。そして、多回転信号生成部416は、取得した2つの検出信号SG3a,SG3bの差分に基づいて、A相パルス信号aを出力する。つまり、多回転信号生成部416は、第1多回転信号生成部の一例に相当する。このようにA相パルス信号aを差動出力とすることで、出力感度を増幅することが可能となり、耐ノイズ性も向上可能となる。より具体的には、多回転信号生成部416は、例えばコンパレータ等の比較器により構成されている。そして、多回転信号生成部416は、上記取得した2つの検出信号SG3a,SG3bを比較し、比較結果に基づいて、A相パルス信号aを出力する。
 上記A相パルス生成部141のオフセット信号付与部410a,410b、オフセット信号生成部414、及び多回転信号生成部416は、それぞれ、図示しないCPUが実行するプログラムにより実装されている。なお、これらオフセット信号付与部410a,410b、オフセット信号生成部414、及び多回転信号生成部416は、それぞれ、その一部又は全部がASICやFPGA、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
 なお、以上説明した図7に示すA相パルス生成部141の各構成の切り分けは、あくまで一例であって、上記以外の切り分けであってもよい。
   (1-4-2.B相パルス信号生成部)
 次に、図7を参照しつつ、上記B相パルス信号生成部142の構成の一例について説明する。
 図7に示すように、B相パルス生成部142は、上記A相パルス生成部141と同様の処理を行う。但し、A相パルス生成部141は、磁界検出素子131の2つの検出信号SG1a,SG1bを処理対象とし、最終的にA相パルス信号aを出力するが、B相パルス生成部142は、磁界検出素子132の2つの検出信号を処理対象とし、最終的にB相パルス信号bを出力する。
 このB相パルス生成部142は、オフセット信号付与部420a,420bと、差動増幅器421a,421bと、A/D変換器422a,422bと、メモリ423と、オフセット量設定部4241及び信号生成部4242を備えたオフセット信号生成部424と、D/A変換器425a,425bと、多回転信号生成部426とを有する。なお、B相パルス生成部142の各構成の機能は、上記A相パルス生成部141側の対応する構成の機能と同様であるので、説明を省略する。つまり、オフセット信号付与部420a,420bは、第1オフセット信号付与部の一例に相当する。また、A/D変換器422a,422bは、入力部の一例に相当する。また、オフセット信号生成部424は、第1オフセット信号生成部の一例に相当する。また、多回転信号生成部426は、第1多回転信号生成部の一例に相当する。
 上記B相パルス生成部142のオフセット信号付与部420a,420b、オフセット信号生成部424、及び多回転信号生成部426は、それぞれ、CPUが実行するプログラムにより実装されている。なお、これらオフセット信号付与部420a,420b、オフセット信号生成部424、及び多回転信号生成部426は、それぞれ、その一部又は全部がASICやFPGA、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
  (1-5.サーボシステムの運転方法)
 次に、図8を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムSの運転方法の一例について説明する。
 図8において、このフローに示す処理は、例えばサーボシステムSの各構成の電源投入により開始される。なお、この時点では、励磁コイル210に通電されておらず無励磁状態となるので、ブレーキ200は、シャフトSHの制動を行うように作動する。
 まず、ステップS10で、エンコーダ100が、この時点、つまりブレーキ200の作動時において、磁界検出素子131,132の検出信号を計測し、記録する。すなわち、制御部140のA相パルス信号生成部141におけるA/D変換器412a,412bが、差動増幅器411a,411bから取得した検出信号SG3a,SG3bをアナログ-デジタル変換し、変換後の検出信号SG4a,SG4bをメモリ413に記録する。また、制御部140のB相パルス信号生成部142も、上記A相パルス信号生成部141と同様の処理を行う。
 そして、ステップS20で、制御装置CTが、モータMをサーボロックする。
 その後、ステップS30で、制御装置CTが、励磁コイル210に通電してブレーキ200を励磁状態とし、ブレーキ200をシャフトSHの制動から解放する。
 そして、ステップS40で、エンコーダ100が、この時点、つまり、モータMがサーボロックされ、且つ、ブレーキ200が解放された状態において、上記ステップS10と同様にして、磁界検出素子131,132の検出信号を計測し、記録する。
 その後、ステップS50で、エンコーダ100が、上記ステップS10で記録された検出信号と、上記ステップS40で記録された検出信号との差分に基づいて、オフセット量を設定する。すなわち、制御部140のA相パルス信号生成部141におけるオフセット信号生成部414が、メモリ413から取得した、上記ステップS10で記録された検出信号SG4aと、上記ステップS40で記録された検出信号SG4aとの差分に基づいて、オフセット信号SG6aによるオフセット量を設定する。そして、A相パルス信号生成部141における信号生成部4142が、上記設定されたオフセット信号SG6aによるオフセット量に基づいて、オフセット信号SG6bを生成し、D/A変換器415aに出力する。その後、D/A変換器415aが、信号生成部4142から取得したオフセット信号SG6aをデジタル-アナログ変換し、変換後のオフセット信号SG7aをオフセット信号付与部410aに出力する。また、制御部140のB相パルス信号生成部142も、上記A相パルス信号生成部141と同様の処理を行う。
 そして、ステップS60で、制御装置CTが、モータMのサーボロックを解除してモータMを駆動制御する。
 その後、ステップS70で、エンコーダ100の制御部140における絶対位置信号生成部144が、前述のようにして絶対位置信号dを生成する。
 そして、ステップS80で、エンコーダ100の制御部140におけるA相パルス信号生成部141及びB相パルス信号生成部142が、A相パルス信号a及びB相パルス信号bを生成する。すなわち、A相パルス信号生成部141は、磁界検出素子131の検出信号SG1a,SG1bに対しオフセット信号SG7a,SG7bを付与することで、検出信号SG1a,SG1bを、上記ステップS50で設定したオフセット量だけオフセットさせつつ、A相パルス信号aを生成する。また、B相パルス信号生成部142は、上記A相パルス信号生成部141と同様の処理を行って、B相パルス信号bを生成する。
 その後、ステップS90で、エンコーダ100の制御部140におけるカウンタ143が、上記ステップS80で生成されたA相パルス信号a及びB相パルス信号bを取得し、これらA相パルス信号a及びB相パルス信号bに基づいて、多回転信号cを生成する。
 そして、ステップS100で、エンコーダ100の制御部140における位置データ生成部145が、上記ステップS70で生成された絶対位置信号dと、上記ステップS90で生成された多回転信号cとを取得する。そして、位置データ生成部145は、取得した絶対位置信号d及び多回転信号cに基づいて、位置データを生成し、制御装置CTに出力する。その後、ステップS70に移り、同様の手順を繰り返す。
 なお、以上説明した図8に示すフローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また、時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更可能である。
  (1-6.本実施形態による効果の例)
 以上説明した本実施形態に係るエンコーダ100のA相パルス信号生成部141では、多回転信号生成部416が、磁界検出素子131の検出信号SG1a,SG1bに基づいて、磁石MGの1回転で1周期となるA相パルス信号aを生成する。このとき、例えばエンコーダ100の外部からの漏洩磁束が磁界検出素子131に及んだ場合、磁界検出素子131の検出信号SG1a,SG1bにオフセットが生じる等の影響が出る場合がある。そこで本実施形態では、オフセット信号生成部414が検出信号SG1a,SG1bを所定量オフセットさせるオフセット信号SG6a,SG6bを生成し、オフセット信号付与部410a,410bが検出信号SG1a,SG1bに対しオフセット信号SG7a,SG7bを付与する。そして、多回転信号生成部416は、検出信号SG1a,SG1bに対しオフセット信号SG7a,SG7bが付与された後の検出信号SG3a,SG3bに基づいて、A相パルス信号aを生成する。これにより、漏洩磁束による検出信号SG1a,SG1bのオフセットを相殺することが可能となるので、例えばエンコーダ100の外部からの漏洩磁束による影響を低減することができる。なお、B相パルス信号生成部141についても同様である。
 また、本実施形態では特に、A相パルス信号生成部141では、オフセット量設定部4141が、エンコーダ100に外部からの漏洩磁束の影響が無い状態でメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bと、漏洩磁束の影響がある状態でメモリ413に記録された検出信号SG4a,SG4bとの差分に基づいて、オフセット信号SG6a,SG6bによるオフセット量を設定する。これにより、漏洩磁束による検出信号SG1a,SG1bのオフセットの相殺効果をより高めることができるので、エンコーダ100の外部からの漏洩磁束による影響をより低減することができる。なお、B相パルス信号生成部141についても同様である。
 また、本実施形態では特に、A相パルス信号生成部141では、磁界検出素子131が、一方が他方を反転させた2つの検出信号SG1a,SG1bを出力する。そして、多回転信号生成部416が、2つの検出信号SG1a,SG1bの差分に基づいて、A相パルス信号aを生成する。このようにA相パルス信号aを差動出力とすることで、出力感度を増幅することができ、耐ノイズ性も向上できる。また、このような磁界検出素子131は、エンコーダ100の外部からの漏洩磁束の影響を受けた場合、一方の検出信号が負側、他方の検出信号が正側にオフセットする。そこで本実施形態では、オフセット信号生成部414が、2つの検出信号SG1a,SG1bの一方を正側、他方を負側にオフセットさせる2つのオフセット信号SG6a,SG6bを生成する。そして、オフセット信号付与部410a,410bが、2つの検出信号SG1a,SG1bのそれぞれに対し、2つのオフセット信号SG7a,SG7bの対応する方を付与する。そして、多回転信号生成部416は、2つのオフセット信号SG7a,SG7bの対応する方がそれぞれ付与された後の2つの検出信号SG3a,SG3bの差分に基づいて、A相パルス信号aを生成する。これにより、漏洩磁束による2つの検出信号SG1a,SG1bのオフセットを効果的に相殺することができる。なお、B相パルス信号生成部141についても同様である。
 また、本実施形態に係るサーボモータSMは特に、モータMと、モータMの位置を検出するエンコーダ100とを有する。これにより、モータMからの漏洩磁束による影響を低減することができるサーボモータSMを実現できる。
 また、本実施形態に係るサーボモータSMは特に、モータMとエンコーダ100との間に配置された無励磁作動型のブレーキ200を有する。この場合、前述の通りブレーキ200側から漏洩磁束が生じ易い。そして、モータMの駆動時(つまりブレーキ200の解放時)にブレーキ200の励磁コイル210が励磁されるので、エンコーダ100への影響が大きくなる。このようなブレーキ200を備えたサーボモータSMにおいて、漏洩磁束の影響を低減する対策として、シャフトSHのブレーキ200部分に弱磁性金属を用いた圧接シャフトを用いることが考えられる。しかしながら、圧接シャフトは通常のシャフトに比べて強度上の信頼性が低く、且つ、製造コストが高いという問題がある。本実施形態によれば、上述のようにしてエンコーダ100側で漏洩磁束の影響を低減することができるので、圧接シャフトを使用せずに済む。これにより、サーボモータSMの信頼性を高め、コストを低減できる。
 また、本実施形態に係るサーボシステムSは特に、モータMと、モータMの位置を検出するエンコーダ100と、モータMとエンコーダ100との間に配置された無励磁作動型のブレーキ200と、ブレーキ200及びモータMを制御する制御装置CTとを備える、これにより、ブレーキ200からの漏洩磁束によるエンコーダ100への影響を低減することができるサーボシステムSを実現できる。
 また、本実施形態に係るサーボシステムSでは特に、制御装置CTが、モータMをサーボロックしてブレーキ200を解放し、サーボロックを解除してモータMを駆動制御する。そして、A相パルス信号生成部141では、オフセット量設定部4141が、ブレーキ200の作動時に記録された検出信号SG4a,SG4bと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態で記録された検出信号SG4a,SG4bとの差分に基づいて、オフセット信号SG6a,SG6bによるオフセット量を設定する。これにより、ブレーキ200からの漏洩磁束による検出信号SG1a,SG1bのオフセットの相殺効果をより高めることができるので、ブレーキ200からの漏洩磁束による影響をより低減することができる。また、ブレーキ200を解放する前にモータMをサーボロックし、その状態で検出信号SG4a,SG4bを記録する。これにより、ブレーキ200を解放することによるモータMの位置変動を防止でき、オフセット量の設定精度を高めることができる。その結果、漏洩磁束の影響の低減効果をより高めることができる。なお、B相パルス信号生成部141についても同様である。
 <2.第2実施形態>
 次に、第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態では、主として上記第1実施形態と異なる部分について説明する。また、上記第1実施形態と実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
  (2-1.A相パルス信号生成部)
 以下、図9を参照しつつ、本実施形態に係るA相パルス信号生成部の構成の一例について説明する。
 図9に示すように、A相パルス信号生成部141’は、オフセット信号付与部410a’,410b’と、差動増幅器411a,411bと、A/D変換器412aと、メモリ413と、オフセット信号生成部414’と、多回転信号生成部416とを有する。
 オフセット信号付与部410a’は、差動増幅器411aへの2つの入力ラインの少なくとも1つに配置されている。そして、オフセット信号付与部410a’は、磁界検出素子131の一方の検出信号SG1aを含む複数の信号の少なくとも1つの信号に対し、オフセット信号を付与する。本実施形態では、オフセット信号付与部410a’は、検出信号SG1aが流れる差動増幅器411aの非反転入力(+)側への入力ラインに配置されている。そして、オフセット信号付与部410a’は、検出信号SG1aに対し、前述のオフセット信号SG7aを付与する。
 なお、オフセット信号付与部410a’は、差動増幅器411aの非反転入力(+)側への入力ラインに代えて又は加えて、前述の基準電圧信号SG0aが流れる反転入力(-)側への入力ラインに配置されてもよい。そして、オフセット信号付与部410a’は、検出信号SG1aに対しオフセット信号SG7aを付与するのに代えて又は加えて、基準電圧信号SG0aに対し、該基準電圧信号SG0aを所定量オフセットさせるオフセット信号を付与してもよい。但し、説明の便宜上、以下では、オフセット信号付与部410a’が、差動増幅器411aの非反転入力(+)側への入力ラインに配置され、検出信号SG1aに対しオフセット信号SG7aを付与する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号付与部410a’は、磁界検出素子131から検出信号SG1aを取得する。また、後述のスイッチ部4143によりオフセット信号SG7aが出力されている場合には、オフセット信号付与部410a’は、オフセット信号SG7aを取得する。この場合には、オフセット信号付与部410a’は、取得した検出信号SG1aに対し、取得したオフセット信号SG7aを付与し、付与後の検出信号SG2aを出力する。一方、スイッチ部4143によりオフセット信号SG7aが出力されていない場合には、オフセット信号付与部410a’は、取得した検出信号SG1aと等しい検出信号SG2aを出力する。
 一方、オフセット信号付与部410b’は、差動増幅器411bへの2つの入力ラインの少なくとも1つに配置されている。そして、オフセット信号付与部410b’は、磁界検出素子131の他方の検出信号SG1bを含む複数の信号の少なくとも1つの信号に対し、オフセット信号を付与する。本実施形態では、オフセット信号付与部410b’は、検出信号SG1bが流れる差動増幅器411bの非反転入力(+)側への入力ラインに配置されている。そして、オフセット信号付与部410b’は、検出信号SG1bに対し、前述のオフセット信号SG7bを付与する。
 なお、オフセット信号付与部410b’は、差動増幅器411bの非反転入力(+)側への入力ラインに代えて又は加えて、前述の基準電圧信号SG0bが流れる反転入力(-)側への入力ラインに配置されてもよい。そして、オフセット信号付与部410b’は、検出信号SG1bに対しオフセット信号SG7bを付与するのに代えて又は加えて、基準電圧信号SG0bに対し、該基準電圧信号SG0bを所定量オフセットさせるオフセット信号を付与してもよい。但し、説明の便宜上、以下では、オフセット信号付与部410b’が、差動増幅器411bの非反転入力(+)側への入力ラインに配置され、検出信号SG1bに対しオフセット信号SG7bを付与する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号付与部410b’は、磁界検出素子131から検出信号SG1bを取得する。また、後述のスイッチ部4143によりオフセット信号SG7bが出力されている場合には、オフセット信号付与部410b’は、オフセット信号SG7bを取得する。この場合には、オフセット信号付与部410b’は、取得した検出信号SG1bに対し、取得したオフセット信号SG7bを付与し、付与後の検出信号SG2bを出力する。一方、スイッチ部4143によりオフセット信号SG7bが出力されていない場合には、オフセット信号付与部410b’は、取得した検出信号SG1bと等しい検出信号SG2bを出力する。
 なお、オフセット信号付与部410a’,410b’は、第1オフセット信号付与部の一例に相当する。
 差動増幅器411a,411b及びA/D変換器412aは、上記第1実施形態と同様である。すなわち、A/D変換器412aは、前述のブレーキ200の作動時と、前述のモータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態とにおいて、差動増幅器411aから検出信号SG3aを取得し、前述の検出信号SG4aを出力する。この結果、メモリ413には、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4aと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG4aとが記録される。
 オフセット信号生成部414’は、磁界検出素子131の2つの検出信号SG1a,SG1bの一方を正側、他方を負側にオフセットさせる2つのオフセット信号SG7a,SG7bを生成する。つまり、オフセット信号生成部414’は、第1オフセット信号生成部の一例に相当する。
 この際、オフセット信号生成部414’は、適宜のメモリに記録されたオフセット量の設定値(パラメータ)に基づいて、オフセット信号SG7a,SG7bによるオフセット量の絶対値を設定してもよい。但し、本実施形態では、オフセット信号生成部414’が、ブレーキ200の作動時にメモリ413に記録された検出信号SG4aと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態でメモリ413に記録された検出信号SG4aとに基づいて、オフセット信号SG7a,SG7bによるオフセット量の絶対値を設定する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号生成部414’は、オフセット量設定部4141’と、スイッチ部4143とを備える。
 オフセット量設定部4141’は、ブレーキ200の作動時にメモリ413に記録された検出信号SG4aと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態でメモリ413に記録された検出信号SG4aとを取得する。そして、オフセット量設定部4141’は、取得した、ブレーキ200の作動時における検出信号SG4aと、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG4aとの差分(つまり漏洩磁束によるオフセット量)を算出する。その後、オフセット量設定部4141’は、算出した差分に基づいて、オフセット信号SG7a,SG7bによるオフセット量の絶対値を設定する。
 スイッチ部4143は、例えばアナログスイッチにより構成されている。このスイッチ部4143は、オフセット量設定部4141’が算出した上記差分の符号(正号であるか負号であるか)と、オフセット量設定部4141’が設定したオフセット量の絶対値とに基づいて、オフセット信号SG6a,SG6bの正負の対応関係を反対に切り替えつつ、オフセット信号SG6a,SG6bを出力する。例えば、上記差分の符号が正号であった場合には、正のオフセット信号SG6a及び負のオフセット信号SG7aが出力され、上記差分の符号が負号であった場合には、負のオフセット信号SG6a及び正のオフセット信号SG7aが出力される。これにより、上記オフセット信号付与部410a’は、スイッチ部4143からオフセット信号SG7aを取得し、検出信号SG1aに対しオフセット信号SG7aを付与可能となるので、上記付与後の検出信号SG2aを出力可能となる。また、上記オフセット信号付与部410b’は、スイッチ部4143からオフセット信号SG7bを取得し、検出信号SG1bに対しオフセット信号SG7bを付与可能となるので、上記付与後の検出信号SG2aを出力可能となる。
 多回転信号生成部416は、上記第1実施形態と同様である。
 上記A相パルス生成部141’のオフセット信号付与部410a’,410b’、オフセット信号生成部414’、及び多回転信号生成部416は、それぞれ、CPUが実行するプログラムにより実装されている。なお、これらオフセット信号付与部410a’,410b’、オフセット信号生成部414’、及び多回転信号生成部416は、それぞれ、その一部又は全部がASICやFPGA、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
 なお、以上説明した図9に示すA相パルス生成部141’の各構成の切り分けは、あくまで一例であって、上記以外の切り分けであってもよい。
  (2-2.B相パルス信号生成部)
 次に、図9を参照しつつ、本実施形態に係るB相パルス信号生成部の構成の一例について説明する。
 図9に示すように、B相パルス生成部142’は、上記A相パルス生成部141’と同様の処理を行う。但し、A相パルス生成部141’は、磁界検出素子131の2つの検出信号SG1a,SG1bを処理対象とし、最終的にA相パルス信号aを出力するが、B相パルス生成部142’は、磁界検出素子132の2つの検出信号を処理対象とし、最終的にB相パルス信号bを出力する。
 このB相パルス生成部142’は、オフセット信号付与部420a’,420b’と、差動増幅器421a,421bと、A/D変換器422aと、メモリ423と、オフセット量設定部4241’及びスイッチ部4243を備えたオフセット信号生成部424’と、多回転信号生成部426とを有する。なお、B相パルス生成部142’の各構成の機能は、上記A相パルス生成部141’側の対応する構成の機能と同様であるので、説明を省略する。つまり、オフセット信号付与部420a’,420b’は、第1オフセット信号付与部の一例に相当する。
 上記B相パルス生成部142’のオフセット信号付与部420a’,420b’、オフセット信号生成部424’、及び多回転信号生成部426は、それぞれ、CPUが実行するプログラムにより実装されている。なお、これらオフセット信号付与部420a’,420b’、オフセット信号生成部424’、及び多回転信号生成部426は、それぞれ、その一部又は全部がASICやFPGA、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
  (2-3.本実施形態による効果の例)
 以上説明した本実施形態では、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、次のような効果を得ることができる。すなわち、エンコーダ100に影響を及ぼす外部からの漏洩磁束の向きが、使用環境に応じて反対となる場合がある。例えば、サーボモータSMにエンコーダ100が備えられた場合において、ブレーキ200の励磁コイル210の巻き方向が使用環境に応じて反対となる場合等である。本実施形態に係るA相パルス信号生成部141’では、オフセット信号生成部414’が、2つのオフセット信号SG7a,SG7bの正負の対応関係を反対に切り替えるように構成されたスイッチ部4143を有する。これにより、漏洩磁束の向きに応じて2つのオフセット信号SG7a,SG7bの正負の対応関係を切り替えることができるので、使用環境に容易に対応することが可能となり、エンコーダ100の汎用性を高めることができる。なお、B相パルス信号生成部142’についても同様である。
 <3.第3実施形態>
 次に、第3実施形態について説明する。なお、第3実施形態では、主として上記第1実施形態と異なる部分について説明する。また、上記第1実施形態と実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
 上記第1及び第2実施形態では、磁気センサ130として、一方が他方を反転させた2つの検出信号をそれぞれ出力する2つの磁界検出素子131,132を使用する場合について説明した。本実施形態では、磁気センサ130として、1つの検出信号を出力する2つの磁気抵抗素子133,134(後述の図10参照)を使用する場合について説明する。つまり、2つの磁気抵抗素子133は、第2磁気センサの一例に相当する。
 磁気抵抗素子133,134は、前述の磁石MGの上面における水平方向(回転軸心AXに垂直な方向)の磁界を検出する。なお、磁気抵抗素子133,134としては、磁石MGの上面における水平方向の磁界を検出可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えばMR素子が使用される。この例では、磁気抵抗素子133,134は、バイアス磁石(図示省略)を内蔵している。
  (3-1.A相パルス信号生成部)
 以下、図10を参照しつつ、本実施形態に係るA相パルス信号生成部の構成の一例について説明する。
 図10に示すように、A相パルス信号生成部141”は、オフセット信号付与部410”と、差動増幅器411”と、A/D変換器412”と、メモリ413と、オフセット信号生成部414”と、D/A変換器415”と、多回転信号生成部416”とを有する。
 オフセット信号付与部410”は、差動増幅器411”への2つの入力ラインの少なくとも1つに配置されている。そして、オフセット信号付与部410”は、磁気抵抗素子133の検出信号SG8を含む複数の信号の少なくとも1つの信号に対し、オフセット信号を付与する。本実施形態では、オフセット信号付与部410”は、検出信号SG9が流れる差動増幅器411”の非反転入力(+)側への入力ラインに配置されている。そして、オフセット信号付与部410”は、検出信号SG8に対し、該検出信号SG8を所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG8に含まれるオフセット成分を除去又は低減するように補正する)オフセット信号SG13を付与する。
 なお、オフセット信号付与部410”は、差動増幅器411”の非反転入力(+)側への入力ラインに代えて又は加えて、基準電圧(この例では対地電圧)信号SG0が流れる反転入力(-)側への入力ラインや、多回転信号生成部416”における後述の検出信号SG10が流れる非反転入力(+)側への入力ライン、基準電圧信号SG14が流れる反転入力(-)側への入力ラインに配置されてもよい。そして、オフセット信号付与部410”は、検出信号SG8に対しオフセット信号SG13を付与するのに代えて又は加えて、基準電圧信号SG0に対し、該基準電圧信号SG0を所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG8に含まれるオフセット成分を除去又は低減するようにしきい値を変更する)オフセット信号を付与してもよい。あるいは、オフセット信号付与部410”は、検出信号SG10に対し、該検出信号SG10を所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG10に含まれるオフセット成分を除去又は低減するように補正する)オフセット信号を付与してもよい。あるいは、オフセット信号付与部410”は、基準電圧信号SG14に対し、該基準電圧信号SG14を所定量オフセットさせる(つまり検出信号SG10に含まれるオフセット成分を除去又は低減するようにしきい値を変更する)オフセット信号を付与してもよい。但し、説明の便宜上、以下では、オフセット信号付与部410”が、差動増幅器411”の非反転入力(+)側への入力ラインに配置され、検出信号SG8に対しオフセット信号SG13を付与する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号付与部410”は、磁気抵抗素子133から検出信号SG8を取得する。また、D/A変換器415”によりオフセット信号SG13が出力されている場合には、オフセット信号付与部410”は、オフセット信号SG13を取得する。この場合には、オフセット信号付与部410”は、取得した検出信号SG8に対し、取得したオフセット信号SG13を付与し、付与後(つまり検出信号SG8を所定量オフセット後の)の検出信号SG9を出力する。一方、D/A変換器415”によりオフセット信号SG13が出力されていない場合には、オフセット信号付与部410”は、取得した検出信号SG8と等しい検出信号SG9を出力する。
 なお、オフセット信号付与部410”は、第2オフセット信号付与部の一例に相当する。
 差動増幅器411”は、オフセット信号付与部410”から検出信号SG9を取得すると共に、上記基準電圧信号SG0を取得する。そして、差動増幅器411”は、取得した検出信号SG9と基準電圧信号SG0との差分を所定の差動利得で増幅し、増幅後の検出信号SG10を出力する。
 A/D変換器412”は、所定のタイミングにおいて、差動増幅器411”から検出信号SG10を取得し、該検出信号SG10をアナログ-デジタル変換し、変換後の検出信号SG11を出力する。A/D変換器412”により出力された検出信号SG11は、メモリ413に記録される。具体的には、A/D変換器412”は、前述のブレーキ200の作動時と、前述のモータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態とにおいて、差動増幅器411”から検出信号SG10を取得し、検出信号SG11を出力する。この結果、メモリ413には、ブレーキ200の作動時における検出信号SG11と、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG11とが記録される。
 オフセット信号生成部414”は、磁気抵抗素子133の検出信号を含む複数の信号の少なくとも1つの信号を所定量オフセットさせるオフセット信号を生成するタイミングにおいて、該オフセット信号を生成する。上述の通り、磁気抵抗素子133は、1つの検出信号SG8を出力する。従って、オフセット信号生成部414”は、磁気抵抗素子133の検出信号及び基準電圧信号の少なくとも一方をオフセットさせるオフセット信号を生成する。つまり、オフセット信号生成部414”は、第2オフセット信号生成部の一例に相当する。本実施形態では、オフセット信号生成部414”が、磁気抵抗素子133の検出信号SG8をオフセットさせるオフセット信号SG13を生成する場合について説明する。
 この際、オフセット信号生成部414”は、適宜のメモリに記録されたオフセット量の設定値(パラメータ)に基づいて、オフセット信号SG12によるオフセット量を設定してもよい。但し、本実施形態では、オフセット信号生成部414”が、ブレーキ200の作動時にメモリ413に記録された検出信号SG11と、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態でメモリ413に記録された検出信号SG11とに基づいて、オフセット信号SG12によるオフセット量を設定する場合について説明する。
 すなわち、オフセット信号生成部414”は、オフセット量設定部4141”と、信号生成部4142”とを備える。
 オフセット量設定部4141”は、ブレーキ200の作動時にメモリ413に記録された検出信号SG11と、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態でメモリ413に記録された検出信号SG11とを取得する。そして、オフセット量設定部4141”は、取得した、ブレーキ200の作動時における検出信号SG11と、モータMがサーボロックされ且つブレーキ200が解放された状態における検出信号SG11との差分(つまり漏洩磁束によるオフセット量)に基づいて、オフセット信号SG12よるオフセット量を設定する。
 信号生成部4142”は、オフセット量設定部4141”が設定したオフセット信号SG12によるオフセット量の設定値に基づいて、オフセット信号SG12を出力する。
 D/A変換器415”は、信号生成部4142”からオフセット信号SG12を取得し、該オフセット信号SG12をデジタル-アナログ変換し、変換後のオフセット信号SG13を出力する。これにより、上記オフセット信号付与部410”は、D/A変換器415”からオフセット信号SG13を取得し、検出信号SG8に対しオフセット信号SG13を付与可能となるので、上記付与後の検出信号SG9を出力可能となる。
 多回転信号生成部416”は、前述のA相パルス信号aを生成するタイミングにおいて、磁気抵抗素子133の検出信号SG8を含む複数の信号に基づいて、A相パルス信号aを出力する。この際、多回転信号生成部416”は、少なくとも1つの信号に対しオフセット信号が付与された後の上記複数の信号に基づいて、A相パルス信号aを出力する。具体的には、多回転信号生成部416”は、例えばコンパレータ等の比較器により構成されている。そして、多回転信号生成部416”は、差動増幅器411”から、上記付与後の検出信号SG9に基づく検出信号SG10を取得すると共に、基準電圧信号SG14を取得する。その後、多回転信号生成部416は、取得した検出信号SG10及び基準電圧信号SG14を比較し、比較結果に基づいて、A相パルス信号aを出力する。つまり、多回転信号生成部416は、第2多回転信号生成部の一例に相当する。
 上記A相パルス信号生成部141”のオフセット信号付与部410”、オフセット信号生成部414”、及び多回転信号生成部416”は、それぞれ、CPUが実行するプログラムにより実装されている。なお、これらオフセット信号付与部410”、オフセット信号生成部414”、及び多回転信号生成部416”は、それぞれ、その一部又は全部がASICやFPGA、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
 なお、以上説明した図10に示すA相パルス生成部141”の各構成の切り分けは、あくまで一例であって、上記以外の切り分けであってもよい。
  (3-2.B相パルス信号生成部)
 次に、図10を参照しつつ、本実施形態に係るB相パルス信号生成部の構成の一例について説明する。
 図10に示すように、B相パルス生成部142”は、上記A相パルス生成部141”と同様の処理を行う。但し、A相パルス生成部141”は、磁気抵抗素子133の1つの検出信号SG8を処理対象とし、最終的にA相パルス信号aを出力するが、B相パルス生成部142”は、磁気抵抗素子134の1つの検出信号を処理対象とし、最終的にB相パルス信号bを出力する。
 このB相パルス生成部142”は、オフセット信号付与部420”と、差動増幅器421”と、A/D変換器422”と、メモリ423と、オフセット量設定部4241”及び信号生成部4242”を備えたオフセット信号生成部424”と、D/A変換器425”と、多回転信号生成部426”とを有する。なお、B相パルス生成部142”の各構成の機能は、上記A相パルス生成部141”側の対応する構成の機能と同様であるので、説明を省略する。つまり、オフセット信号付与部420”は、第2オフセット信号付与部の一例に相当する。また、オフセット信号生成部424”は、第2オフセット信号生成部の一例に相当する。また、多回転信号生成部416”は、第2多回転信号生成部の一例に相当する。
 上記B相パルス信号生成部142”のオフセット信号付与部420”、オフセット信号生成部424”、及び多回転信号生成部426”は、それぞれ、CPUが実行するプログラムにより実装されている。なお、これらオフセット信号付与部420”、オフセット信号生成部424”、及び多回転信号生成部426”は、それぞれ、その一部又は全部がASICやFPGA、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。
  (3-3.本実施形態による効果の例)
 以上説明した本実施形態では、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、磁気抵抗素子133が1つの検出信号SG8を出力する。そして、A相パルス信号生成部141”では、オフセット信号生成部414”が、検出信号SG8をオフセットさせるオフセット信号SG12を生成し、オフセット信号付与部410”が、検出信号SG8に対しオフセット信号SG13を付与する。そして、多回転信号生成部416”は、検出信号SG8に対しオフセット信号SG13が付与された検出信号SG10と基準電圧信号SG14とを比較して、A相パルス信号aを生成する。これにより、漏洩磁束による検出信号SG8のオフセットの影響を相殺することが可能となるので、例えばエンコーダ100の外部からの漏洩磁束による影響を低減することができる。なお、B相パルス信号生成部142”についても同様である。
 <4.変形例等>
 以上、添付図面を参照しながら各実施形態について詳細に説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどが行われた後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。
 すなわち、上記第1及び第2実施形態では、磁気センサ130として2つの磁界検出素子131,132を使用した場合、上記第3実施形態では、磁気センサ130として2つの磁気抵抗素子133,134を使用した場合を例にとって説明した。しかしながら、磁気センサ130としては、上記の例に限定されるものではない。例えば、磁気センサ130として、1つ以上の磁界検出素子と1つ以上の磁気抵抗素子とを組み合わせて使用してもよい。また、磁気センサ130として、1つの磁界検出素子のみ又は1つの磁気抵抗素子のみを使用してもよい。あるいは、磁気センサ130として、磁界検出素子や磁気抵抗素子以外のものを使用してもよい。
 また、以上の説明における「垂直」とは、厳密な意味での平行ではない。すなわち、「垂直」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」という意味である。
 また、以上の説明における「平行」とは、厳密な意味での平行ではない。すなわち、「平行」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に平行」という意味である。
 また、以上の説明における「一致」「等しい」「均等」とは、厳密な意味ではない。すなわち、「一致」「等しい」「均等」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され「実質的に一致」「実質的に等しい」「実質的に均等」という意味である。
 また、図7、図9、及び図10中に示す矢印は、信号の流れの一例を示すものであり、信号の流れ方向を限定するものではない。
 また、以上既に述べた以外にも、上記各実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。
 その他、一々例示はしないが、上記各実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
 100    エンコーダ
 130    磁気センサ
 131    磁界検出素子(第1磁気センサの一例)
 132    磁界検出素子(第1磁気センサの一例)
 133    磁気抵抗素子(第2磁気センサの一例)
 134    磁気抵抗素子(第2磁気センサの一例)
 200    ブレーキ
 410a,410b    オフセット信号付与部(第1オフセット信号付与部の一例)
 410a’,410b’   オフセット信号付与部(第1オフセット信号付与部の一例)
 410”   オフセット信号付与部(第2オフセット信号付与部の一例)
 412a,412b    A/D変換器(入力部の一例)
 412”   A/D変換器(入力部の一例)
 413    メモリ
 414    オフセット信号生成部(第1オフセット信号生成部の一例)
 414’   オフセット信号生成部(第1オフセット信号生成部の一例)
 414”   オフセット信号生成部(第2オフセット信号生成部の一例)
 416    多回転信号生成部(第1多回転信号生成部の一例)
 416”   多回転信号生成部(第2多回転信号生成部の一例)
 420a,420b    オフセット信号付与部(第1オフセット信号付与部の一例)
 420a’,420b’   オフセット信号付与部(第1オフセット信号付与部の一例)
 420”   オフセット信号付与部(第2オフセット信号付与部の一例)
 422a,422b    A/D変換器(入力部の一例)
 422”   A/D変換器(入力部の一例)
 423    メモリ
 424    オフセット信号生成部(第1オフセット信号生成部の一例)
 424’   オフセット信号生成部(第1オフセット信号生成部の一例)
 424”   オフセット信号生成部(第2オフセット信号生成部の一例)
 426    多回転信号生成部(第1多回転信号生成部の一例)
 426”   多回転信号生成部(第2多回転信号生成部の一例)
 4141   オフセット量設定部
 4141’  オフセット量設定部
 4141”  オフセット量設定部
 4143   スイッチ部
 4241   オフセット量設定部
 4241’  オフセット量設定部
 4241”  オフセット量設定部
 4243   スイッチ部
 AX     回転軸心
 CT     制御装置
 M      モータ
 MG     磁石
 S      サーボシステム
 SM     サーボモータ(エンコーダ付モータの一例)

Claims (10)

  1.  回転軸心周りに回転される磁石と、
     前記磁石が発生する磁気を検出するように構成された磁気センサと、
     前記磁気センサの検出信号を含む複数の信号に基づいて、前記磁石の1回転で1周期となる多回転信号を生成するように構成された多回転信号生成部と、を有するエンコーダであって、
     前記複数の信号の少なくとも1つを所定量オフセットさせるオフセット信号を生成するように構成されたオフセット信号生成部と、
     前記複数の信号の少なくとも1つに対し前記オフセット信号を付与するように構成されたオフセット信号付与部と、を有し、
     前記多回転信号生成部は、
     少なくとも1つに対し前記オフセット信号が付与された後の複数の信号に基づいて、前記多回転信号を生成するように構成される、エンコーダ。
  2.  前記検出信号を入力するように構成された入力部と、
     前記入力部で入力した前記検出信号を記録するように構成されたメモリと、を更に有し、
     前記オフセット信号生成部は、
     前記エンコーダに外部からの漏洩磁束の影響が無い状態で前記メモリに記録された前記検出信号と、前記漏洩磁束の影響がある状態で前記メモリに記録された前記検出信号との差分に基づいて、前記オフセット信号によるオフセット量を設定するように構成されたオフセット量設定部を有する、請求項1に記載のエンコーダ。
  3.  前記磁気センサは、
     一方が他方を反転させた2つの前記検出信号を出力するように構成された第1磁気センサを有し、
     前記オフセット信号生成部は、
     前記2つの検出信号の一方を正側、他方を負側にオフセットさせる2つの前記オフセット信号を生成するように構成された第1オフセット信号生成部を有し、
     前記オフセット信号付与部は、
     前記2つの検出信号のそれぞれに対し前記2つのオフセット信号の対応する方を付与するように構成された第1オフセット信号付与部を有し、
     前記多回転信号生成部は、
     前記2つのオフセット信号の対応する方がそれぞれ付与された後の2つの検出信号の差分に基づいて、前記多回転信号を生成するように構成された第1多回転信号生成部を有する、請求項1又は2に記載のエンコーダ。
  4.  前記第1オフセット信号生成部は、
     前記2つのオフセット信号の正負の対応関係を反対に切り替えるように構成されたスイッチ部を有する、請求項3に記載のエンコーダ。
  5.  前記磁気センサは、
     1つの前記検出信号を出力するように構成された第2磁気センサを有し、
     前記オフセット信号生成部は、
     前記検出信号及び基準電圧信号の少なくとも一方をオフセットさせる前記オフセット信号を生成するように構成された第2オフセット信号生成部を有し、
     前記オフセット信号付与部は、
     前記検出信号及び前記基準電圧信号の少なくとも一方に対し前記オフセット信号を付与するように構成された第2オフセット信号付与部を有し、
     前記多回転信号生成部は、
     少なくとも一方に対し前記オフセット信号が付与された前記検出信号と前記基準電圧信号とを比較し、前記多回転信号を生成するように構成された第2多回転信号生成部を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のエンコーダ。
  6.  モータと、
     前記モータの回転位置及び回転速度の少なくとも一方を検出するように構成された請求項1~5のいずれか1項に記載のエンコーダと、を有する、エンコーダ付モータ。
  7.  前記モータと前記エンコーダとの間に配置された無励磁作動型のブレーキを有し、
     前記オフセット信号生成部のオフセット量設定部は、
     前記ブレーキの作動時に記録された前記検出信号と、前記ブレーキの解放時に記録された前記検出信号との差分に基づいて、前記オフセット信号によるオフセット量を設定するように構成される、請求項6に記載のエンコーダ付モータ。
  8.  モータと、
     前記モータの回転位置及び回転速度の少なくとも一方を検出するように構成された請求項1~5のいずれか1項に記載のエンコーダと、
     前記モータと前記エンコーダとの間に配置された無励磁作動型のブレーキと、
     前記ブレーキ及び前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備える、サーボシステム。
  9.  前記制御装置は、
     前記モータをサーボロックして前記ブレーキを解放し、前記サーボロックを解除して前記モータを駆動制御するように構成され、
     前記オフセット信号生成部のオフセット量設定部は、
     前記ブレーキの作動時に記録された前記検出信号と、前記モータが前記サーボロックされ且つ前記ブレーキが解放された状態で記録された前記検出信号との差分に基づいて、前記オフセット信号によるオフセット量を設定するように構成される、請求項8に記載のサーボシステム。
  10.  モータと、
     前記モータの回転軸心周りに回転される磁石、前記磁石が発生する磁気を検出するように構成された磁気センサ、前記磁気センサの検出信号を含む複数の信号に基づいて、前記磁石の1回転で1周期となる多回転信号を生成するように構成された多回転信号生成部を備えたエンコーダと、
     前記モータと前記エンコーダとの間に配置された無励磁作動型のブレーキと、
     前記ブレーキ及び前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備えたサーボシステムの運転方法であって、
     前記ブレーキの作動時に前記検出信号を記録することと、
     前記モータをサーボロックして前記ブレーキを解放することと、
     前記モータが前記サーボロックされ且つ前記ブレーキが解放された状態で前記検出信号を記録することと、
     記録された複数の前記検出信号の差分に基づいてオフセット量を設定することと、
     前記サーボロックを解除して、前記複数の信号の少なくとも1つを前記設定されたオフセット量だけオフセットさせつつ、前記モータを駆動することと、を有する、サーボシステムの運転方法。
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