JP2018132432A - Encoder device, driving device, stage device, and robot device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置に関する。 The present invention relates to an encoder device, a drive device, a stage device, and a robot device.
回転軸の回転の数を区別する多回転型のエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている(例えば、下記の特許文献1参照)。
A multi-rotation type encoder device that distinguishes the number of rotations of a rotary shaft is mounted on various devices such as a robot device (see, for example,
本発明の第1の態様に従えば、移動体の位置情報を検出する位置検出部と、位置検出部に対して相対移動する磁石と、位置検出部の少なくとも一部を支持する支持部材と、支持部材に形成された孔部に少なくとも一部が配置され、磁石が形成する磁界の変化によって電気信号を発生する信号発生部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a position detection unit that detects position information of the moving body, a magnet that moves relative to the position detection unit, a support member that supports at least a part of the position detection unit, An encoder device is provided that includes a signal generation unit that is arranged at least partially in a hole formed in a support member and generates an electrical signal by a change in a magnetic field formed by a magnet.
本発明の第2の態様に従えば、移動体の位置情報を検出する位置検出部と、位置検出部に対して相対移動する磁石と、位置検出部を支持し、位置検出部の検出結果を処理する処理基板と、処理基板に形成された空間に少なくとも一部が配置され、磁石が形成する磁界の変化によって検出信号を発生する信号発生部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the position detection unit that detects the position information of the moving body, the magnet that moves relative to the position detection unit, the position detection unit is supported, and the detection result of the position detection unit is obtained. An encoder device is provided that includes a processing substrate to be processed, and a signal generation unit that generates at least a part of a space formed in the processing substrate and generates a detection signal by a change in a magnetic field formed by a magnet.
本発明の第3の態様に従えば、第1の態様または第2の態様のエンコーダ装置と、移動体に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a driving device including the encoder device according to the first or second aspect and a driving unit that supplies a driving force to the moving body.
本発明の第4の態様に従えば、第3の態様の駆動装置と、駆動装置によって移動するステージと、を備えるステージ装置が提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a stage apparatus including the driving device according to the third aspect and a stage moved by the driving device.
本発明の第5の態様に従えば、第3の態様の駆動装置と、駆動装置によって移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a robot apparatus including the driving device according to the third aspect and an arm that is moved by the driving device.
[第1実施形態]
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。このエンコーダ装置ECは、移動体(移動部材、回転部材)の位置情報(移動位置情報)を検出する。エンコーダ装置ECは、例えばロータリーエンコーダである。ロータリーエンコーダにおける移動体は、例えばモータM(動力供給部)の回転軸SFであり、移動体の移動は、例えば所定の軸まわりの回転である。また、移動体の位置情報は、例えば、回転軸SFの回転位置情報である。
[First Embodiment]
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an encoder device according to the present embodiment. The encoder device EC detects position information (moving position information) of a moving body (moving member, rotating member). The encoder device EC is, for example, a rotary encoder. The moving body in the rotary encoder is, for example, the rotation axis SF of the motor M (power supply unit), and the movement of the moving body is, for example, rotation around a predetermined axis. Further, the position information of the moving body is, for example, rotation position information of the rotation axis SF.
回転軸SFは、例えばモータMのシャフト(回転体、回転部材)であるが、モータMのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸(出力軸)であってもよい。エンコーダ装置ECが検出した回転位置情報は、モータ制御部MCに供給される。モータ制御部MCは、エンコーダ装置ECから供給された回転位置情報を使って、モータM(例、回転軸SF)の回転を制御する。なお、エンコーダ装置ECは、例えば1次元や2次元などのリニアエンコーダでもよく、リニアモータ、平面モータなどの動力駆動部における移動体の位置情報を検出してもよい。 The rotating shaft SF is, for example, a shaft (rotating body or rotating member) of the motor M, and is connected to the shaft of the motor M via a power transmission unit such as a transmission and connected to a load (output shaft). ). The rotational position information detected by the encoder device EC is supplied to the motor control unit MC. The motor control unit MC controls the rotation of the motor M (for example, the rotation axis SF) using the rotation position information supplied from the encoder device EC. The encoder device EC may be, for example, a one-dimensional or two-dimensional linear encoder, and may detect position information of a moving body in a power driving unit such as a linear motor or a planar motor.
エンコーダ装置ECは、位置検出部1と、電力供給部2とを備える。位置検出部1は、回転軸SFの回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ECは、例えば、多回転アブソリュートエンコーダである。エンコーダ装置ECは、回転軸SFの回転の数を示す多回転情報、及び1回転未満の角度位置(回転角)を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出可能である。位置検出部1は、多回転情報検出部1A、及び角度検出部1Bを備える。角度検出部1Bは、回転軸SFの角度位置を検出する。多回転情報検出部1Aは、回転軸SFの多回転情報を検出する。
The encoder device EC includes a
エンコーダ装置ECは、エンコーダ装置ECで消費される電力の供給元が異なる通常状態とバックアップ状態とのそれぞれにおいて、回転軸SFの回転位置情報を検出する。例えば、位置検出部1の少なくとも一部(例、多回転情報検出部1A、角度検出部1B)は、通常状態において、第1電源PW1から供給される電力によって回転軸SFの回転位置情報を検出する。
The encoder device EC detects rotational position information of the rotating shaft SF in each of a normal state and a backup state in which the power supply sources consumed by the encoder device EC are different. For example, at least a part of the position detection unit 1 (for example, the multi-rotation
第1電源PW1は、例えば、エンコーダ装置ECが搭載される装置(例、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置)の主電源である。上記の通常状態は、第1電源PW1の電力が投入されている状態、第1電源PW1がオンになっている状態、エンコーダ装置ECが搭載される装置に対して第1電源PW1から電力が供給されている状態、及びエンコーダ装置ECに対して第1電源PW1から電力が供給されている状態の少なくとも1つを含む。 The first power supply PW1 is, for example, a main power supply of a device (eg, drive device, stage device, robot device) on which the encoder device EC is mounted. In the normal state, the power of the first power supply PW1 is turned on, the first power supply PW1 is turned on, and power is supplied from the first power supply PW1 to the device on which the encoder device EC is mounted. And at least one of a state in which power is supplied from the first power supply PW1 to the encoder device EC.
例えば、第1電源PW1は、通常状態において、回転軸SFの駆動に消費される電力、及び位置検出部1の検出動作(例、角度位置情報や多回転情報を算出して検出する動作など)に消費される電力を供給する。位置検出部1の少なくとも一部は、第1電源PW1から電力供給を受けて回転軸SFの回転位置情報を検出する。モータ制御部MCは、位置検出部1の検出結果に基づいて、第1電源PW1からの電力を調整してモータMに供給することで、回転軸SFの回転を制御する。
For example, the first power supply PW1 is, in a normal state, power consumed for driving the rotation axis SF and a detection operation of the position detection unit 1 (for example, an operation for calculating and detecting angular position information and multi-rotation information). Supply the power consumed. At least a part of the
位置検出部1の少なくとも一部(例、多回転情報検出部1A)は、通常状態とは異なるバックアップ状態において、第1電源PW1とは異なる第2電源(例、電力供給部2)から供給される電力によって動作可能である。上記のバックアップ状態は、例えば、第1電源PW1からの電力供給が遮断された状態、第1電源PW1の電力が投入されていない状態、第1電源PW1がオフになっている状態、エンコーダ装置ECが搭載される装置に対して第1電源PW1から電力が供給されていない状態、エンコーダ装置ECに対して第1電源PW1から電力が供給されていない状態の少なくとも1状態を含む。
At least a part of the position detection unit 1 (eg, the multi-rotation
電力供給部2は、例えば、磁石3と、信号発生部4と、切替部5と、バッテリー6とを備える。電力供給部2は、例えば、バックアップ状態において、位置検出部1の少なくとも一部(例、多回転情報検出部1A)に対して断続的(選択的、間欠的)に電力を供給する。位置検出部1は、バックアップ状態において、電力供給部2から電力供給を受けて、回転軸SFの回転位置情報の少なくとも一部(例、多回転情報)を検出する。例えば、多回転情報検出部1Aは、第2電源(例、電力供給部2)から断続的に電力供給を受けて、多回転情報を断続的に検出する。バックアップ状態において多回転情報検出部1Aが検出した多回転情報は、例えば、第1電源PW1からの電力供給が開始されてバックアップ状態から通常状態に切り替わった際(例、駆動装置の起動時)に、モータ制御部MCによる回転軸SFの回転を制御に利用される。
The
多回転情報検出部1Aは、第1電源PW1から電力供給を受ける通常状態と、第2電源から電力供給を受けるバックアップ状態との各状態において、回転軸SFの多回転情報を検出する。例えば、エンコーダ装置ECは、第1電源PW1の電力の投入が停止された際に、通常状態からバックアップ状態に切り替わる。エンコーダ装置ECは、第1電源PW1の電力の投入が開始された際に、バックアップ状態から通常状態に切り替わる。エンコーダ装置ECが通常状態とバックアップ状態とで切り替わる際に、多回転情報検出部1Aは、多回転情報の検出を継続する(算出を継続する)。角度検出部1Bは、例えば、第1電源PW1からの電力供給が断たれたバックアップ状態において、角度情報を検出しない(算出しない)。例えば、第2電源は、バックアップ状態において角度検出部1Bに電力供給を行わない。角度検出部1Bは、例えば、バックアップ状態において電力供給が断たれた状態であり、角度位置情報を検出しない。
The multi-rotation
電力供給部2において、磁石3は、回転軸SFに連動して移動する。磁石3は、信号発生部4に対して相対移動する。例えば、磁石3は、移動体(例、回転軸SF)の移動(例、回転)によって、信号発生部4に対して相対移動(例、相対回転)する。信号発生部4は、磁石3との相対移動による磁界の変化によって検出信号が発生する。切替部5は、信号発生部4で発生した検出信号を制御信号に用いて、第2電源としてのバッテリー6から位置検出部1への電力の供給の有無を切替える。位置検出部1は、電力供給部2から電力の供給を受けて位置情報の検出を開始する。例えば、位置検出部1は、信号発生部4で発生した検出信号に基づいて電力供給部2から供給される電力によって、回転軸SFの回転位置情報を検出する。なお、位置検出部1は回転軸SFに固定されて回転軸SFに連動して移動してもよい。この場合、磁石3は位置検出部1に対して相対移動する。
In the
多回転情報検出部1Aは、例えば、磁気式の検出部であり、磁気によって多回転情報を検出する。多回転情報検出部1Aは、例えば、磁石3、磁気検出部10、処理部11、及び記憶部12を備える。多回転情報検出部1Aは、磁気式でなくてもよく、例えば光学式でもよい。
The multi-rotation
磁石3は、位置検出部1の少なくとも一部(例、磁気検出部10)に対して相対移動する。例えば、磁石3は、移動体(例、回転軸SF)の移動(例、回転)によって、位置検出部1に対して相対移動(例、相対回転)する。磁石3は、例えば、回転軸SFに固定されたスケールS(第1の回転体)に設けられる。スケールSが回転軸SFとともに回転するため、磁石3は回転軸SFと連動して回転する。磁気検出部10は回転軸SFの外部に固定される。磁石3および磁気検出部10は、回転軸SFの回転によって互いの相対位置(相対的な角度位置)が変化する。磁石3が形成する磁気検出部10上の磁界の強さおよび向きは、回転軸SFの回転によって変化する。
The
磁気検出部10は、磁石3が形成する磁界を検出する。磁気検出部10は、磁気センサ13および磁気センサ14を含む。例えば、磁気センサ13は、回転軸SFの回転方向において、信号発生部4に対して0°より大きく90°未満の角度位置で配置される。例えば、磁気センサ14は、回転軸SFの回転方向において、信号発生部4に対して90°より大きく180°未満の角度位置で配置される。
The
処理部11は、磁石3が形成する磁界を磁気検出部10が検出した結果に基づいて、回転軸SFの多回転情報を検出(算出)する。例えば、処理部11は、磁気センサ13の検出結果をA相信号に利用し、かつ磁気センサ14の検出結果をB相信号に利用して、多回転情報を検出する。処理部11は、例えば、多回転情報を処理する多回転処理部である。記憶部12は、処理部11からの位置情報(例、多回転情報)の記憶指令(データの書き込み指令)に基づいて、処理部11が検出して処理した位置情報を記憶する。なお、磁気検出部10がスケールSに設けられる場合、磁石3は、スケールSの外部に設けられてもよい。
The
角度検出部1Bは、光学式または磁気式のエンコーダであり、スケールSの一回転内の位置情報(角度位置情報、絶対又は相対位置情報)を検出する。本実施形態において、角度検出部1Bは、光学式のエンコーダである。角度検出部1Bは、スケールSのパターンニング情報を受光素子で読み取ることにより、回転軸SFの1回転以内の角度位置情報を検出する。角度検出部1Bが検出するスケールSのパターンニング情報は、例えば、スケールS上の透過パターン(例、スリット)又は反射パターン(例、反射膜)等による明暗のパターンである。角度検出部1Bは、多回転情報検出部1Aの検出対象と同じ回転軸SFの角度位置情報を検出する。
The
角度検出部1Bは、スケールS、照射部15、検出部16、及び処理部17を備える。スケールSは、回転軸SFに固定されている。スケールSは、インクリメンタルパターンINC及びアブソリュートパターンABSを含む。インクリメンタルパターンINC及びアブソリュートパターンABSは、例えば、スケールSにおいて磁石3と同じ側の面に設けられる。インクリメンタルパターンINC及びアブソリュートパターンABSは、例えば、回転軸SFに関する放射方向(例、径方向)において、磁石3の外側に配置される。アブソリュートパターンABSは、例えば、回転軸SFに関する放射方向(例、スケールSの径方向)において、インクリメンタルパターンINCの外側に配置される。
The
なお、インクリメンタルパターンINC及びアブソリュートパターンABSの一方または双方は、スケールSにおいて磁石3と同じ側の面又は反対側の面に設けられていてもよい。また、インクリメンタルパターンINC及びアブソリュートパターンABSの一方または双方は、磁石3の位置に対して内側と外側との少なくとも一方に設けられていてもよい。また、磁石3は、スケールSと別の部材に設けられてもよい。例えば、スケールSは、検出対象物(例、回転軸SF)に固定された第1の移動体(例、第1の回転体)であって、磁石3は、検出対象物に固定された第2の移動体(例、第2の回転体)に設けられてもよい。上記の第1の移動体は、第2の移動体と一体化(ユニット化)されてもよい。
One or both of the incremental pattern INC and the absolute pattern ABS may be provided on the same surface as the
照射部15(発光部)は、スケールSのインクリメンタルパターンINC及びアブソリュートパターンABSに光を照射する。照射部15は、例えば、LED(発光ダイオード)などの発光素子(例、固体光源)を含む。検出部16(センサ部、受光部)は、照射部15から照射されインクリメンタルパターンINCを経由した光、及び照射部15から照射されアブソリュートパターンABSを経由した光を検出する。照射部15は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子(例、光電変換素子)を含む。図1において、角度検出部1Bは反射型である。この場合、検出部16は、スケールSで反射した光を検出する。角度検出部1Bは透過型であってもよい。この場合、検出部16は、スケールSを透過した光を検出する。なお、本実施形態におけるスケールSは、例えば円板状の部材(例、ガラス製、金属製、樹脂製などの部材)である。
The irradiation unit 15 (light emitting unit) irradiates light to the incremental pattern INC and absolute pattern ABS of the scale S. The
検出部16は、検出結果を示す信号を処理部17へ供給する。処理部17は、検出部16の検出結果を使って、回転軸SFの角度位置を検出する。例えば、処理部17は、アブソリュートパターンABSからの光を検出した結果を使って第1分解能の角度位置情報を検出する。また、処理部17は、インクリメンタルパターンINCからの光を検出した結果を使って、第1分解能の角度位置情報に内挿演算を行うことにより、第1分解能よりも高い第2分解能の角度位置情報を検出する。
The
本実施形態において、エンコーダ装置ECは、合成部18および通信部19を備える。合成部18は、処理部17が検出した第2分解能の角度位置情報を取得する。また、合成部18は、多回転情報検出部1Aの記憶部12から回転軸SFの多回転情報を取得する。合成部18は、処理部17からの角度位置情報、及び多回転情報検出部1Aからの多回転情報を合成し、回転軸SFの回転位置情報を算出する。例えば、処理部17の検出結果がθ[rad]であり、多回転情報検出部1Aの検出結果がn回転である場合に、合成部18は、回転位置情報として(2π×n+θ)[rad]を算出する。回転位置情報は、多回転情報と、1回転未満の角度位置情報とを組にした情報でもよい。合成部18は、算出した回転位置情報を通信部19に送信する。
In the present embodiment, the encoder device EC includes a combining
通信部19(外部通信部、外部接続インターフェース)は、有線または無線によって、モータ制御部MCの通信部MC1と通信可能に接続されている。通信部19は、デジタル形式の回転位置情報を、モータ制御部MCの通信部MC1に供給する。モータ制御部MCは、角度検出部1Bの通信部19からの回転位置情報を適宜復号する。モータ制御部MCは、回転位置情報を使ってモータMへ供給される電力(駆動電力)を制御することにより、モータMの回転を制御する。
The communication unit 19 (external communication unit, external connection interface) is communicably connected to the communication unit MC1 of the motor control unit MC by wire or wireless. The
電力供給部2において、信号発生部4は、移動体(例、回転軸SF)の移動(例、回転)に伴う磁界の変化によって電気信号(検出信号)が発生する。信号発生部4は、例えば、回転軸SFの角度位置に応じて、電気信号を出力する。信号発生部4において発生する電気信号は、例えば、電力(電流、電圧)が時間変化する波形を含む。例えば、信号発生部4には、多回転情報検出部1Aが回転軸SFの多回転情報の検出に用いる磁石3が形成する磁界の変化によって、検出信号が発生する。信号発生部4は、回転軸SFの回転によって、磁石3との相対的な角度位置が変化するように、配置される。信号発生部4には、例えば、信号発生部4と磁石3との相対位置が所定の位置になった際に、パルス状の電気信号が発生する。
In the
信号発生部4で発生する電気信号は、位置検出部1の少なくとも一部(例、多回転情報検出部1A)の動作に用いられる。例えば、電力供給部2は、バックアップ状態において、信号発生部4で発生する電気信号を用いて、位置検出部1の動作に用いられる電力を供給する。例えば、位置検出部1(例、多回転情報検出部1A)は、バックアップ状態において、信号発生部4で発生する電気信号を用いて電力供給が開始されることによって、回転位置情報の検出動作を行う。
The electric signal generated by the
電力供給部2において、バッテリー6(電池)は、例えば、信号発生部4で発生する電気信号に応じて、位置検出部1で消費される電力の少なくとも一部を供給する。例えば、バッテリー6は、例えばボタン型電池、乾電池などの一次電池であるが、リチウムイオン二次電池などの二次電池でもよい。
In the
切替部5は、信号発生部4で発生した検出信号を制御信号に用いてバッテリー6から位置検出部1への電力の供給の有無を切り替える。例えば、切替部5は、信号発生部4で発生する電気信号のレベルが閾値以上になることでバッテリー6から位置検出部1への電力の供給を開始させる。例えば、切替部5は、信号発生部4で閾値以上の検出信号が発生することでバッテリー6から位置検出部1への電力の供給を開始させる。
The
また、切替部5は、信号発生部4で発生する電気信号のレベルが閾値未満になることでバッテリー6から位置検出部1への電力の供給を停止させる。例えば、切替部5は、信号発生部4で発生する検出信号が閾値未満になることでバッテリー6から位置検出部1への電力の供給を停止させる。例えば、第1電源PW1からの電力の供給が遮断された状態(バックアップ状態)において、信号発生部4にパルス状の電気信号が発生する場合、切替部5は、この電気信号のレベル(電位)がローレベルからハイレベルに立ち上がった際に、バッテリー6から位置検出部1への電力の供給を開始させ、この電気信号のレベル(電位)がローレベルへ変化してから所定の時間経過後に、バッテリー6から位置検出部1への電力の供給を停止させる。
Further, the
なお、電力供給部2は、信号発生部4で発生した電気信号の電圧をレギュレータなどで調整した電力を位置検出部1に供給してもよい。例えば、電力供給部2は、検出信号の電圧をレギュレータなどで調整した電力と、バッテリー6からの電力とを併用してあるいは切り替えて、位置検出部1に供給してもよい。また、電力供給部2は、バックアップ状態において、信号発生部4で発生した電気信号を用いないで、電力を供給してもよい。例えば、電力供給部2は、バックアップ状態において連続的に電力を供給してもよい。また、電力供給部2は、多回転情報検出部1A以外の部分(例、角度検出部1Bの少なくとも一部)に電力を供給してもよい。
The
図2は、第1実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。以下の説明において、図2などに示すXYZ直交座標系を適宜参照する。このXYZ直交座標系において、X方向およびY方向は、それぞれ回転軸SFに直交する方向である。また、Z方向は、回転軸SFに平行な方向である。また、X方向、Y方向、及びZ方向の各方向において、適宜、矢印と同じ側を+側(例、+X側)と称し、矢印と反対側を−側(例、−X側)と称する。 FIG. 2 is a diagram illustrating the encoder device according to the first embodiment. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. In this XYZ orthogonal coordinate system, the X direction and the Y direction are directions orthogonal to the rotation axis SF, respectively. The Z direction is a direction parallel to the rotation axis SF. Further, in each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the same side as the arrow is appropriately referred to as a + side (eg, + X side), and the opposite side of the arrow is referred to as a − side (eg, −X side). .
実施形態に係るエンコーダ装置ECは、固定部材21および支持部材22を備える。固定部材21は、例えば、円筒状の部材であり、図1のモータMにおける固定子側の部材(例、本体部BD)と固定される。モータMの本体部BDは、モータMにおける電機子(例、可動子)および磁石(例、固定子)を収容する。モータMにおける電機子は、回転軸SFと接続される。固定部材21は、例えば、その内部にスケールSを収容する。例えば、スケールSは、フランジ状の部材であり、その軸AXがベアリング23を介して固定部材21に支持される。回転軸SFは、その先端側(+Z側)が固定部材21の内部に挿入され、スケールSの軸AXと固定される。
The encoder device EC according to the embodiment includes a fixing
支持部材22は、移動体(例、回転軸SF)の移動方向(例、回転方向)に対する交差方向(例、Z方向)から見た場合に、磁石3と重なる位置に配置される。支持部材22は、回転軸SFの軸方向から見た場合(例、Z方向視)において、磁石3と重なっている。例えば、支持部材22は、回転軸SFと平行な方向において、磁石3から離れて配置される。支持部材22は、例えば、固定部材21の開口を塞ぐように配置される。支持部材22は、固定部材21に固定される。支持部材22は、固定部材21を介して、モータMの本体部BDに固定される。支持部材22および固定部材21は、例えば、外部と仕切られた空間を形成し、この空間にスケールSが収容される。
The
支持部材22は、例えば板状(例、円板状)である。支持部材22は、第1面22aおよび第2面22bを有する。支持部材22は、第1面22aがスケールSに対向するように配置される。第1面22aは、例えば、スケールSと平行に配置される。支持部材22は、第1面22aが磁石3と対向するように配置される。第2面22bは、第1面22aの反対側の面である。
The
支持部材22は、位置検出部1の少なくとも一部を支持する。支持部材22は、例えばプリント基板である。支持部材(例、処理基板)22の表面(例、第2面)には、例えば、配線、回路等が形成される。支持部材22は、例えば、位置検出部1において信号を処理する信号処理部(例、処理部11、記憶部12、処理部17、合成部18、通信部19)の少なくとも一部を支持する。位置検出部1の少なくとも一部は、例えば、第2面22bに設けられる。例えば、位置検出部1において上記の信号処理部は、信号を処理する回路(例、論理回路、演算回路)を含む。この回路は、支持部材22(例、プリント基板)の第2面22bに形成(例、実装、搭載)される。また、例えば、孔部24は、上記の信号処理部の回路が形成される第2面22b(例、回路形成面)に形成されてもよいし、回路形成面とは反対側の面(第1面22a)に形成されてもよい。
The
また、支持部材22は、例えば、照射部15、検出部16、及び磁気検出部10を支持する。照射部15、検出部16、及び磁気検出部10は、例えば、支持部材22の第1面22aに設けられる。なお、照射部15、検出部16、及び磁気検出部10の少なくとも一部は、支持部材22と別の部材(例、固定部材21)に支持されてもよい。支持部材22は、孔部24(例、貫通孔)を有する。孔部24は、第1面22a側に開いており、支持部材22に部材配置用の空間を形成している。信号発生部4は、その少なくとも一部が孔部24内に配置され、孔部24によって形成された空間に埋められている。
The
図3は、本実施形態に係る磁石、支持部材、信号発生部を示す図である。図3(A)は、支持部材22に対して磁石3と反対側(+Z側)から見た平面図である。磁石3は、例えば回転軸SFと同軸の円環状の部材である。磁石3の主面(表面および裏面)は、それぞれ、回転軸SFとほぼ垂直である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a magnet, a support member, and a signal generator according to the present embodiment. FIG. 3A is a plan view of the
磁石3は、例えば8極に着磁した永久磁石である。磁石3は、その内周側と外周側のそれぞれにおいて周方向にN極とS極が並んでおり、内周側と外周側とで位相が90°ずれている。磁石3において、内周側におけるN極とS極との境界は、外周側におけるN極とS極との境界と、周方向の位置(角度位置)がほぼ一致している。磁石3は、回転軸SFの周りで回転することによって、信号発生部4の位置に交流磁界を形成する。信号発生部4の位置に形成される磁界は、磁石3の回転に伴って、向きおよび強さが変化する。
The
図3(B)は、図3(A)のA1−A1線における断面図である。支持部材22は、例えばその少なくとも一部が支持部材22の孔部24の内側(支持部材22に形成された空間)に収容される。信号発生部4は、例えば、線形に設けられ、その少なくとも一部が支持部材22の孔部24に埋め込まれる。信号発生部4は、例えば、可撓性を有し、支持部材22に固定されて、支持部材22に支持される。例えば、信号発生部4は、第1面22aと平行な方向(例、X方向)において、孔部24の外側に張り出した端子25(例、外部端子、出力端子、接続端子)を備える。信号発生部4は、例えば、端子25が支持部材22の第1面22aに設けられた端子26(基板側端子)と接触した状態で、支持部材22に固定される。
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. For example, at least a part of the
なお、端子26は、第2面22b側に設けられてもよい。端子25と端子26とは、導電部材(例、配線、貫通電極)などによって電気的に接続されてもよい。上記の導電部材は、孔部24の内側を通って、端子25と端子26とを電気的に接続してもよい。上記の導電部材は、孔部24の内壁に形成された導電膜でもよい。また、上記の導電部材は、孔部24と別の貫通孔の内側を通って、端子25と端子26とを電気的に接続してもよい。また、端子26は、上記の導電部材(例、貫通電極)の少なくとも一部を含んでもよい。
Note that the terminal 26 may be provided on the
なお、信号発生部4は、その全体が孔部24の内側に収容されてもよい。また、信号発生部4は、孔部24内で支持部材22と固定されてもよい。例えば、信号発生部4は、信号発生部4と孔部24の内壁との間に接着剤などが埋め込まれて、支持部材22と固定されてもよい。また、図3(C)に示すように、信号発生部4は、その一部が磁石3と反対側(+Z側)において孔部24の外側に配置されてもよい。例えば、信号発生部4は、磁石3と反対側において、支持部材22の第2面22bよりも突出してもよい。また、孔部24は、+Z側に底や段差を有する凹部(窪み、溝部)でもよい。この場合、信号発生部4は、孔部24の底に固定されてもよい。孔部24(孔部による空間)は信号発生部4の形状に合わせて形成され、信号発生部4は孔部24に嵌め込まれて支持部材22に固定されてもよい。
The
なお、上記の凹部(空間)は、1枚の基板にエッチングなどで形成されてもよい。また、上記の凹部は、基板に設けられた貫通孔の一方の開口を塞ぐことで形成されてもよい。また、支持部材22は、例えば、貫通孔を有する第1基板と、この貫通孔を塞ぐように第1基板に重ねられた第2基板とを含んでもよい。この場合、第2基板の貫通孔を上記の凹部として利用可能である。
Note that the recess (space) may be formed on one substrate by etching or the like. Moreover, said recessed part may be formed by closing one opening of the through-hole provided in the board | substrate. Further, the
図4は、本実施形態に係る信号発生部4を示す図である。信号発生部4は、磁性体31、発電部33、及びケース34を備える。磁性体31は、磁力を感じる感磁性部である。磁性体31は、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤである。磁性体31には、磁石3の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ(ウィーガンド効果)が生じる。磁性体31は、円柱状の部材である。磁性体31は、その軸方向(Y方向)に交流磁界が印加され磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。図4(B)に示すように、磁石3と磁性体31との間の磁気回路35は、その一部が孔部24の内側(支持部材22に形成された空間)に形成される。磁性体31の少なくとも一部は、孔部24内(例、空間)に配置される。
FIG. 4 is a diagram showing the
発電部33は、磁性体31において発生する大バルクハウゼンジャンプに伴う電磁誘導によって、電気信号が発生する。発電部33は、例えば、高密度コイル(コイル部)を含む。発電部33は、例えば、磁性体31に巻き付けられて、配置される。発電部33には、磁性体31における磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。発電部33は、外部(例、図1の第1電源PW1)からの電力供給がなくても動作可能である。
The
発電部33には、例えば、磁性体31において発生する大バルクハウゼンジャンプによって、パルス状の電流(電気信号)が発生する。発電部33は、例えば、大バルクハウゼンジャンプを利用して正パルスや負パルス等の検出パルスを含む電気信号(検出信号)を出力可能である。発電部33に発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。発電部33に発生する電力(誘導電流)は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。
In the
ケース34は、磁性体31および発電部33を収容する。磁性体31は、例えば、ケース34に支持される。ケース34の少なくとも一部は、孔部24内に配置される。端子25(端子25a、端子25b)は、ケース34に設けられる。端子25aは、発電部33(例、高密度コイル)において電流が流れる経路(例、配線)の第1端と電気的に接続される。端子25bは、発電部33において電流が流れる経路の第2端と電気的に接続される。信号発生部4は、発生した電気信号を端子25aおよび端子25bを介して、外部へ出力可能である。
The
なお、上述の信号発生部4の構成は一例であり、その構成は適宜変更可能である。例えば、信号発生部4は、大バルクハウゼンジャンプ(ウィーガンド効果)を利用しない電磁誘導によって電力を発生してもよい。また、エンコーダ装置ECが備える信号発生部4の数は、2つ以上でもよい。また、信号発生部4の配置についても適宜変更可能である。
The configuration of the
次に、実施形態に係るエンコーダ装置ECの回路構成について説明する。図5は、本実施形態に係る位置検出部1(例、多回転情報検出部1A)および電力供給部2の回路構成を示す図である。電力供給部2は、整流スタック61、及び図1の切替部5としてレギュレータ63を備える。
Next, a circuit configuration of the encoder device EC according to the embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of the position detection unit 1 (eg, the multi-rotation
整流スタック61は、信号発生部4から流れる電流を整流する整流器である。整流スタック61の第1入力端子61aは、信号発生部4の端子25aと接続されている。整流スタック61の第2入力端子61bは、信号発生部4の端子25bと接続されている。整流スタック61の接地端子61gは、シグナルグランドSGと同電位が供給される接地線GLに接続されている。多回転情報検出部1Aの動作時に、接地線GLの電位は、回路60の基準電位になる。整流スタック61の出力端子61cは、レギュレータ63の制御端子63cに接続されている。
The
レギュレータ63は、このレギュレータ63のオン状態及びオフ状態に応じて、バッテリー6から位置検出部1へ供給される電力を調整する。レギュレータ63は、バッテリー6と位置検出部1との間の電力の供給経路に設けられるスイッチ(例、スイッチング素子64)を含む。レギュレータ63は、信号発生部4で発生する電気信号(検出信号)を制御信号(例、イネーブル信号)に用いてスイッチング素子64の動作を制御する。
The
レギュレータ63の入力端子63aは、バッテリー6に接続されている。レギュレータ63の出力端子63bは、電源線PLに接続されている。レギュレータ63の接地端子63gは、接地線GLに接続されている。レギュレータ63の制御端子63cはイネーブル端子であり、レギュレータ63は、制御端子63cに閾値以上の電圧が印加された状態で、出力端子63bの電位を所定電圧に維持する。レギュレータ63の出力電圧(上記の所定電圧)は、計数部67がCMOSなどで構成される場合に例えば3Vである。記憶部12の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値でもよいし、段階的に変化する電圧でもよい。
An
スイッチング素子64は、位置検出部1に電力を供給する回路60の導通と遮断とを切替える。回路60は、例えば、第2電源(例、バッテリー6)の第1電極(正極)と第2電極(負極)とを結ぶ電力の供給経路を構成し、電源線PLおよび接地線GLを含む。接地線GLは、例えば、バッテリー6の負極と接続され、その電位が回路60の基準電位となる。スイッチング素子64は、例えば、バッテリー6から回路60を介した位置検出部1への電力の供給の有無を切替える。
The switching
レギュレータ63は、信号発生部4から制御端子63cに供給される電気信号を制御信号(イネーブル信号)に用いて、スイッチング素子64の第1端子64aと第2端子64bとの間の導通状態(オン状態)と絶縁状態(オフ状態)とを切り替える。例えば、スイッチング素子64は、MOS、TFTなどを含み、第1端子64aと第2端子64bとはソース電極とドレイン電極であり、制御端子64cがゲート電極である。
The
スイッチング素子64は、信号発生部4で発生する電気信号(検出信号)によって生じる制御端子64cの電圧に基づき回路60を導通へ切替える。例えば、スイッチング素子64は、制御端子64cの電位が回路60の基準電位である状態で回路60を遮断している。また、スイッチング素子64は、制御端子64cの電圧が所定値以上になることで、第1端子64aと第2端子64bとの間が導通状態(オン状態)になる。回路60を導通へ切替える。第1端子64aと第2端子64bとの間がオン状態になると、バッテリー6から、電源線PLおよび接地線GLを介して回路60に電力が供給される。なお、電力供給部2は、レギュレータ63のオン状態及びオフ状態を取得する取得部を備えてもよい。
The switching
多回転情報検出部1Aは、図1に示した処理部11として、アナログコンパレータ65、アナログコンパレータ66、及び計数部67を含む。磁気センサ13および磁気センサ14は、それぞれ、回転軸SFを検出するセンサである。磁気センサ13および磁気センサ14は、回転軸SFに取り付けられた磁石3が形成する磁界を検出することで、回転軸SFを検出する。磁気センサ13および磁気センサ14は、それぞれ、バッテリー6から供給される電力を用いて、磁石3が形成する磁界を検出する。
The multi-rotation
磁気センサ13の電源端子13pは、電源線PLに接続されている。磁気センサ13の接地端子13gは、接地線GLに接続されている。磁気センサ13の出力端子13cは、アナログコンパレータ65の入力端子65aに接続されている。
The
アナログコンパレータ65は、磁気センサ13から出力される電圧を二値化する二値化部である。アナログコンパレータ65は、例えば比較器であり、磁気センサ13から出力される電圧を所定電圧と比較する。アナログコンパレータ65の電源端子65pは、電源線PLに接続されている。アナログコンパレータ65の接地端子65gは、接地線GLに接続されている。アナログコンパレータ65の出力端子65bは、計数部67の第1入力端子67aに接続されている。アナログコンパレータ65は、磁気センサ13の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からHレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からLレベルの信号を出力する。
The
磁気センサ14およびアナログコンパレータ66は、磁気センサ13およびアナログコンパレータ65と同様の構成である。磁気センサ14の電源端子14pは、電源線PLに接続されている。磁気センサ14の接地端子14gは、接地線GLに接続されている。磁気センサ14の出力端子14cは、アナログコンパレータ66の入力端子66aに接続されている。アナログコンパレータ66の電源端子66pは、電源線PLに接続されている。アナログコンパレータ66の接地端子66gは、接地線GLに接続されている。アナログコンパレータ66の出力端子66bは、計数部67の第2入力端子67bに接続されている。アナログコンパレータ66は、磁気センサ14の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からHレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子66bからLレベルの信号を出力する。
The
計数部67は、回転軸SFの多回転情報を、バッテリー6から供給される電力を用いて計数する。計数部67は、例えばCMOS論理回路などを含む。計数部67は、電源端子67pおよび接地端子67gを介して供給される電力を用いて動作する。計数部67の電源端子67pは、電源線PLに接続されている。計数部67の接地端子67gは、接地線GLに接続されている。計数部67は、第1入力端子67aを介して供給される電圧、及び第2入力端子67bを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。
The
記憶部12は、処理部11が検出した回転位置情報の少なくとも一部(例、多回転情報)を、バッテリー6から供給される電力を用いて記憶する(書き込み動作を行う)。記憶部12は、処理部11が検出した回転位置情報として、計数部67による計数の結果(多回転情報)を記憶する。記憶部12の電源端子14pは、電源線PLに接続されている。記憶部12の接地端子14gは、接地線GLに接続されている。記憶部12は、例えば不揮発性メモリを含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持可能である。なお、多回転情報検出部1Aは、レギュレータ63のオン状態及びオフ状態を取得する手段を備えてもよい。
The
本実施形態において、整流スタック61とレギュレータ63との間には、キャパシタ69が設けられている。キャパシタ69の第1電極69aは、整流スタック61とレギュレータ63の制御端子63cとを接続する信号線に接続されている。キャパシタ69の第2電極69bは、接地線GLに接続されている。このキャパシタ69は、例えば平滑キャパシタであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。キャパシタ69の定数は、例えば、処理部11により回転位置情報を検出して記憶部12に回転位置情報を書き込むまでの期間に、バッテリー6から処理部11および記憶部12への電力供給が維持されるように設定される。
In the present embodiment, a
本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、信号発生部4に電気信号が発生してから短時間のうちに、バッテリー6から多回転情報検出部1Aに電力が供給され、多回転情報検出部1Aがダイナミック駆動(間欠駆動)する。多回転情報の検出および書き込みの終了後は、多回転情報検出部1Aへの電源供給は絶たれるが、計数値は、記憶部12に格納されているので保持される。このようなシーケンスは、外部からの電力供給が絶たれた状態においても、磁石3上の所定位置が信号発生部4の近傍を通過するたびに繰り返される。記憶部12に記憶されている多回転情報は、例えば、次にモータMが起動される際にモータ制御部MCなどに読み出され、回転軸SFの初期位置などの算出に利用される。
In the encoder apparatus EC according to the present embodiment, power is supplied from the
本実施形態に係るエンコーダ装置ECは、信号発生部4(図4(B)参照)が少なくとも第1面22a又は第2面22bに設けられた支持部材22の孔部24の少なくとも一部(例、孔部24によって形成された空間の少なくとも一部など)に配置される。このような構成によって、エンコーダ装置ECは、磁石3と信号発生部4との間の回転軸SFの軸方向(例、Z方向)における距離が短くなるために、信号発生部4は、例えば、支持部材22の第2面22bに表面実装される場合と比較して、磁石3が形成する磁界を効率よく受けること、磁石3が形成する磁界の変化を精度よく検知することができる。信号発生部4が磁石3の磁界を精度よく検知することで、例えば、信号発生部4の誤動作(例、電気信号の誤発生、発生漏れ)が抑制される。位置検出部1は、信号発生部4において発生する電気信号を用いて動作し、例えば、信号発生部4の誤動作が抑制されることで、安定的に動作する。エンコーダ装置ECは、例えば、位置検出部1が安定的に動作することで、信頼性が高くなる。
In the encoder device EC according to the present embodiment, the signal generator 4 (see FIG. 4B) is at least a part of the
本実施形態において、エンコーダ装置ECは、信号発生部4で発生する電気信号に基づいて、位置検出部1(例、多回転情報検出部1A)で消費される電力の少なくとも一部をバッテリー6が供給するので、バッテリー6を長寿命にすることができる。また、エンコーダ装置ECは、バッテリー6のメンテナンス(例、交換)をなくしたり、メンテナンスの頻度を減らしたりすることができる。例えば、バッテリー6の寿命がエンコーダ装置ECの他の部分の寿命よりも長い場合、バッテリー6の交換を不要にすることもできる。
In the present embodiment, in the encoder device EC, the
また、ウィーガントワイヤ等の感磁性ワイヤを利用すると、磁石3の回転が極めて低速であっても、信号発生部4からパルス電流の出力が得られる。そのため、例えばモータMへ電力供給がなされていない状態などにおいて、回転軸SF(磁石3)の回転が極めて低速な場合にも、信号発生部4の出力を電気信号として利用できる。
Further, when a magnetosensitive wire such as a Wiegand wire is used, a pulse current output can be obtained from the
なお、多回転情報検出部1Aは、上記の実施形態において磁気式の検出部であるが、光学式(例、反射光又は透過光)の検出部であってもよい。この場合、多回転情報検出部1Aの一部は、角度検出部1Bと共用であってもよい。また、電力供給部2は、信号発生部4で発生する検出信号の電力を電源に用いてもよい。例えば、電力供給部2は、検出信号の電圧をレギュレータなどで所定電圧に調整し、検出信号の電力を位置検出部1に供給してもよい。また、上述の実施形態において、信号発生部4は、磁石3に対して所定の位置関係になった際に検出信号が発生する。エンコーダ装置EC(多回転情報検出部1A)は、信号発生部4を、回転軸SF(磁石3)の位置情報を検出するセンサとして備えてもよい。例えば、位置検出部1は、信号発生部4において発生した電気信号を、センサの検出結果として用いて位置情報を検出してもよい。
The multi-rotation
[第2実施形態]
第2実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図6は、本実施形態に係る支持部材、信号発生部を示す図である。図6(A)は、支持部材22に対して磁石3と反対側(+Z側)から見た平面図である。図6(B)は、図6(A)のA3−A3線における断面図である。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. FIG. 6 is a diagram illustrating a support member and a signal generation unit according to the present embodiment. FIG. 6A is a plan view seen from the side opposite to the magnet 3 (+ Z side) with respect to the
信号発生部4は、例えば、図4に示したケース34を備えていない。信号発生部4は、例えば、ケース34を介さず(ケース34を使わずに)に支持部材22に直接的に実装される。磁性体31の少なくとも一部は、支持部材22に対して磁石3と反対側(+Z側)に配置される。磁性体31は、その中央部が支持部材22の第2面上に配置される。支持部材22は、貫通型の孔部24aおよび孔部24bを有する。磁性体31の第1端部は、支持部材22の孔部24aに挿入されている。磁性体31の第2端部は、支持部材22の孔部24bに挿入されている。
For example, the
発電部33は、磁性体31に巻き付いた形で、磁性体31と同様に配置されている。発電部33は、その中央部が支持部材22の第2面上に配置される。発電部33の第1端部は、支持部材22の孔部24aに挿入されている。発電部33の第2端部は、支持部材22の孔部24bに挿入されている。発電部33の配線は、支持部材22の第2面22bにおいて、端子(基板側端子)26と電気的に接続される。端子26は、例えば、図5に示した整流スタック61と電気的に接続される。例えば、孔部24内には接着剤が充填され、磁性体31および発電部33は、接着剤によって孔部24の内壁と固定される。
The
図7(A)は、実施形態に係る第1変形例の磁石、支持部材、信号発生部を示す図である。第1変形例において、発電部33は、支持部材22の第2面22b上に配置される。発電部33は、第2面22bにおいて支持部材22に支持される。発電部33は、例えば、孔部24内に配置されてなく、磁性体31はその一部が孔部24内に配置されている。図7(A)において、磁性体31は、例えばその両端部が支持部材22の第1面22aの位置まで設けられる。
FIG. 7A is a diagram illustrating a magnet, a support member, and a signal generation unit according to a first modification according to the embodiment. In the first modification, the
図7(B)は、実施形態に係る第2変形例の磁石、支持部材、信号発生部を示す図である。第2変形例において、磁性体31は、例えばその両端部が支持部材22の第1面22aよりも第2面22bに近い位置まで設けられる。図8(A)は、実施形態に係る第3変形例の磁石、支持部材、信号発生部を示す図である。第3変形例において、磁性体31は、例えばその両端部が支持部材22の第1面22aよりも磁石3に近い位置まで設けられる。なお、第2変形例、第3変形例において、発電部33は、図6(B)に示したように孔部24内に配置されてもよい
FIG. 7B is a diagram illustrating a magnet, a support member, and a signal generation unit according to a second modification example of the embodiment. In the second modification, the
図8(B)は、実施形態に係る第4変形例の磁石、支持部材、信号発生部を示す図である。第3変形例において、磁性体31および発電部33は、可撓性を有し、支持部材22の第2面22b側において非線形に湾曲している。磁性体31および発電部33は、例えば、磁石3が形成する磁界の磁力線に沿うように、配置される。
FIG. 8B is a diagram illustrating a magnet, a support member, and a signal generation unit according to a fourth modification example of the embodiment. In the third modification, the
[第3実施形態]
第3実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図9は、本実施形態に係る支持部材、信号発生部を示す図である。図9(A)は、支持部材22に対して磁石3と反対側(+Z側)から見た平面図である。図9(B)は、図6(A)のA4−A4線における断面図である。
[Third Embodiment]
A third embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. FIG. 9 is a diagram illustrating a support member and a signal generation unit according to the present embodiment. FIG. 9A is a plan view of the
磁石3は、回転軸SFの回転方向(回転面、XY面)に対する交差方向(Z方向)に平行な軸回りの磁界MFを生成する。磁性体31は、軸回り(例、回転軸SFの周り)で湾曲して設けられる。支持部材22は、孔部24a、孔部24b、及び孔部24cを有する。孔部24cは、例えば、底面を有する凹部である。磁性体31は、例えば、回転軸SF(又は磁石3)の回転方向に沿ってその全体が支持部材22の第2面上に非線形に設けられる。例えば、磁性体31は、支持部材22の第2面22bに接する。発電部33は、磁性体31よりも−Z側に張り出した部分が孔部24cに収容される。
The
[駆動装置]
次に、実施形態に係る駆動装置について説明する。図10は、駆動装置MTRの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置MTRは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置MTRは、回転軸SFと、回転軸SFを回転駆動する本体部(駆動部)BDと、回転軸SFの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ECとを有している。
[Driver]
Next, the drive device according to the embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the driving device MTR. In the following description, components that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted or simplified. The drive device MTR is a motor device including an electric motor. The drive device MTR includes a rotary shaft SF, a main body (drive unit) BD that rotationally drives the rotary shaft SF, and an encoder device EC that detects rotational position information of the rotary shaft SF.
回転軸SFは、負荷側端部SFaと、反負荷側端部SFbとを有している。負荷側端部SFaは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部SFbには、固定部を介してスケールSが固定される。このスケールSの固定とともに、エンコーダ装置ECが取り付けられている。エンコーダ装置ECは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。 The rotation shaft SF has a load side end portion SFa and an anti-load side end portion SFb. The load side end portion SFa is connected to another power transmission mechanism such as a speed reducer. The scale S is fixed to the non-load side end portion SFb through a fixing portion. Along with fixing the scale S, an encoder device EC is attached. The encoder device EC is an encoder device according to the above-described embodiment, modification, or combination thereof.
この駆動装置MTRは、エンコーダ装置ECの検出結果を使って、図1などに示したモータ制御部MCが本体部BDを制御する。駆動装置MTRは、例えばエンコーダ装置ECの信頼性が高いことによって、安定的に動作可能である。また、駆動装置MTRは、例えば、エンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いことによって、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置MTRは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。 In the driving device MTR, the motor control unit MC shown in FIG. 1 or the like controls the main body BD using the detection result of the encoder device EC. The drive device MTR can operate stably due to the high reliability of the encoder device EC, for example. Further, the drive device MTR can reduce the maintenance cost because, for example, there is no need or low battery replacement of the encoder device EC. The drive device MTR is not limited to a motor device, and may be another drive device having a shaft portion that rotates using hydraulic pressure or pneumatic pressure.
[ステージ装置]
次に、実施形態に係るステージ装置について説明する。図11は、ステージ装置STGを示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
[Stage device]
Next, the stage apparatus according to the embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram showing a stage apparatus STG. In the following description, components that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted or simplified.
このステージ装置STGは、図10に示した駆動装置MTRの回転軸SFのうち負荷側端部SFaに、ステージ(回転テーブルTB、移動物体)を取り付けた構成である。ステージ装置STGは、例えば、1次元のリニアモータによって、ステージを1方向に直線的に移動させる構成でもよい。また、ステージ装置STGは、複数の1次元のリニアモータあるいは2次元のリニアモータ(例、平面モータ)によって、ステージを2方向に移動させる構成でもよい。 This stage device STG has a configuration in which a stage (a rotary table TB, a moving object) is attached to the load side end portion SFa of the rotation shaft SF of the drive device MTR shown in FIG. The stage apparatus STG may have a configuration in which the stage is linearly moved in one direction by a one-dimensional linear motor, for example. Further, the stage apparatus STG may be configured to move the stage in two directions by a plurality of one-dimensional linear motors or two-dimensional linear motors (eg, planar motors).
ステージ装置STGは、駆動装置MTRを駆動して回転軸SFを回転させる。この回転は、回転テーブルTBに伝達され、その際にエンコーダ装置ECは、回転軸SFの角度位置等を検出する。エンコーダ装置ECからの出力を用いることにより、回転テーブルTBの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置MTRの負荷側端部SFaと回転テーブルTBとの間に減速機等が配置されてもよい。 The stage device STG drives the driving device MTR to rotate the rotation shaft SF. This rotation is transmitted to the rotary table TB, and the encoder device EC detects the angular position of the rotary shaft SF and the like at that time. By using the output from the encoder device EC, the angular position of the rotary table TB can be detected. A reduction gear or the like may be disposed between the load side end SFa of the drive device MTR and the rotary table TB.
ステージ装置STGは、例えばエンコーダ装置ECの信頼性が高いことによって、安定的に動作可能である。また、ステージ装置STGは、例えばエンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が低い又は無いことによって、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置STGは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。 The stage apparatus STG can operate stably due to the high reliability of the encoder apparatus EC, for example. Further, the stage device STG can reduce the maintenance cost because, for example, the necessity of replacing the battery of the encoder device EC is low or absent. The stage apparatus STG can be applied to a rotary table provided in a machine tool such as a lathe.
[ロボット装置]
次に、実施形態に係るロボット装置について説明する。図12は、ロボット装置RBTを示す斜視図である。なお、図12には、ロボット装置RBTの一部(関節部分)を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略装置または簡略化する。このロボット装置RBTは、第1アームAR1と、第2アームAR2と、関節部JTとを有している。第1アームAR1は、関節部JTを介して、第2アームAR2と接続されている。
[Robot equipment]
Next, the robot apparatus according to the embodiment will be described. FIG. 12 is a perspective view showing the robot apparatus RBT. FIG. 12 schematically shows a part (joint portion) of the robot apparatus RBT. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted or simplified. The robot apparatus RBT includes a first arm AR1, a second arm AR2, and a joint portion JT. The first arm AR1 is connected to the second arm AR2 via the joint portion JT.
第1アームAR1は、腕部101、軸受101a、及び軸受101bを備えている。第2アームAR2は、腕部102および接続部102aを有する。接続部102aは、関節部JTにおいて、軸受101aと軸受101bの間に配置されている。接続部102aは、回転軸SF2と一体的に設けられている。回転軸SF2は、関節部JTにおいて、軸受101aと軸受101bの両方に挿入されている。回転軸SF2のうち軸受101bに挿入される側の端部は、軸受101bを貫通して減速機RGに接続されている。
The first arm AR1 includes an
減速機RGは、駆動装置MTRに接続されており、駆動装置MTRの回転を例えば100分の1等に減速して回転軸SF2に伝達する。図15に図示しないが、駆動装置MTRの回転軸SFのうち負荷側端部SFaは、減速機RGに接続されている。また、駆動装置MTRの回転軸SFのうち反負荷側端部SFbには、エンコーダ装置ECのスケールSが取り付けられている。 The reducer RG is connected to the drive device MTR, and reduces the rotation of the drive device MTR to, for example, 1/100 and transmits it to the rotation shaft SF2. Although not shown in FIG. 15, the load side end portion SFa of the rotation shaft SF of the drive device MTR is connected to the speed reducer RG. In addition, the scale S of the encoder device EC is attached to the non-load-side end portion SFb of the rotation shaft SF of the drive device MTR.
ロボット装置RBTは、駆動装置MTRを駆動して回転軸SFを回転させると、この回転が減速機RGを介して回転軸SF2に伝達される。回転軸SF2の回転により接続部102aが一体的に回転し、これにより第2アームAR2が、第1アームAR1に対して回転する。その際、エンコーダ装置ECは、回転軸SFの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ECからの出力を用いることにより、第2アームAR2の角度位置を検出することができる。
When the robot apparatus RBT drives the drive apparatus MTR to rotate the rotation axis SF, the rotation is transmitted to the rotation axis SF2 via the reduction gear RG. Due to the rotation of the rotation shaft SF2, the connecting
ロボット装置RBTは、例えばエンコーダ装置ECの信頼性が高いことによって、安定的に動作可能である。ロボット装置RBTは、例えばエンコーダ装置ECのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いことによって、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置RBTは、上記の構成に限定されず、駆動装置MTRは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。 The robot apparatus RBT can operate stably due to the high reliability of the encoder apparatus EC, for example. The robot apparatus RBT can reduce the maintenance cost because, for example, there is no need or low battery replacement of the encoder apparatus EC. The robot apparatus RBT is not limited to the above configuration, and the drive apparatus MTR can be applied to various robot apparatuses having joints.
なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。 The technical scope of the present invention is not limited to the aspects described in the above-described embodiments. One or more of the requirements described in the above embodiments and the like may be omitted. In addition, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate. In addition, as long as it is permitted by law, the disclosure of all documents cited in the above-described embodiments and the like is incorporated as a part of the description of the text.
1・・・位置検出部、1A・・・多回転情報検出部、1B・・・角度検出部、2・・・電力供給部、3・・・磁石、4・・・信号発生部、22・・・支持部材、22a・・・第1面、22b・・・第2面、24・・・孔部、25・・・端子、31・・・磁性体、32・・・第2磁性体、33・・・発電部、34・・・ケース、35・・・磁気回路、EC・・・エンコーダ装置、MTR・・・駆動装置、RBT・・・ロボット装置、STG・・・ステージ装置
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記位置検出部に対して相対移動する磁石と、
前記位置検出部の少なくとも一部を支持する支持部材と、
前記支持部材に形成された孔部に少なくとも一部が配置され、前記磁石が形成する磁界の変化によって電気信号を発生する信号発生部と、を備えるエンコーダ装置。 A position detector for detecting position information of the moving object;
A magnet that moves relative to the position detector;
A support member that supports at least a part of the position detection unit;
An encoder device comprising: a signal generation unit that is arranged at least in part in a hole formed in the support member and generates an electric signal by a change in a magnetic field formed by the magnet.
前記磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプを生じる磁性体と、
前記大バルクハウゼンジャンプに伴う電磁誘導によって前記電気信号が発生する発電部と、を備える、請求項1に記載のエンコーダ装置。 The signal generator is
A magnetic material that causes a large Barkhausen jump by a change in the magnetic field;
The encoder apparatus according to claim 1, further comprising: a power generation unit that generates the electrical signal by electromagnetic induction accompanying the large Barkhausen jump.
前記磁性体および前記発電部を収容し、前記孔部内に配置されるケースと、
前記ケースに設けられ、前記発電部と前記位置検出部とを電気的に接続する端子と、を備え、
前記端子が前記支持部材に接触して前記ケースが前記支持部材に支持される、請求項2または請求項3に記載のエンコーダ装置。 The signal generator is
A case that accommodates the magnetic body and the power generation unit and is disposed in the hole;
A terminal provided on the case and electrically connecting the power generation unit and the position detection unit;
The encoder device according to claim 2, wherein the terminal is in contact with the support member and the case is supported by the support member.
前記磁性体は、前記軸回りで湾曲して設けられる、請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 The magnet generates a magnetic field around an axis parallel to the intersecting direction;
The encoder device according to any one of claims 2 to 4, wherein the magnetic body is provided to be curved around the axis.
前記位置検出部の少なくとも一部は、前記第2面に設けられる、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。 The support member has a first surface facing the magnet and a second surface opposite to the first surface;
The encoder device according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the position detection unit is provided on the second surface.
前記移動体の位置を検出するセンサと、
前記センサの検出結果を処理する処理部と、を備え、
前記処理部の少なくとも一部が前記第2面に設けられる、請求項7に記載のエンコーダ装置。 The position detector is
A sensor for detecting the position of the moving body;
A processing unit for processing the detection result of the sensor,
The encoder device according to claim 7, wherein at least a part of the processing unit is provided on the second surface.
前記位置検出部に対して相対移動する磁石と、
前記位置検出部を支持し、前記位置検出部の検出結果を処理する処理基板と、
前記処理基板に形成された空間に少なくとも一部が配置され、前記磁石が形成する磁界の変化によって検出信号を発生する信号発生部と、を備えるエンコーダ装置。 A position detector for detecting position information of the moving object;
A magnet that moves relative to the position detector;
A processing substrate for supporting the position detection unit and processing a detection result of the position detection unit;
An encoder device comprising: a signal generating unit that generates at least a part in a space formed on the processing substrate and generates a detection signal by a change in a magnetic field formed by the magnet.
前記移動体に駆動力を供給する駆動部と、を備える駆動装置。 The encoder device according to any one of claims 1 to 11,
And a driving unit that supplies a driving force to the moving body.
前記駆動装置によって移動するステージと、を備えるステージ装置。 A drive device according to claim 12,
And a stage that is moved by the driving device.
前記駆動装置によって移動するアームと、を備えるロボット装置。 A drive device according to claim 12,
And an arm that is moved by the driving device.
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