编码器、具有编码器的电机、和伺服系统技术方案

本发明专利技术涉及编码器、具有编码器的电机、和伺服系统。一种光学模块，包括：被配置为向多个轨道射出扩散光的光源；在与测量方向大致垂直的宽度方向上夹着点光源配置的一个受光阵列和另一个受光阵列；配置在一个受光阵列与点光源之间并且被配置为接收在具有第一增量图案的轨道上反射的光的受光阵列；以及配置在另一个受光阵列与光源之间并且被配置为接收在具有间距比第一增量图案的间距长的第二增量图案的轨道上反射的光的受光阵列。

【技术实现步骤摘要】
编码器、具有编码器的电机、和伺服系统相关申请的交叉引用本专利技术包含在2013年11月5日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2013-229842中披露的内容相关的主题，该日本优先权专利申请的全部内容通过援引被并入到本文。
本文公开的实施方式涉及编码器、具有编码器的电机、和伺服系统。
技术介绍
在JP2012-103032A中了一种反射型编码器，该编码器包括将在光源两侧沿转盘的圆周方向分隔设置的增量受光元件组、以及在转盘的半径方向上设置在光源的外侧和内侧的至少一者上的绝对受光元件组。近年来，伴随着伺服系统的性能的提高，还期望实现反射型编码器的更高的分辨率。
技术实现思路
本专利技术的一个方面可被总结为一种编码器，包括：分别具有沿着测量方向设置的多个反射部的多个轨道；被配置为向所述多个轨道射出扩散光的点光源；在与所述测量方向大致垂直的宽度方向上夹着所述点光源配置的一个第一受光阵列和另一个第一受光阵列；配置在所述一个第一受光阵列与所述点光源之间并且被配置为接收在具有第一增量图案的所述轨道上反射的光的第二受光阵列；以及配置在所述另一个第一受光阵列与所述点光源之间并且被配置为接收在具有间距比所述第一增量图案的间距长的第二增量图案的所述轨道上反射的光的第三受光阵列。本专利技术的另一方面可被总结为一种具有编码器的电机，包括：可动部件相对于定子移动的线性电机、或者转子相对于定子移动的旋转型电机；以及被配置为检测所述可动部件或所述转子的位置和速度中的至少一者的编码器。本专利技术的另一方面可被总结为一种伺服系统，包括：可动部件相对于定子移动的线性电机、或者转子相对于定子移动的旋转型电机；被配置为检测所述可动部件或所述转子的位置和速度中的至少一者的编码器；以及被配置为根据由所述编码器检测的结果来控制所述线性电机或所述旋转型电机的控制器。附图说明图1是用于对根据实施方式的伺服系统进行说明的说明图。图2是用于对根据该实施方式的编码器进行说明的说明图。图3是用于对根据该实施方式的圆盘进行说明的说明图。图4是用于对根据该实施方式的轨道进行说明的说明图。图5是用于对根据该实施方式的光学模块和受光阵列进行说明的说明图。图6是用于对根据该实施方式的位置数据生成部进行说明的说明图。图7是用于对根据该实施方式的由圆盘表面的凹凸部引起的漫反射进行说明的说明图。图8是用于对由凸部引起的漫反射分量的指向性进行说明的说明图。图9是用于对从X轴正方向侧观察时漫反射分量的强度分布进行说明的说明图。图10是用于对从Z轴正方向侧观察时漫反射分量的强度分布进行说明的说明图。图11是用于根据变形例的光学模块和受光阵列进行说明的说明图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式进行说明。此外，下面所说明的根据实施方式的编码器可应用于例如旋转型和直线型的各种各样的编码器。在下面，为了使编码器容易理解，使用旋转型编码器作为例子进行说明。在使用其他类型的编码器的情况中，可以将被测量对象从旋转型圆盘适当地改变为线性标尺，因此省略其详细的说明。<1.伺服系统>首先，将参照图1对根据该实施方式的伺服系统的结构进行说明。如图1所示，伺服系统S包括伺服电机SM和控制器CT。伺服电机SM包括编码器100和电机M。电机M是不包括编码器100的动力产生源的示例。电机M是转子(未示出)相对于定子(未示出)旋转的旋转型电机，其通过使固定到转子的轴SH围绕轴心AX旋转来输出旋转力。另外，有时将单个电机M称作伺服电机，但是，在该实施方式中，将包括编码器100和电机M的结构称作伺服电机SM。即，伺服电机SM相当于具有编码器的电机的示例。在下面，为了便于说明，对具有编码器的电机是以追踪位置和速度值等目标值的方式被控制的伺服电机的情况进行说明，但是具有编码器的电机不一定限于伺服电机。例如，只要附接有编码器，当编码器仅用于显示输出时，则具有编码器的电机也包括用于除伺服系统以外的系统的电机。另外，电机M只要例如能够通过编码器检测其位置数据，则不特别地限定。另外，电机M不限于使用电作为动力源的电动式电机，其也可以是例如液压式电机、气动式电机、蒸汽式电机等使用其他的动力源的电机。但是，为了便于说明，在下面对电机M是电动式电机的情况进行说明。编码器100连接到电机M的轴SH的旋转力输出侧的相反侧，但是，被连接侧不一定限于该相反侧。编码器100也可以连接到轴SH的旋转力输出侧。编码器100通过检测轴SH(转子)的位置来检测电机M的位置(也称作旋转角度)，并输出表示电机M的该位置的位置数据。除了检测电机M的位置以外或者取代检测电机M的位置，编码器100可以检测电机M的速度(也称作旋转速度、角速度等)以及电机M的加速度(也称作旋转加速度、角加速度等)中的至少一者。在这种情况下，可以通过例如求出位置相对于时间的一阶或二阶微分或者在预定的时间段对检测信号(例如，下述的增量信号)进行计数等处理，来检测电机M的速度和加速度。为了便于说明，在下面，将由编码器100检测的物理量描述为位置。控制器CT获取从编码器100输出的位置数据，并基于获取的该位置数据来控制电机M的旋转。因此，在使用电动式电机作为电机M的本实施方式中，控制器CT基于该位置数据控制施加于电机M的电流或电压等，由此控制电机M的旋转。另外，控制器CT还可以从上位控制器(未示出)获取上位控制信号，以从电机M的轴SH输出能够实现该上位控制信号所表示的位置等的旋转力的方式，来控制电机M。此外，在电机M使用液压式动力源、气动式动力源或蒸汽式动力源等其他的动力源的情况下，控制器CT可以通过控制这些动力源的供给来控制电机M的旋转。＜2.编码器＞接下来，说明根据该实施方式的编码器100。如图2所示，编码器100包括圆盘110、光学模块120、以及位置数据生成部130。在此，为了便于说明编码器100的结构，如下定义并适当地使用上下方向。在图2中，将圆盘110面向光学模块120的方向、即沿Z轴的正方向称作“上”方向，将沿Z轴的负方向称作“下”方向。但是，该方向根据编码器的安装方式而变化，因此不限制编码器100的各部件的位置关系。(2-1.圆盘)圆盘110形成为如图3所示的圆板状，并且被配置成其圆盘中心O与轴心AX大致一致。圆盘110被连接到电机M的轴SH，并通过轴SH的旋转而旋转。在本实施例中，将圆板状的圆盘110作为对电机M的旋转进行测量的被测量对象的例子进行了描述。但是，例如，也可以使用轴SH的端面等其他的部件作为被测量对象。另外，虽然在图2所示的例子中圆盘110被直接连接到轴SH,但是圆盘110也可以经由毂等连接部件连接到轴SH。如图3所示，圆盘110包括多个轨道SA1、SA2、SI1、SI2。虽然圆盘110随着电机M的驱动而旋转，但是光学模块120面向圆盘110的一部分的同时被固定地配置。因此，轨道SA1、SA2、SI1、SI2以及光学模块120随着电机M被驱动，在测量方向(即，图3所示的箭头C的方向；在下文适当地称作“测量方向C”)上相对于彼此相对地移动。在此，“测量方向”是由光学模块120以光学方式测量在圆盘110上形成的各轨道时的测量方向。在如本实施方式中被测量对象是圆盘110的旋转型编码器中，测量方向与以圆盘110的中心轴为中心的圆周方向一致，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码器，包括：多个轨道，所述多个轨道分别具有沿着测量方向设置的多个反射部；点光源，所述点光源被配置为向所述多个轨道射出扩散光；一个第一受光阵列和另一个第一受光阵列，所述一个第一受光阵列和另一个第一受光阵列在与所述测量方向大致垂直的宽度方向上夹着所述点光源配置；第二受光阵列，所述第二受光阵列配置在所述一个第一受光阵列与所述点光源之间，并且被配置为接收在具有第一增量图案的所述轨道上反射的光；以及第三受光阵列，所述第三受光阵列配置在所述另一个第一受光阵列与所述点光源之间，并且被配置为接收在具有间距比所述第一增量图案的间距长的第二增量图案的所述轨道上反射的光。

【技术特征摘要】
2013.11.05 JP 2013-2298421.一种编码器，包括：多个轨道，所述多个轨道分别具有沿着测量方向设置在圆盘上的多个反射部；点光源，所述点光源被配置为向所述多个轨道射出扩散光；一个第一受光阵列和另一个第一受光阵列，所述一个第一受光阵列和另一个第一受光阵列在所述圆盘的径向上夹着所述点光源配置，且所述一个第一受光阵列和另一个第一受光阵列分别具有绝对图案；第二受光阵列，所述第二受光阵列配置在所述一个第一受光阵列与所述点光源之间，并且被配置为接收在具有第一增量图案的所述轨道上反射的光；以及第三受光阵列，所述第三受光阵列配置在所述另一个第一受光阵列与所述点光源之间，并且被配置为接收在具有间距比所述第一增量图案的间距长的第二增量图案的所述轨道上反射的光。2.根据权利要求1所述的编码器，其中，所述一个第一受光阵列和所述另一个第一受光阵列被配置为接收在所述轨道中的具有绝对图案的两个轨道中的各轨道反射的光。3.根据权利要求1所述的编码器，其中，所述测量方向是以中心轴为中心的圆周方向，所述第三受光阵列被配置在比所述第二受光阵列更靠近所述中心轴的一侧。4.根据权利要求1所述的编码器，还包括：光量调整用受光元件，所述光量调整用受光元件被配置为控制在所述一个第一受光阵列和所述另一个第一受光阵列上的受光量，所述光量调整用受光元件被设置在所述第三受光阵列的在所述测量方向上的两侧。5.根据权利要求2所述的编码器，还包括：光量调整用受光元件，所述光量调整用受光元件被配置为控制在所述一个第一受光阵列和所述另一个第一受...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田康，松谷泰裕，吉富史朗，高田裕司，有永雄司，室北几磨，原田正信，近藤宏树，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：日本;JP