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。一种编码器(100)，包括：分别包括沿着测量方向设置的多个反射狭缝的多个狭缝轨道(SA，SI1，SI2)；被构成为向多个狭缝轨道(SA，SI1，SI2)射出扩散光的光源(121)；被构成为接收被具有增量图案的狭缝轨道(SI2)反射的光的受光阵列(PI2)；被构成为接收被具有比其他增量图案的间距更长的间距的增量图案的狭缝轨道(SI1)反射的光、并且被配置在配置有光源(121)而不是配置有受光阵列(PI2)的方向侧的位置处的受光阵列(PI2)；以及被构成为接收被具有绝对图案的狭缝轨道(SA)反射的光、并且被配置在配置有所述光源(121)而不是配置有受光阵列(PI2)的方向侧的位置处的受光阵列(PA)。

【技术实现步骤摘要】
编码器、具有编码器的电机、和伺服系统
本专利技术涉及编码器、具有编码器的电机、和伺服系统。
技术介绍
在日本特开第2012-103032号公报中公开了一种反射型编码器。该编码器包括将光源夹在其之间地沿转盘的圆周方向分割设置的增量受光元件组、以及相对于光源设置在转盘的径向上的外侧和内侧的至少一者上的绝对受光元件组。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题近年来，伴随着伺服系统性能的提高，对反射型编码器的分辨率要求越来越高。因此，本专利技术的目的是提供能够实现高分辨率的编码器、具有编码器的电机、以及伺服系统。用于解决问题的手段为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种编码器，包括：分别包括沿着测量方向设置的多个反射狭缝的多个狭缝轨道；被构成为向所述多个狭缝轨道射出扩散光的点光源；被构成为接收被具有增量图案的所述狭缝轨道反射的光的第一受光阵列；第二受光阵列，所述第二受光阵列被构成为接收被具有比其他增量图案的间距更长的间距的增量图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置在配置有所述点光源、而不是配置有所述第一受光阵列的方向侧的位置处；以及第三受光阵列，所述第三受光阵列被构成为接收被具有绝对图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置在配置有所述点光源、而不是配置有所述第一受光阵列的方向侧的位置处。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供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旋转的旋转型电机；以及被构成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上述编码器。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供一种伺服系统，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旋转的旋转型电机；被构成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上述编码器；以及控制器，所述控制器被构成为根据所述编码器的检测结果控制所述线性电机或所述旋转型电机。专利技术效果根据本专利技术的编码器等，能够实现高的分辨率。附图说明图1是用于说明实施方式所涉及的伺服系统的说明图。图2是用于说明实施方式所涉及的编码器的说明图。图3是用于说明实施方式所涉及的圆盘的说明图。图4是用于说明实施方式所涉及的狭缝轨道的说明图。图5是用于说明实施方式所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图6是用于说明实施方式所涉及的位置数据生成部的说明图。图7是用于说明由实施方式所涉及的圆盘表面的凹凸引起的不规则反射的说明图。图8是用于说明由凸部引起的不规则反射成分的指向性的说明图。图9是用于说明从X轴正方向观察到的不规则反射成分的强度分布的说明图。图10是用于说明从Z轴正方向观察到的不规则反射成分的强度分布的说明图。图11是用于说明变型例1所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图12是用于说明变型例2所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图13是用于说明变型例3所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图14是用于说明变型例4所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图15是用于说明变型例5所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图16是用于说明变型例6所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图17是用于说明变型例7所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图18是用于说明变型例8所涉及的狭缝轨道的说明图。图19是用于说明变型例8所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图20是用于说明变型例9所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图21是用于说明变型例10所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图22是用于说明变型例11所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图23是用于说明变型例12所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。图24是用于说明变型例13所涉及的光学模块和受光阵列的说明图。具体实施方式以下参考附图说明实施方式。此外，下面所说明的实施方式所涉及的编码器可应用于诸如旋转型和直线型等各种各样的编码器。在下面，为了使编码器容易理解，使用旋转型编码器作为示例进行说明。在实施方式被应用于另一编码器类型的情况下，可以通过增加诸如将被测量对象从旋转型圆盘改变为线性标尺等的适当的变化来应用该类型，因此省略其详细的说明。1.伺服系统首先，将参考图1对本实施方式所涉及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围绕轴线AX旋转来输出旋转力。另外，有时将电机M单独称作伺服电机，但是，在本实施方式中，将包括编码器100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一个示例。在下面，为了便于说明，对具有编码器的电机是以追踪诸如位置和速度值等的目标值的方式被控制的伺服电机的情况进行说明，但是电机不一定限于伺服电机。在例如仅用于显示编码器的输出的情况下，只要附接有编码器，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。电机M只要是例如其中编码器100能够检测位置数据等的电机，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，其也可以是例如油压式电机、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)，并输出表示该位置的位置数据。编码器100可以除检测电机M的位置以外或者取代检测电机M的位置，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微分或二阶微分、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，来检测电机M的速度和加速度。为了便于说明，下面对由编码器100检测的物理量作为位置的实施方式进行说明。控制器CT获取从编码器100输出的位置数据，并根据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通过根据位置数据控制施加于电机M的电流、电压等，来控制电机M的旋转。另外，控制器CT还可以通过从上位控制器(未示出)获取上位控制信号，以便从电机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，来控制电机M。此外，在电机M是油压式电机、气动式电机、蒸汽式电机等使用其他的动力源的情况下，控制器CT可以通过控制该动力源的供给来控制电机M的旋转。2.编码器接下来，说明本实施方式所涉及的编码器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，如下定义诸如上和下等的方向，并适当地使用。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”，将沿Z轴的负方向称作“下”。此外，该方向根据编码器100的附接方式而变化，并且不限制编码器100的各结构的位置关系。2-1.圆盘圆盘110形成为如图3所示的圆板状，并且被配置成圆盘中心O与轴线AX大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码器，包括：分别包括沿着测量方向设置的多个反射狭缝的多个狭缝轨道；被构成为向所述多个狭缝轨道射出扩散光的点光源；被构成为接收被具有增量图案的所述狭缝轨道反射的光的第一受光阵列；第二受光阵列，所述第二受光阵列被构成为接收被具有比其他增量图案的间距更长的间距的增量图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置在配置有所述点光源、而不是配置有所述第一受光阵列的方向侧的位置处；以及第三受光阵列，所述第三受光阵列被构成为接收被具有绝对图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置在配置有所述点光源、而不是配置有所述第一受光阵列的方向侧的位置处。

【技术特征摘要】
2013.11.05 JP 2013-2298311.一种编码器，包括：分别包括沿着测量方向设置的多个反射狭缝的三个以上的狭缝轨道；被构成为向所述三个以上的狭缝轨道射出扩散光的点光源；被构成为接收被具有增量图案的所述狭缝轨道反射的光的第一受光阵列；第二受光阵列，所述第二受光阵列被构成为接收被具有比其他增量图案的间距更长的间距的增量图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置在配置有所述点光源、而不是配置有所述第一受光阵列的方向侧的位置处；以及第三受光阵列，所述第三受光阵列被构成为接收被具有绝对图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置在配置有所述点光源、而不是配置有所述第一受光阵列的方向侧的位置处。2.根据权利要求1所述的编码器，其中：所述点光源被配置在由所述第二受光阵列和所述第三受光阵列组成的阵列与所述第一受光阵列之间。3.根据权利要求2所述的编码器，其中：所述测量方向是以中心轴线为中心的圆周方向；以及所述第二受光阵列、所述第三受光阵列和所述点光源被配置在比所述第一受光阵列更靠所述中心轴线侧。4.根据权利要求3所述的编码器，其中：从圆的径向方向的外部向所述中心轴线，所述点光源以及所述第一受光阵列至所述第三受光阵列按照所述第一受光阵列、所述点光源、所述第三受光阵列、和所述第二受光阵列的顺序配置。5.根据权利要求3所述的编码器，其中：从圆的径向方向的外部向所述中心轴线，所述点光源以及所述第一受光阵列至所述第三受光阵列按照所述第一受光阵列、所述点光源、所述第二受光阵列、和所述第三受光阵列的顺序配...

【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