旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统技术方案

本发明专利技术提供一种旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统，其中通过使用衍射干涉光能以提高的检测精度检测原点的位置，并利于减小尺寸以及制造等。编码器包括：圆盘形的盘（110），所述盘能绕旋转轴线旋转地布置，并且具有一个呈环形的轨迹（TC），在该轨迹上分别形成有旋转光栅，该盘具有在其一部分中形成的一个或多个原点检测区域（h）；以及以固定方式面向盘（110）设置的掩模，在所述掩模中形成有两个或更多个固定光栅，以便与所述旋转光栅一起构成衍射干涉光学系统。包括在至少一个旋转光栅中的多个狭缝（SLA，SLB）沿弯曲线形成，该弯曲线是使以该旋转轴线为中心的多条放射状线以预定的曲率沿周向方向弯曲而形成的；狭缝（SLA，SLB）形成为使得狭缝（SLA，SLB）的间距（pLA，pLB）可被设定为预定的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统。
技术介绍
已使用编码器来测量物理量，例如运动体的位置以及速度。依据运动体的运动方向，将编码器大体分为旋转型编码器(在下文中也称作“旋转编码器”)与直线型编码器(在下文中也称作“线性编码器”)。旋转编码器还被称作例如旋转位置检测机构，其检测运动体(正在旋转的物体)的位置(角度)以及速度(旋转速度)。与之相比，线性编码器还被称作例如线性位置检测机构，其检测运动体的位置以及速度。依据其检测原理等，将非接触式编码器大体分为“磁性(包括解析器)”编码器与“光学”编码器。与光学编码器相比，磁性编码器具有例如良好的耐环境性等特性。与磁性编码器相比，光学编码器具有例如良好的位置分辨率等特性。此外，也研发出利用磁和电两者的编码器(也称作“混合”编码器)，以便提供两种编码器的特点。此外，依据其位置检测方法等，将编码器大体分为增量型编码器(在下文中也称作“增量编码器”)与绝对型编码器(在下文中也称作“绝对编码器”)。增量编码器主要检测运动体关于原点位置的相对位置。更具体地说，增量编码器提前检测原点位置并获取与从原点位置开始的运动量对应的周期信号，例如脉冲信号。随后，增量编码器执行周期信号的积分处理，由此检测例如位置。与之相比，绝对编码器还被称作绝对值编码器，其检测运动体的绝对位置。根据期望用途所需的特性来适当选择和使用上述多种类型编码器中的每种类型的编码器。尤其是在执行诸如位置控制和速度控制的伺服马达(包括旋转马达与线性马达)中，编码器发挥重要作用，用于例如获取当前位置。换言之，马达中选择和使用的编码器的性能与特性可影响马达的性能和特性。引用列表专利文献专利文献I :日本特许第3509830号公报专利文献2 :日本特开平6-347293号公报专利文献3 :日本国际公开第07/108398号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题以下将描述光学编码器。作为光学编码器，已研发出使用由多个狭缝(包括反射型与透射型)形成的光栅的编码器。将应用光栅的编码器大体分为“几何光学型”与“衍射干涉光学型”，几何光学编码器应用通过光栅简单透射的光或从光栅反射的光，衍射干涉光学编码器应用借助多个光栅获得的衍射干涉光(参见专利文献I与专利文献2)。几何光学编码器接收由形成光栅的狭缝反射的光或透射过形成光栅的狭缝的光，而不使光衍射或干涉，并基于受光次数等而明确位置变化等。这种几何光学编码器具有以下特性当光栅中的狭缝间距(在下文中也称作间距“间距P”)恒定时，随着一个光栅与另一光栅、受光单元等之间的距离(以下也称为“间隙g”)变大，检测精度容易降低。另一方面，衍射干涉光学编码器应用借助多个光栅获得的衍射干涉光，并基于衍射干涉光的接收次数等明确位置变化等。因此，与几何光学编码器相比，这种衍射干涉光学编码器可提高S/N比(信噪比)。此外，衍射干涉光学编码器具有以下特性即便将间隙g设置得相对较大，也不太可能影响检测精度。这意味着可借助减小元件之间产生机械干扰的可能性而提高耐环境性(例如，抗冲击性)。因此，衍射干涉光学编码器比几何光学编码器更有利。 然而，在衍射干涉光学编码器中，由于需要形成衍射干涉光学系统，因此需将多个光栅的各个光栅的间距P与作为光栅之间的间隔的间隙g设为适当的值。间距P与间隙g之间的关系限制了编码器自身的发展与制造。这意味着如果间距P或间隙g由适当的值发生变化，那么衍射干涉光的质量下降，并且检测到的周期信号的S/N比减小。另一方面，为了将间距P或间隙g维持在适当的值，除了间距P与间隙g之外，还需考虑周期信号的周期数、狭缝的形成位置等来设计并研发衍射干涉光学系统。因此，灵活性减小，并且因此使设计与研发不易。此外，由于需要调整多个衍射干涉光学系统中的每个，因此难以制造衍射干涉光学编码器。此外，设计与研发方面的限制使得难以减小装置自身的尺寸。即便使用一个衍射干涉光学系统来获取一个周期信号，仍会有设计、研发以及制造方面的制约。然而，尤其是当使用多个衍射干涉光学系统来获取原点信号时，例如就增量编码器而言，需为每个衍射干涉光学系统实施设计、研发以及制造，因此进一步增加了这些方面的限制程度。例如，公开了借助衍射干涉光学系统获取原点信号的光学编码器(专利文献3)。这种光学编码器包括由在旋转盘中以等间距平行布置的直线式狭缝图案构成的原点相用旋转狭缝，并且以原点相用固定比例包括原点相用固定狭缝以及由以等间距平行布置的直线式狭缝图案构成的原点相用光源狭缝。利用来自光源的照射光穿过原点相用光源狭缝照射原点相用旋转狭缝。来自原点相用旋转狭缝的反射光穿过原点相用固定狭缝，并由受光元件检测，从检测信号生成原点信号。然而，在该检测方法中，需要获取强烈的信号以获取高精度的原点信号。为了获取强烈的信号，需要增加原点相用旋转狭缝的面积以及受光面。因此，难以既减小尺寸又实现高精度。因而，鉴于这些问题而完成本专利技术，本专利技术的目的是提供旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统，该旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统能够通过应用衍射干涉光而以提高的检测精度检测原点位置，并且例如利于减小尺寸并利于制造。解决間题的方案根据实施方式的一方面的旋转编码器包括呈盘形的盘、掩模、原点信号生成器。所述盘以能绕旋转轴线旋转的方式设置。并且所述盘包括一个或多个环形的轨迹，在所述轨迹上在整个圆周上形成光学旋转光栅，所述盘还包括用作部分区域的一个或多个原点检测区域，在所述原点检测区域上形成有光学旋转光栅，并且所述原点检测区域从所述旋转轴线偏移。所述掩模以面向盘的方式设置并固定，在所述掩模上形成有两个或更多个光学固定光栅，所述固定光栅能与所述轨迹的旋转光栅以及所述原点检测区域的旋转光栅各自一起构成衍射干涉光学系统。所述原点信号生成器基于以下周期信号生成表示所述盘的原点位置的原点信号，所述周期信号是指从包括所述原点检测区域的旋转光栅的衍射干涉光学系统在所述盘的单次旋转中部分获得的周期信号、以及从包括所述轨迹的旋转光栅的衍射干涉光学系统在该单次旋转的全周上获得的周期信号。所述原点检测区域的旋转光栅中所包括的多个狭缝为倾斜狭缝或者弯曲狭缝，使得这些狭缝之间的间距与包括在所述轨迹的旋转光栅中的多个狭缝之间的间距相等，所述倾斜狭缝以相对于绕所述旋转轴线的放射状线沿周向方向倾斜的方式形成，所述弯曲狭缝相对于绕所述旋转轴线的放射状线沿周向弯曲。所述原点检测区域的形成所述弯曲狭缝的各狭缝可沿一弯曲线形成，使得这些狭缝之间的间距与所述轨迹的狭缝之间的间距相等，该弯曲线是通过使各所述放射状线沿周·向方向以预定的曲率弯曲而得到的。所述盘可包括两个或多个所述原点检测区域。并且可将在所述原点检测区域的第一原点检测区域的狭缝中的关于放射状线的曲率设为与在所述原点检测区域的第二原点检测区域的多个狭缝中的关于放射状线的曲率不同的值，使得这些狭缝之间的间距与所述第二原点检测区域的狭缝之间的间距相等。所述第一原点检测区域的狭缝的弯曲方向可以与所述第二原点检测区域的狭缝的弯曲方向相反。所述第一原点检测区域与所述第二原点检测区域可沿周向方向并排设置。根据第二方面的旋转编码器，与其上沿所述弯曲线形成狭缝的所述原点检测区域对应的所述固定光栅以平行于所述弯曲线的切线的方式形成。所述原点检测区域的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口阳介，吉田康，吉冨史朗，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：
国别省市：