專利名稱：反射型編碼器、伺服馬達以及伺服單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測馬達的旋轉(zhuǎn)軸的角度的反射型編碼器、伺服馬達以及伺服單元。
背景技術：
光學式編碼器有“透射型”和“反射型”。透射型編碼器將光源和受光元件夾著旋轉(zhuǎn)盤配置在其一側和另一側，使從光源出射的光通過旋轉(zhuǎn)盤并使受光元件接收該光。另一方面，反射型編碼器將光源和受光元件雙方配置在旋轉(zhuǎn)盤的一側，使旋轉(zhuǎn)盤反射從光源出射的光并使受光元件接收該光。無論哪種編碼器都根據(jù)通過旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)接收到大致脈沖狀的光的受光元件的輸出信號來檢測固定有旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度。以往，作為透射型編碼器，公知有例如專利文獻I記載的透射型編碼器。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2010 - 96503號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題反射型編碼器由于能夠?qū)墓庠吹绞芄庠乃胁考鄬τ谛D(zhuǎn)盤在一個方向集中配置，因而與透射型編碼器相比，適合于裝置結構的簡化和小型化。因此，近年來，采用反射型編碼器成為主流。然而，在反射型編碼器中，由于反射光中產(chǎn)生以光源為中心的同心圓狀的光量分布，因而有可能由于受光元件的配置而使受光面積減少，無法有效利用反射光。因此，本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種通過增大受光面積能夠有效利用反射光的反射型編碼器、伺服馬達以及伺服單元。用于解決課題的技術方案為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的一個觀點，提供了一種反射型編碼器，其特征在于，反射型編碼器具有:旋轉(zhuǎn)盤，其配置成能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且沿著圓周方向形成有增量圖案和串行絕對圖案；以及基板，該基板具有:向所述旋轉(zhuǎn)盤出射光的光源；增量用受光元件組，其包含接收來自所述增量圖案的反射光的多個增量用受光元件；和絕對用受光元件組，其包含接收來自所述串行絕對圖案的反射光的多個絕對用受光元件，所述基板與所述旋轉(zhuǎn)盤對置配置，所述增量用受光元件組在所述基板上，以將所述光源夾在中間的方式在所述旋轉(zhuǎn)盤的圓周方向上分割配置，所述絕對用受光元件組在所述基板上，相對于所述光源配置在所述旋轉(zhuǎn)盤的半徑方向上的外側和內(nèi)側中的至少一方。并且，所述增量用受光元件組也可以在所述基板上配置成，在所述旋轉(zhuǎn)盤的半徑方向上的位置與所述光源相同。并且，所述絕對用受光元件組可以在所述基板上，相對于所述光源配置在所述旋轉(zhuǎn)盤的半徑方向上的外側和內(nèi)側這雙方。并且，所述絕對用受光元件組可以包含多個第I絕對用受光元件和多個第2絕對用受光元件，所述第I絕對用受光元件和所述第2絕對用受光元件可以分別輸出相位不同的信號。并且，也可以是，所述絕對用受光元件組被分為包含所述多個第I絕對用受光元件的第I絕對用受光元件組和包含所述多個第2絕對用受光元件的第2絕對用受光元件組，所述第I絕對用受光元件組和所述第2絕對用受光元件組中的一方相對于所述光源配置在所述半徑方向的外側，并且另一方配置在所述半徑方向的內(nèi)側，所述串行絕對圖案在所述旋轉(zhuǎn)盤上具有:形成在與所述第I絕對用受光元件組對應的半徑方向位置的第I串行絕對圖案、和形成在與所述第2絕對用受光元件組對應的半徑方向位置的第2串行絕對圖案。并且，也可以是，所述第I絕對用受光元件組和所述第2絕對用受光元件組配置成，在所述基板上的所述圓周方向的位置不同，以便分別輸出相位不同的信號，所述第I串行絕對圖案和所述第2串行絕對圖案形成為，針對所述旋轉(zhuǎn)盤上的所述圓周方向的相同位置為相同圖案。并且，也可以是，所述第I絕對用受光元件組和所述第2絕對用受光元件組配置成，在所述基板上的所述圓周方向的位置相同，所述第I串行絕對圖案和所述第2串行絕對圖案形成為，針對所述旋轉(zhuǎn)盤上的所述圓周方向的相同位置的圖案錯開，以使所述第I絕對用受光元件組和所述第2絕對用受光兀件組分別輸出相位不同的信號。并且，也可以是，在設從所述光源到所述旋轉(zhuǎn)盤的出射光的光路距離為dl、設從所述旋轉(zhuǎn)盤到所述增量用受光元件組或者所述絕對用受光元件組的反射光的光路距離為d2、設從所述旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心到所述增量圖案或者所述串行絕對圖案的中心位置的距離為r的情況下，構成所述增量用受光元件組的各增量用受光元件或者構成所述絕對用受光元件組的各絕對用受光元件分別配置在以基準位置為中心的放射狀的方向上，該基準位置是距所述光源的距離為r (dl + d2) /dl的位置。并且，所述增量用受光元件組可以具有包含多個所述增量用受光元件的組，以便獲得期望數(shù)量的相位差的信號。并且，為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供了一種伺服馬達，其特征在于，所述伺服馬達具有:馬達，其使軸旋轉(zhuǎn)；以及反射型編碼器，其與所述軸連接并測定所述軸的位置，所述反射型編碼器具有:旋轉(zhuǎn)盤，其配置成能夠與所述軸的旋轉(zhuǎn)對應地圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且沿著圓周方向形成有增量圖案和串行絕對圖案；以及
基板，該基板具有:向所述旋轉(zhuǎn)盤出射光的光源；增量用受光元件組，其包含接收來自所述增量圖案的反射光的多個增量用受光元件；和絕對用受光元件組，其包含接收來自所述串行絕對圖案的反射光的多個絕對用受光元件，所述基板與所述旋轉(zhuǎn)盤對置配置，所述增量用受光元件組在所述基板上，以將所述光源夾在中間的方式在所述旋轉(zhuǎn)盤的圓周方向上分割配置，所述絕對用受光元件組在所述基板上，相對于所述光源配置在所述旋轉(zhuǎn)盤的半徑方向上的外側和內(nèi)側中的至少一方。并且，為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明的又一觀點，提供了一種伺服單元，其特征在于，所述伺服單元具有:馬達，其使軸旋轉(zhuǎn)；反射型編碼器，其與所述軸連接并測定所述軸的位置；以及控制裝置，其根據(jù)所述反射型編碼器檢測出的位置來控制所述馬達的旋轉(zhuǎn)，所述反射型編碼器具有:旋轉(zhuǎn)盤，其配置成能夠根據(jù)所述軸的旋轉(zhuǎn)圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，且沿著圓周方向形成有增量圖案和串行絕對圖案；以及基板，該基板具有:向所述旋轉(zhuǎn)盤出射光的光源；增量用受光元件組，其包含接收來自所述增量圖案的反射光的多個增量用受光元件；和絕對用受光元件組，其包含接收來自所述串行絕對圖案的反射光的多個絕對用受光元件，所述基板與所述旋轉(zhuǎn)盤對置配置，所述增量用受光元件組在所述基板上，以將所述光源夾在中間的方式在所述旋轉(zhuǎn)盤的圓周方向上分割配置，所述絕對用受光元件組在所述基板上，相對于所述光源配置在所述旋轉(zhuǎn)盤的半徑方向上的外側和內(nèi)側中的至少一方。如以上說明那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠增大受光面積，能夠有效利用反射光。


圖1是用于說明本實施方式涉及的伺服單元的概略結構的說明圖。圖2是用于說明本實施方式涉及的反射型編碼器的概略結構的說明圖。圖3是表示本實施方式涉及的反射型編碼器所具有的旋轉(zhuǎn)盤的圖案形成面的一部分的俯視圖。圖4是表示本實施方式涉及的反射型編碼器所具有的基板上的受光元件的配置的配置圖。圖5是用于說明光源的沿圖4中V — V截面的基板的縱截面圖。圖6是表示將圖案作為相同相位、錯開受光元件的配置的變形例涉及的反射型編碼器所具有的旋轉(zhuǎn)盤的圖案形成面的一部分的俯視圖。圖7是表示將圖案作為相同相位、錯開受光元件的配置的變形例涉及的反射型編碼器所具有的基板上的受光元件的配置的配置圖。圖8是表示將絕對用受光元件組僅配置在光源的半徑方向一側的變形例涉及的反射型編碼器所具有的旋轉(zhuǎn)盤的圖案形成面的一部分的俯視圖。圖9是表示將絕對用受光元件組僅配置在光源的半徑方向一側的變形例涉及的反射型編碼器所具有的基板上的受光元件的配置的配置圖。圖10是示出實施方式中的增量用受光元件組的配置結構的圖。圖11是示出增量用受光元件組的另一配置結構的圖。圖12是示出增量用受光元件組的又一配置結構的圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的一個實施方式。首先，參照圖1，說明本實施方式涉及的伺服單元的結構的概略情況。圖1是用于說明本實施方式涉及的伺服單元的概略結構的說明圖。如圖1所示，本實施方式涉及的伺服單元SU具有伺服馬達SM和控制裝置CT。并且，伺服馬達SM具有反射型編碼器100和馬達M。馬達M是不包含反射型編碼器100的動力發(fā)生源的一例。有時也將該馬達M單體稱為伺服馬達，而在本實施方式中，將包含反射型編碼器100的結構稱為伺服馬達SM。馬達M至少在一端側具有軸SH，通過使該軸SH圍繞旋轉(zhuǎn)軸心AX旋轉(zhuǎn)，從而輸出旋轉(zhuǎn)力。另外，馬達M只要是根據(jù)位置數(shù)據(jù)(也可以包含速度數(shù)據(jù)等其它數(shù)據(jù))被控制的馬達，就不作特別限定。并且，馬達M不限于是作為動力源使用電氣的電動式馬達的情況，可以是例如液壓式馬達、空氣式馬達、蒸汽式馬達等的使用其它動力源的馬達。不過，為了便于說明，以下對馬達M是電動式馬達的情況進行說明。反射型編碼器100與位于馬達M的軸SH的旋轉(zhuǎn)力輸出端的相反側的端部連接。進而，該反射型編碼器100通過檢測軸SH的位置，來檢測馬達M的旋轉(zhuǎn)對象(可以是軸SH自身)的相對位置(距基準角度的相對角度)和絕對位置(絕對角度)，并輸出表示該位置的位置數(shù)據(jù)。反射型編碼器100的配置位置不特別限定于本實施方式所示的例子。例如，反射型編碼器100可以配置成與軸SH的輸出端側直接連接，并且，也可以經(jīng)由減速器、旋轉(zhuǎn)方向變換器、制動器等的其它機構與軸SH等連接?？刂蒲b置CT取得從反射型編碼器100輸出的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)該位置數(shù)據(jù)，控制馬達M的旋轉(zhuǎn)。因此，在作為馬達M使用電動式馬達的本實施方式中，控制裝置CT根據(jù)位置數(shù)據(jù)，控制施加給馬達M的電流或者電壓等，由此控制馬達M的旋轉(zhuǎn)。并且，控制裝置CT也能夠從上位控制裝置(未圖示)取得上位控制信號來控制馬達M，以使由該上位控制信號表示的位置或者速度等從馬達M的軸SH被輸出。另外，在馬達M使用液壓式、空氣式、蒸汽式等的其它動力源的情況下，控制裝置CT通過控制這些動力源的供給，能夠控制馬達M的旋轉(zhuǎn)。下面，參照圖2 圖5，對本實施方式涉及的反射型編碼器100的結構進行說明。圖2是用于說明本實施方式涉及的反射型編碼器100的概略結構的說明圖。圖3是表示本實施方式涉及的反射型編碼器100所具有的旋轉(zhuǎn)盤110的圖案形成面的一部分的俯視圖。圖4是表示反射型編碼器100所具有的基板120上的受光元件的配置的配置圖。圖5是用于說明光源的沿圖4中V — V截面的基板120的縱截面圖。如圖2所示，本實施方式涉及的反射型編碼器100具有:與軸SH連接的旋轉(zhuǎn)盤110 ;和利用未圖示的支撐部件與旋轉(zhuǎn)盤110對置配置的基板120。
旋轉(zhuǎn)盤110如圖3所示形成為圓板狀，配置成使盤中心O與旋轉(zhuǎn)軸心AX大致一致。進而，旋轉(zhuǎn)盤110經(jīng)由例如轂等與可圍繞該旋轉(zhuǎn)軸心AX旋轉(zhuǎn)的軸SH連接。因此，旋轉(zhuǎn)盤110配置成，能夠根據(jù)馬達M的旋轉(zhuǎn)圍繞旋轉(zhuǎn)軸心AX旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，在旋轉(zhuǎn)盤110上，沿著圓周方向呈同心圓狀地形成有增量圖案(incremental pattern) IP 和串行絕對圖案(serial absolute pattern) SP。此時，旋轉(zhuǎn)盤110使用例如透射或者吸收光的材質(zhì)形成。進而，增量圖案IP和串行絕對圖案SP通過在該透射或者吸收光的材質(zhì)的旋轉(zhuǎn)盤110上使用蒸鍍例如反射率高的材質(zhì)等的方法在同心圓上形成反射狹縫來進行圖案化。增量圖案IP通過以預定間距等間隔地形成反射狹縫，從而具有以該間距重復光的反射和吸收或透射的圖案。另外，由于每當旋轉(zhuǎn)盤110旋轉(zhuǎn)I個間距(反射狹縫的重復間隔)時從后述的各相位的受光元件就檢測出I個周期信號(例如正弦波或脈沖波)，因而以I個間距為360°的電氣角表示該I個間距間隔。串行絕對圖案SP包含:形成在增量圖案IP的內(nèi)周側的第I串行絕對圖案SPl ;和形成在增量圖案IP的外周側的第2串行絕對圖案SP2。第I串行絕對圖案SPl和第2串行絕對圖案SP2具有能夠通過預定角度內(nèi)的反射狹縫的位置的組合來唯一表示旋轉(zhuǎn)盤110的絕對位置的圖案，而不是像上述增量圖案IP那樣的預定間距的重復圖案。因此，后述的受光元件取得與該預定角度內(nèi)的反射狹縫位置的組合對應的信號，從而本實施方式涉及的反射型編碼器能確定與該信號對應的絕對位置。另外，在本實施方式中，第I串行絕對圖案SPl和第2串行絕對圖案SP2是相同圖案，然而也可以以針對圓周方向的相同位置的圖案錯開與增量圖案IP的半間距相當?shù)碾姎饨侵械?80°的方式，相互錯開角度0 I來形成。并且，第I串行絕對圖案SPl和第2串行絕對圖案SP2如上所述在圓周方向上錯開角度Θ I來形成，從而根據(jù)第I串行絕對圖案SPl的反射光得到的輸出信號和根據(jù)第2串行絕對圖案SP2的反射光得到的輸出信號彼此相差180度相位。通過這樣得到相差180度相位的信號，本實施方式涉及的反射型編碼器100使用根據(jù)不是如檢測圖案的變化點等那樣不穩(wěn)定的區(qū)域的圖案得到的信號來確定絕對位置，由此能夠穩(wěn)定地檢測絕對位置。另夕卜，在該意義上，相位差不限于180度，而在180度的情況下，能夠增大根據(jù)各圖案得到的信號彼此的不穩(wěn)定區(qū)域的間隔。如圖4所示，在基板120的與旋轉(zhuǎn)盤110對置的一側的表面設有:向旋轉(zhuǎn)盤110出射光的光源130 ;增量用受光元件組140L、140R，它們包含接收來自增量圖案IP的反射光的多個增量用受光元件141 ;第I絕對用受光元件組150D，其包含接收來自第I串行絕對圖案SPl的反射光的多個第I絕對用受光元件151 ;以及第2絕對用受光元件組150U，其包含接收來自第2串行絕對圖案SP2的反射光的多個第2絕對用受光元件152。如圖3所示，基板120配置成，使光源130與增量圖案IP的半徑方向中央位置(從盤中心O起半徑R1的位置)對置。由此，配置在基板120上的第I絕對用受光元件組150D、增量用受光元件組140LU40R以及第2絕對用受光元件組150D分別處于與形成在旋轉(zhuǎn)盤110上的第I串行絕對圖案SP1、增量圖案IP以及第2串行絕對圖案SP2對應的半徑方向位置。增量用受光元件組140為了檢測相位不同的4個光信號，具有以將與增量圖案IP的I個間距對應的位置分割為四部分并按電氣角每90°輸出信號的4個增量用受光元件141作為I組(圖4中由標號142表示)的多個增量用受光元件141。進而，增量用受光元件組140的4個增量用受光元件141的組142采用沿著旋轉(zhuǎn)盤110的圓周方向(圖4中C1方向)呈陣列狀配置多個組142的結構。這里，相位不同的4個光信號是A +相(O度)、與A +相相比錯開90度相位的B +相(90度)、與A +相相比錯開180度相位的A —相(180度)、以及與A +相相比錯開270度相位的B —相(270度)的光信號。使用相差90°相位的信號、例如除了上述A +相的光信號以外還使用B +相的光信號是為了，根據(jù)先檢測的是A +相還是B +相來檢測旋轉(zhuǎn)盤110的旋轉(zhuǎn)方向。并且，使用相差180°相位的信號、也就是說除了 A+相或B+相以外還使用A—相或B—相的光信號是為了確保光信號的可靠性。而且，沿著圓周方向配置多個組142是因為，由于各相位的光信號被檢測的場所分散在較寬的范圍，因而能夠通過平均化而減小受光光量的不均勻的影響。著眼于這樣的增量用受光元件組140中的各增量用受光元件141的功能，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與絕對用受光元件組150不同，能夠分割配置增量用受光元件組140。例如，圖4是以上述組為單位分割配置了增量用受光元件組140的例子。在該例子中，各自具有6個組142的增量用受光元件組140LU40R將光源130夾在中間并在上述圓周方向(圖4中C1方向)分割來配置。并且在該例子中，增量用受光元件組140LU40R和光源130沿著上述圓周方向配置，由此增量用受光元件組140L、140R被配置成，在旋轉(zhuǎn)盤110的半徑方向上的位置與光源130相同。另外，增量用受光元件組140不必需要以上述組為單位進行分割。例如，若將檢測上述的A +相(O度)、B +相(90度)、A—相(180度)以及B —相(270度)的光信號的增量用受光元件141分別設為141a、141b、141c、141d，則上述的例子是將組142內(nèi)包含的增量用受:光兀件141a 14Id 一起按…[141a 141d]、[141a 141d]、光源130、[141a 141d]、[ 141a 141d]…那樣分割配置的例子，但例如也可以按…[141a 141d]、[ 141a、141b]、光源130、[141c、141d]、[141a 141d]…那樣在組142的途中進行分割。
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另外，上述C1方向是如下方向:如圖3所示在使基板120與旋轉(zhuǎn)盤110對置的狀態(tài)下將光源130和各受光元件的位置投影到旋轉(zhuǎn)盤110上、并設從旋轉(zhuǎn)盤110中的盤中心O到增量圖案IP的中心位置的距離為R1的情況下，如圖4所示，以距光源130的距離為上述距離R1的k倍(k = (dl + d2)/dl)即KR1的距離的基準位置O丨為中心的半徑IcR1的圓周方向。也就是說，基準位置O'位于從與光源130對應的旋轉(zhuǎn)盤110上的位置起，在通過該位置和旋轉(zhuǎn)盤110的中心O的直線上靠中心O側的距離kr處。這是因為，如圖2所示，在反射型編碼器100中，從光源130出射的光由旋轉(zhuǎn)盤110反射，并由增量用受光元件組140接收反射光，因而圖案的放大像被反射投影在增量用受光元件組140上。S卩，從光源130到旋轉(zhuǎn)盤110的出射光的光路距離是dl，從旋轉(zhuǎn)盤110到增量用受光元件組140的反射光的光路距離是d2，因而將增量圖案IP放大了 k倍(k = (dl + d2) /dl)后的放大像被反射投影在增量用受光元件組140上。因此，通過將增量用受光元件組140沿著C1方向配置，能夠與反射投影的增量圖案IP的放大像對應。而且，構成增量用受光元件組140的各增量用受光元件141的方向分別配置為以上述基準位置O '為中心的放射狀的方向。由此，能夠使各增量用受光元件141的方向為與被反射投影的增量圖案IP的k倍的放大像對應的方向。
第I和第2絕對用受光元件組150DU50U是通過沿著旋轉(zhuǎn)盤110的圓周方向(圖4中Csi方向和Cs2方向)將多個第I和第2絕對用受光兀件151、152配置成陣列狀而構成的。這些第I和第2絕對用受光元件組150DU50U從由多個第I和第2絕對用受光元件151、152分別獨立檢測來自預定范圍的第I和第2串行絕對圖案SP1、SP2的光信號的特性方面來看，期望的是連續(xù)配置這些多個受光元件。因此，在本實施方式中，第I絕對用受光元件組150D相對于光源130配置在旋轉(zhuǎn)盤100的半徑方向上的內(nèi)側(圖4中下側)，第2絕對用受光元件組150U相對于光源130配置在旋轉(zhuǎn)盤100的半徑方向上的外側(圖4中上側)。另夕卜，這些第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U配置成，在基板120的圓周方向上的位置(以上述基準位置O '為中心的圓周方向位置)相同。另一方面，如上所述，第I和第2串行絕對圖案SP1、SP2彼此以電氣角錯開180°來配置。因此，該第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U分別輸出電氣角彼此相差180°相位的信號。另外，上述Csi方向和Cs2方向是如下方向:如圖3和圖4所示在設從旋轉(zhuǎn)盤110中的盤中心O到第I和第2串行絕對圖案SP1、SP2的中心位置的距離為RS1、RS2的情況下，以上述基準位置O'為中心的半徑kRsl、kRS2的圓周方向。這樣，通過將第I和第2絕對用受光元件組150DU50U沿著Csi方向和Cs2方向配置，如上所述，能夠與被反射投影的第I和第2串行絕對圖案SP1、SP2的放大像對應。并且同樣，構成第I和第2絕對用受光元件組150DU50U的各絕對用受光元件組151、152的方向分別配置為以上述基準位置O ’為中心的放射狀的方向。由此，能夠使各絕對用受光元件151、152的方向為與被反射投影的第I和第2串行絕對圖案SPl、SP2的k倍的放大像對應的方向。如圖5所示，在基板120上，使用銀膏等導電性粘接劑固定著形成有光源130的芯片131。作為光源130，使用例如LED (Light Emitting Diode:發(fā)光二極管)。在基板120的表面形成有布線圖案(省略圖示)，該布線圖案和光源130的電極使用布線122來連接。根據(jù)以上說明的本實施方式涉及的反射型編碼器100等，將光源130夾在中間而將增量用受光元件組140LU40R分割配置在旋轉(zhuǎn)盤110的圓周方向上，將第I和第2絕對用受光元件組150DU50U相對于光源130配置在旋轉(zhuǎn)盤110的半徑方向上的外側和內(nèi)側雙方。由此，能夠在連續(xù)配置第I和第2絕對用受光元件151、152的同時，以從4個方向包圍光源130的周圍的方式配置增量用受光元件組140LU40R和絕對用受光元件組150D、150U。這樣，能夠使受光元件的配置成為與以光源130為中心的同心圓狀的光量分布對應的配置，因而能夠增大受光面積，有效利用反射光。并且，通過受光面積的增大，也具有能夠改善信號的信噪(SN)比的效果。并且，在本實施方式中，特別是，將第I和第2絕對用受光元件150DU50U配置在半徑方向上的外側和內(nèi)側雙方，并且在與光源130相同的半徑上在夾著光源130的兩側配置增量用受光元件組140LU40R。而且，各增量用受光元件組140LU40R具有多個增量用受光元件141的組142，以便獲得期望數(shù)(例如4)的相位差的信號。這能夠如上所述有效利用反射光，并使裝置小型化。特別是，在本實施方式中，增量用受光元件組140LU40R配置成，在旋轉(zhuǎn)盤110的半徑方向上的位置與光源130相同。通過進行這樣的配置，例如，與圖12所示的變更例相比，能夠使面積最小化從而小型化。特別是，在采用本實施方式那樣的反射型的情況下，由于機械的制約和電氣的制約，與透射型相比，難以在反射光的光量分布內(nèi)配置受光元件，容易招致由光量分布的影響引起的檢測精度的下降。這一點與圖12的變更例相比，根據(jù)本實施方式，能夠合適地將全部受光元件收納在反射光的光量衰減少的區(qū)域內(nèi)，使得檢測精度提聞。并且，在本實施方式中，特別是，在旋轉(zhuǎn)盤100形成第I串行絕對圖案SPl和第2串行絕對圖案SP2，第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U分別輸出相差180度相位的信號。由此，通過使用第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U的輸出信號中的、根據(jù)不是如檢測圖案的變化點等那樣不穩(wěn)定的區(qū)域的圖案得到的信號來確定絕對位置，從而能夠穩(wěn)定地檢測絕對位置。因此，能夠提高絕對用受光元件組150的輸出信號的可靠性。并且，在本實施方式中，特別是，將第I和第2絕對用受光元件組150DU50U相對于光源130配置在旋轉(zhuǎn)盤110的半徑方向上的外側和內(nèi)側雙方。由此，例如如后述的圖9所示，使第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152 (例如交替)混合排列來構成I個直線狀的絕對用受光元件組，與配置在光量分布中的情況相比，能夠?qū)贗絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U的2個絕對用受光元件組配置在光量分布中，因而能可靠地增大受光面積，能進一步有效利用反射光。并且，在本實施方式中，特別是，利用以圓周方向的位置相同的方式配置在基板120上的第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U，接收來自以圓周方向的位置不同的方式形成在旋轉(zhuǎn)盤Iio上的第I絕對圖案SPl和第2絕對圖案SP2的反射光。由此，能夠分別輸出相位相差180度的信號。其結果是，能夠提高絕對用受光元件組150的輸出信號的可靠性。另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨和技術思想的范圍內(nèi)進行各種變形。以下，按順序說明這樣的變形例。(I)使圖案為相同相位、使受光元件的配置錯開的情況在上述實施方式中，第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U以圓周方向的位置相同的方式配置在基板120上，將第I絕對圖案SPl和第2絕對圖案SP2以針對圓周方向的相同位置的圖案錯開的方式形成在旋轉(zhuǎn)盤110上，然而不限于此。例如也可以構成為，相反地，第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U以圓周方向的位置不同的方式配置在基板120上，將第I絕對圖案SPl和第2絕對圖案SP2以針對圓周方向的相同位置為相同圖案的方式形成在旋轉(zhuǎn)盤110上。使用圖6和圖7來說明本變形例涉及的反射型編碼器100的結構。圖6是表示本變形例的反射型編碼器100所具有的旋轉(zhuǎn)盤IlOA的圖案形成面的一部分的俯視圖。圖7是表示反射型編碼器100所具有的基板120A上的受光元件的配置的配置圖。如圖6所示，在旋轉(zhuǎn)盤IlOA中，與所述的實施方式不同，第I串行絕對圖案SPl和第2串行絕對圖案SP2的圓周方向的錯開角度0 1為0°。S卩，第I絕對圖案SPl和第2絕對圖案SP2以相對于圓周方向的相同位置為相同圖案的方式形成在旋轉(zhuǎn)盤110上。另一方面，如圖7所示，在基板120A上，第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U在圓周方向(以上述基準位置O'為中心的圓周方向)上錯開角度Θ2來配置。對于除此以外的結構，由于與所述的實施方式相同，因而省略說明。這樣在本變形例中，利用以圓周方向的位置不同的方式配置在基板120A上的第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U，接收來自以針對圓周方向的相同位置為相同圖案的方式形成在旋轉(zhuǎn)盤IlOA上的第I串行絕對圖案SPl和第2串行絕對圖案SP2的反射光，由此，能夠分別輸出相差180度相位的信號。其結果是，與前述的實施方式一樣，能夠提高絕對用受光元件的輸出信號的可靠性。另外，盡管未作特別圖示，然而可以采用這樣的結構:采取與所述的實施方式和上述變形例(I)雙方的結構，第I和第2絕對用受光元件組150DU50U以圓周方向的位置不同的方式配置在基板120上，并且將第I和第2絕對圖案SP1、SP2以針對圓周方向的相同位置的圖案錯開的方式形成在旋轉(zhuǎn)盤110上。( 2 )使第I和第2絕對用受光元件混合配置的情況在上述實施方式中，將第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152分開來構成第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U，然而不限于此，也可以使第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152混合來構成絕對用受光元件組。使用圖8和圖9來說明本變形例涉及的反射型編碼器100的結構。圖8是表示本變形例的反射型編碼器100所具有的旋轉(zhuǎn)盤IlOB的圖案形成面的一部分的俯視圖。圖9是表示反射型編碼器100所具有的基板120B上的受光元件的配置的配置圖。如圖8所示，在旋轉(zhuǎn)盤IlOB上，沿著圓周方向呈同心圓狀地形成有增量圖案IP和串行絕對圖案SP。在本變形例中，與前述的實施方式不同，串行絕對圖案SP僅在增量圖案IP的外周側形成I條。如圖9所示，在基板120B的與旋轉(zhuǎn)盤IlOB對置的一側的表面上，絕對用受光元件組150 ’相對于光源130配置在旋轉(zhuǎn)盤IlOB的半徑方向上的外側。絕對用受光元件組150丨包含接收來自串行絕對圖案SP的反射光的多個第I絕對用受光元件151和多個第2絕對用受光元件152，該第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152沿著以所述的基準位置O'為中心的半徑2RS的圓周方向交替配置。使用這樣的交替配置，第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152以圓周方向的位置分別相差預定角度的方式配置在基板120B上，其結果是，通過分別接收來自形成在旋轉(zhuǎn)盤IlOB上的串行絕對圖案SP的反射光，能夠分別輸出相差180度相位的信號。對于除此以外的結構，由于與前述的實施方式相同，因而省略說明。根據(jù)本變形例，將光源130夾在中間來將增量用受光元件組140LU40R分割配置在旋轉(zhuǎn)盤IlOB的圓周方向上，將絕對用受光元件組150 ’相對于光源130配置在旋轉(zhuǎn)盤IlOB的半徑方向上的外側。由此，能夠在連續(xù)配置絕對用受光元件151、152的同時，以從3個方向包圍光源130的周圍的方式配置增量用受光元件組140LU40R和絕對用受光元件組150 ’。這樣，能夠使受光元件的配置成為與以光源130為中心的同心圓狀的光量分布對應的配置，因而能夠增大受光面積，能夠有效利用反射光。并且，將第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152交替排列來構成絕對用受光元件組150'。由此，通過使用第I絕對用受光元件151和第2絕對用受光元件152的輸出信號中的、根據(jù)不是如檢測圖案的變化點等那樣不穩(wěn)定的區(qū)域的圖案得到的信號來確定絕對位置，能夠穩(wěn)定地檢測絕對位置。因此，能夠提高絕對用受光元件組150'的輸出信號的可靠性。另外，在上述說明中說明了將串行絕對圖案SP形成在增量圖案IP的外周側、將絕對用受光元件組150 '配置在光源130的半徑方向外側的例子，然而也可以構成為，相反地將串行絕對圖案SP形成在增量圖案IP的內(nèi)周側，將絕對用受光元件組150丨配置在光源130的半徑方向內(nèi)側。并且，與前述的實施方式一樣，可以采用將串行絕對圖案SP1、SP2分別形成在增量圖案IP的內(nèi)外周側、并將絕對用受光元件組150丨配置在光源130的半徑方向兩側的結構。(3)使用相同相位的絕對用受光元件構成絕對用受光元件組的情況在上述實施方式中，將分別輸出相差180°相位的信號的第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U分開配置在光源130的半徑方向兩側，然而不限于此，可以采用將第I絕對用受光元件組150D和第2絕對用受光元件組150U中的僅任一方分別配置在光源130的半徑方向兩側的結構。在該情況下，由于從配置在光源130的半徑方向兩側的2個絕對用受光元件組輸出的信號為相同相位，因而不能獲得上述那樣的能穩(wěn)定地檢測絕對位置的效果，然而由于能以從4個方向包圍光源130的周圍的方式配置增量用受光元件組140LU40R和絕對用受光元件組，因而能獲得可增大受光面積、可有效利用反射光的效果。并且在該情況下，可以僅配置在光源130的半徑方向一側而不是光源130的半徑方向兩側。在該情況下，也能以從3個方向包圍光源130的周圍的方式配置增量用受光元件組140L、140R和絕對用受光元件組。(4)增量用受光元件組的配置結構的變形作為增量用受光元件組的配置結構，除了上述實施方式以外還可考慮以下的方式。這里，將檢測所述的A+相(O度)、B +相(90度)、A 一相(180度)和B —相(270度)的光信號的增量用受光元件141分別設定為141a、141b、141c、141d進行說明。圖10是用于比較的圖，示出前述的實施方式中的增量用受光元件組140L、140R的配置結構。如該圖10所示,將增量用受光元件141a 141d作為I組(圖中標號142所示)，增量用受光元件組140LU40R分別具有多個組142，且將光源130夾在中間在上述圓周方向上分割配置。圖11是示出增量用受光元件組的另一配置結構的圖。在該圖11所示的例子中，增量用受光元件組140L將2個增量用受光元件141a、141c作為I組(圖中標號143所示)而具有多個組143。并且，增量用受光元件組140R將2個增量用受光元件141b、141d作為I組(圖中標號144所示)而具有多個組144。這樣構成的增量用受光元件組140L、140R將光源130夾在中間并在上述圓周方向上分割來配置。圖12是示出增量用受光元件組的又一配置結構的圖。在該圖12所示的例子中，增量用受光元件組140LU40R分別相對于光源130靠半徑方向外周配置。增量用受光元件組140L、140R的結構與前述的實施方式同樣，將增量用受光元件141a 141d作為I組(圖中標號142所示)而分別具有多個組142。這樣構成的增量用受光元件組140LU40R在靠半徑方向外周的位置，將光源130夾在中間并在上述圓周方向上分割來配置。另外，在該例子中，將增量用受光元件組140L、140R相對于光源130靠半徑方向外周配置，然而也可以靠半徑方向內(nèi)周配置。并且，除了以上所述以外，還可以將上述實施方式和各變形例的方法適當組合來利用。此外，盡管未逐一例示，然而本發(fā)明可在不脫離其主旨的范圍內(nèi)被施加各種變更來實施。標號說明100:反射型編碼器；110:旋轉(zhuǎn)盤；IlOA:旋轉(zhuǎn)盤；IlOB:旋轉(zhuǎn)盤；120:基板；120A 120C:基板；120E:基板；130:光源;140L、140R:增量用受光元件組；141:增量用受光元件；142、143、144:組；150D 第I絕對用受光元件組；150U:第2絕對用受光元件組；150丨:絕對用受光元件組；151 第I絕對用受光元件；152 第2絕對用受光元件;AX:旋轉(zhuǎn)軸心；CT:控制裝置；IP:增量圖案；M:馬達；SH:軸；SM:伺服馬達；SP:串行絕對圖案；SP1:第I串行絕對圖案；SP2 :第2串行絕對圖案；SU:伺服單元。
權利要求
1.一種反射型編碼器(100)，其特征在于，該反射型編碼器(100)具有: 旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)，其以能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸心(AX)旋轉(zhuǎn)的方式配置，且沿著圓周方向形成有增量圖案(IP)和串行絕對圖案(SP);以及 基板(120、120A、120B、120C、120E)，其具有:向所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、IlOB)出射光的光源(130);增量用受光元件組(140LU40R)，其包含接收來自所述增量圖案(IP)的反射光的多個增量用受光元件(141);和絕對用受光元件組(150D、150U、150 ’ )，其包含接收來自所述串行絕對圖案(SP )的反射光的多個絕對用受光元件(151、152 )，所述基板(120、120A、120B、120C、120E)與所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、IlOB)對置配置， 所述增量用受光元件組(140L、140R)在所述基板(120、12(^、12( 、120(:、12( )上，以將所述光源(130)夾在中間的方式在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的圓周方向上分割配置， 所述絕對用受光元件組(150D、150U、150 ;)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，相對于所述光源(130)配置在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的半徑方向上的外側和內(nèi)側中的至少一方。
2.根據(jù)權利要求1所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 所述增量用受光元件組(140L、140R)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上配置成，在所述旋轉(zhuǎn)盤(I 10、110A、110B)的半徑方向上的位置與所述光源(130)相同。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 所述絕對用受光元件組(150D、150U)在所述 基板(120、120A、120C、120E)上，相對于所述光源(130)配置在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A)的半徑方向上的外側和內(nèi)側這雙方。
4.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 所述絕對用受光元件組(1500、15(^、150丨)包含多個第I絕對用受光元件(151)和多個第2絕對用受光元件(152)， 所述第I絕對用受光元件(151)和所述第2絕對用受光元件(152)分別輸出相位不同的信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 所述絕對用受光元件組(150DU50U)被分為包含所述多個第I絕對用受光元件(151)的第I絕對用受光元件組(150D)和包含所述多個第2絕對用受光元件(152)的第2絕對用受光元件組(150U)， 所述第I絕對用受光元件組(150D)和所述第2絕對用受光元件組(150U)中的一方(150U)相對于所述光源(130)配置在所述半徑方向的外側，并且另一方(150D)配置在所述半徑方向的內(nèi)側， 所述串行絕對圖案(SP)在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A)上具有:形成在與所述第I絕對用受光元件組(150D)對應的半徑方向位置的第I串行絕對圖案(SP1)、和形成在與所述第2絕對用受光元件組(150U)對應的半徑方向位置的第2串行絕對圖案(SP2)。
6.根據(jù)權利要求5所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 所述第I絕對用受光元件組(I50D)和所述第2絕對用受光元件組(I50U)配置成，在所述基板(120A)上的所述圓周方向的位置不同，以便分別輸出相位不同的信號， 所述第I串行絕對圖案(SPl)和所述第2串行絕對圖案(SP2)形成為，針對所述旋轉(zhuǎn)盤(IlOA)上的所述圓周方向的相同位置為相同圖案。
7.根據(jù)權利要求5所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 所述第I絕對用受光元件組(I50D)和所述第2絕對用受光元件組(I50U)配置成，在所述基板(120、120(:、12(^)上的所述圓周方向的位置相同， 所述第I串行絕對圖案(SP)和所述第2串行絕對圖案(SP)形成為，針對所述旋轉(zhuǎn)盤(110)上的所述圓周方向的相同位置的圖案錯開，以使所述第I絕對用受光元件組(150D)和所述第2絕對用受光元件組(150U)分別輸出相位不同的信號。
8.根據(jù)權利要求1 7中任一項所述的反射型編碼器(100)，其特征在于， 在設從所述光源(130)到所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的出射光的光路距離為dl、設從所述旋轉(zhuǎn)盤(I 10、110A、110B)到所述增量用受光元件組(140LU40R)或者所述絕對用受光元件組(150D、150U、150 ’ )的反射光的光路距離為d2、設從所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的旋轉(zhuǎn)中心到所述增量圖案(IP)或者所述串行絕對圖案(SP)的中心位置的距離為r的情況下,構成所述增量用受光元件組(140L、140R)的各增量用受光元件(141)或者構成所述絕對用受光元件組(150D、150U、15(Γ )的各絕對用受光元件(151、152)分別配置在以基準位置為中心的放射狀的方向上，該基準位置是距所述光源(130)的距離為r (dl + d2)/dl的位置。
9.根據(jù)權利要求1 8中任一項所述的反射型編碼器(100)，其特征在于，` 所述增量用受光元件組(140LU40R)具有包含多個所述增量用受光元件(141)的組(142、143、144)，以便獲得期望數(shù)量的相位差的信號。
10.一種伺服馬達(SM)，其特征在于，所述伺服馬達(SM)具有: 馬達，其使軸(SH)旋轉(zhuǎn)；以及 反射型編碼器(100)，其與所述軸(SH)連接并測定所述軸(SH)的位置， 所述反射型編碼器(100)具有: 旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)，其配置成能夠與所述軸(SH)的旋轉(zhuǎn)對應地圍繞旋轉(zhuǎn)軸心(AX)旋轉(zhuǎn)，且沿著圓周方向形成有增量圖案(IP)和串行絕對圖案(SP);以及 基板(120、120A、120B、120C、120E)，其具有:向所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、IlOB)出射光的光源(130);增量用受光元件組(140LU40R)，其包含接收來自所述增量圖案(IP)的反射光的多個增量用受光元件(141);和絕對用受光元件組(150D、150U、150 ’ )，其包含接收來自所述串行絕對圖案(SP )的反射光的多個絕對用受光元件(151、152 )，所述基板(120、120A、120B、120C、120E)與所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、IlOB)對置配置， 所述增量用受光元件組(140L、140R)在所述基板(120、12(^、12( 、120(:、12( )上，以將所述光源(130)夾在中間的方式在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的圓周方向上分割配置， 所述絕對用受光元件組(150D、150U、150 ;)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，相對于所述光源(130)配置在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的半徑方向上的外側和內(nèi)側中的至少一方。
11.一種伺服單元(SU)，其特征在于，所述伺服單元(SU)具有: 馬達(M)，其使軸(SH)旋轉(zhuǎn)； 反射型編碼器(100)，其與所述軸(SH)連接并測定所述軸(SH)的位置；以及控制裝置(CT)，其根據(jù)所述反射型編碼器(100)檢測出的位置控制所述馬達(M)的旋轉(zhuǎn)， 所述反射型編碼器(100)具有: 旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)，其配置成能夠與所述軸(SH)的旋轉(zhuǎn)對應地圍繞旋轉(zhuǎn)軸心(AX)旋轉(zhuǎn)，且沿著圓周方向形成有增量圖案(IP)和串行絕對圖案(SP)；以及 基板(120、120A、120B、120C、120E)，其具有:向所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、IlOB)出射光的光源(130);增量用受光元件組(140LU40R)，其包含接收來自所述增量圖案(IP)的反射光的多個增量用受光元件(141);和絕對用受光元件組(150D、150U、150 ’ )，其包含接收來自所述串行絕對圖案(SP )的反射光的多個絕對用受光元件(151、152 )，所述基板(120、120A、120B、120C、120E)與所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、IlOB)對置配置， 所述增量用受光元 件組(140L、140R)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，以將所述光源(130)夾在中間的方式在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的圓周方向上分割配置， 所述絕對用受光元件組(150D、150U、150 ;)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，相對于所述光源(130)配置在所述旋轉(zhuǎn)盤(110、110A、110B)的半徑方向上的外側和內(nèi)側中的至少一方。
全文摘要
通過增大受光面積能夠有效利用反射光。將光源(130)夾在中間來將增量用受光元件組(140L、140R)在旋轉(zhuǎn)盤(110)的圓周方向上分割配置，將第1和第2絕對用受光元件組(150D、150U)相對于光源(130)配置在旋轉(zhuǎn)盤(110)的半徑方向上的外側和內(nèi)側雙方。由此，能夠在連續(xù)配置第1和第2絕對用受光元件(151、152)的同時，以從4個方向包圍光源(130)的周圍的方式配置增量用受光元件組(140L、140R)和絕對用受光元件組(150D、150U)。
文檔編號G01D5/347GK103210284SQ20118005353
公開日2013年7月17日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2010年11月8日
發(fā)明者吉田康, 有永雄司, 吉富史朗, 松谷泰裕 申請人:株式會社安川電機