专利名称：反射型编码器、伺服马达以及伺服单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测马达的旋转轴的角度的反射型编码器、伺服马达以及伺服单元。
背景技术：
光学式编码器有“透射型”和“反射型”。透射型编码器将光源和受光元件夹着旋转盘配置在其一侧和另一侧，使从光源出射的光通过旋转盘并使受光元件接收该光。另一方面，反射型编码器将光源和受光元件双方配置在旋转盘的一侧，使旋转盘反射从光源出射的光并使受光元件接收该光。无论哪种编码器都根据通过旋转盘的旋转接收到大致脉冲状的光的受光元件的输出信号来检测固定有旋转盘的旋转轴的旋转位置和旋转速度。以往，作为透射型编码器，公知有例如专利文献I记载的透射型编码器。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010 - 96503号公报

发明内容
发明所要解决的课题反射型编码器由于能够将从光源到受光元件的所有部件相对于旋转盘在一个方向集中配置，因而与透射型编码器相比，适合于装置结构的简化和小型化。因此，近年来，采用反射型编码器成为主流。然而，在反射型编码器中，由于反射光中产生以光源为中心的同心圆状的光量分布，因而有可能由于受光元件的配置而使受光面积减少，无法有效利用反射光。因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的是提供一种通过增大受光面积能够有效利用反射光的反射型编码器、伺服马达以及伺服单元。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供了一种反射型编码器，其特征在于，反射型编码器具有:旋转盘，其配置成能够围绕旋转轴旋转，且沿着圆周方向形成有增量图案和串行绝对图案；以及基板，该基板具有:向所述旋转盘出射光的光源；增量用受光元件组，其包含接收来自所述增量图案的反射光的多个增量用受光元件；和绝对用受光元件组，其包含接收来自所述串行绝对图案的反射光的多个绝对用受光元件，所述基板与所述旋转盘对置配置，所述增量用受光元件组在所述基板上，以将所述光源夹在中间的方式在所述旋转盘的圆周方向上分割配置，所述绝对用受光元件组在所述基板上，相对于所述光源配置在所述旋转盘的半径方向上的外侧和内侧中的至少一方。并且，所述增量用受光元件组也可以在所述基板上配置成，在所述旋转盘的半径方向上的位置与所述光源相同。并且，所述绝对用受光元件组可以在所述基板上，相对于所述光源配置在所述旋转盘的半径方向上的外侧和内侧这双方。并且，所述绝对用受光元件组可以包含多个第I绝对用受光元件和多个第2绝对用受光元件，所述第I绝对用受光元件和所述第2绝对用受光元件可以分别输出相位不同的信号。并且，也可以是，所述绝对用受光元件组被分为包含所述多个第I绝对用受光元件的第I绝对用受光元件组和包含所述多个第2绝对用受光元件的第2绝对用受光元件组，所述第I绝对用受光元件组和所述第2绝对用受光元件组中的一方相对于所述光源配置在所述半径方向的外侧，并且另一方配置在所述半径方向的内侧，所述串行绝对图案在所述旋转盘上具有:形成在与所述第I绝对用受光元件组对应的半径方向位置的第I串行绝对图案、和形成在与所述第2绝对用受光元件组对应的半径方向位置的第2串行绝对图案。并且，也可以是，所述第I绝对用受光元件组和所述第2绝对用受光元件组配置成，在所述基板上的所述圆周方向的位置不同，以便分别输出相位不同的信号，所述第I串行绝对图案和所述第2串行绝对图案形成为，针对所述旋转盘上的所述圆周方向的相同位置为相同图案。并且，也可以是，所述第I绝对用受光元件组和所述第2绝对用受光元件组配置成，在所述基板上的所述圆周方向的位置相同，所述第I串行绝对图案和所述第2串行绝对图案形成为，针对所述旋转盘上的所述圆周方向的相同位置的图案错开，以使所述第I绝对用受光元件组和所述第2绝对用受光兀件组分别输出相位不同的信号。并且，也可以是，在设从所述光源到所述旋转盘的出射光的光路距离为dl、设从所述旋转盘到所述增量用受光元件组或者所述绝对用受光元件组的反射光的光路距离为d2、设从所述旋转盘的旋转中心到所述增量图案或者所述串行绝对图案的中心位置的距离为r的情况下，构成所述增量用受光元件组的各增量用受光元件或者构成所述绝对用受光元件组的各绝对用受光元件分别配置在以基准位置为中心的放射状的方向上，该基准位置是距所述光源的距离为r (dl + d2) /dl的位置。并且，所述增量用受光元件组可以具有包含多个所述增量用受光元件的组，以便获得期望数量的相位差的信号。并且，为了解决上述课题，根据本发明的另一观点，提供了一种伺服马达，其特征在于，所述伺服马达具有:马达，其使轴旋转；以及反射型编码器，其与所述轴连接并测定所述轴的位置，所述反射型编码器具有:旋转盘，其配置成能够与所述轴的旋转对应地围绕旋转轴旋转，且沿着圆周方向形成有增量图案和串行绝对图案；以及
基板，该基板具有:向所述旋转盘出射光的光源；增量用受光元件组，其包含接收来自所述增量图案的反射光的多个增量用受光元件；和绝对用受光元件组，其包含接收来自所述串行绝对图案的反射光的多个绝对用受光元件，所述基板与所述旋转盘对置配置，所述增量用受光元件组在所述基板上，以将所述光源夹在中间的方式在所述旋转盘的圆周方向上分割配置，所述绝对用受光元件组在所述基板上，相对于所述光源配置在所述旋转盘的半径方向上的外侧和内侧中的至少一方。并且，为了解决上述课题，根据本发明的又一观点，提供了一种伺服单元，其特征在于，所述伺服单元具有:马达，其使轴旋转；反射型编码器，其与所述轴连接并测定所述轴的位置；以及控制装置，其根据所述反射型编码器检测出的位置来控制所述马达的旋转，所述反射型编码器具有:旋转盘，其配置成能够根据所述轴的旋转围绕旋转轴旋转，且沿着圆周方向形成有增量图案和串行绝对图案；以及基板，该基板具有:向所述旋转盘出射光的光源；增量用受光元件组，其包含接收来自所述增量图案的反射光的多个增量用受光元件；和绝对用受光元件组，其包含接收来自所述串行绝对图案的反射光的多个绝对用受光元件，所述基板与所述旋转盘对置配置，所述增量用受光元件组在所述基板上，以将所述光源夹在中间的方式在所述旋转盘的圆周方向上分割配置，所述绝对用受光元件组在所述基板上，相对于所述光源配置在所述旋转盘的半径方向上的外侧和内侧中的至少一方。如以上说明那样，根据本发明，能够增大受光面积，能够有效利用反射光。


图1是用于说明本实施方式涉及的伺服单元的概略结构的说明图。图2是用于说明本实施方式涉及的反射型编码器的概略结构的说明图。图3是表示本实施方式涉及的反射型编码器所具有的旋转盘的图案形成面的一部分的俯视图。图4是表示本实施方式涉及的反射型编码器所具有的基板上的受光元件的配置的配置图。图5是用于说明光源的沿图4中V — V截面的基板的纵截面图。图6是表示将图案作为相同相位、错开受光元件的配置的变形例涉及的反射型编码器所具有的旋转盘的图案形成面的一部分的俯视图。图7是表示将图案作为相同相位、错开受光元件的配置的变形例涉及的反射型编码器所具有的基板上的受光元件的配置的配置图。图8是表示将绝对用受光元件组仅配置在光源的半径方向一侧的变形例涉及的反射型编码器所具有的旋转盘的图案形成面的一部分的俯视图。图9是表示将绝对用受光元件组仅配置在光源的半径方向一侧的变形例涉及的反射型编码器所具有的基板上的受光元件的配置的配置图。图10是示出实施方式中的增量用受光元件组的配置结构的图。图11是示出增量用受光元件组的另一配置结构的图。图12是示出增量用受光元件组的又一配置结构的图。
具体实施例方式以下，参照

本发明的一个实施方式。首先，参照图1，说明本实施方式涉及的伺服单元的结构的概略情况。图1是用于说明本实施方式涉及的伺服单元的概略结构的说明图。如图1所示，本实施方式涉及的伺服单元SU具有伺服马达SM和控制装置CT。并且，伺服马达SM具有反射型编码器100和马达M。马达M是不包含反射型编码器100的动力发生源的一例。有时也将该马达M单体称为伺服马达，而在本实施方式中，将包含反射型编码器100的结构称为伺服马达SM。马达M至少在一端侧具有轴SH，通过使该轴SH围绕旋转轴心AX旋转，从而输出旋转力。另外，马达M只要是根据位置数据(也可以包含速度数据等其它数据)被控制的马达，就不作特别限定。并且，马达M不限于是作为动力源使用电气的电动式马达的情况，可以是例如液压式马达、空气式马达、蒸汽式马达等的使用其它动力源的马达。不过，为了便于说明，以下对马达M是电动式马达的情况进行说明。反射型编码器100与位于马达M的轴SH的旋转力输出端的相反侧的端部连接。进而，该反射型编码器100通过检测轴SH的位置，来检测马达M的旋转对象(可以是轴SH自身)的相对位置(距基准角度的相对角度)和绝对位置(绝对角度)，并输出表示该位置的位置数据。反射型编码器100的配置位置不特别限定于本实施方式所示的例子。例如，反射型编码器100可以配置成与轴SH的输出端侧直接连接，并且，也可以经由减速器、旋转方向变换器、制动器等的其它机构与轴SH等连接。控制装置CT取得从反射型编码器100输出的位置数据，根据该位置数据，控制马达M的旋转。因此，在作为马达M使用电动式马达的本实施方式中，控制装置CT根据位置数据，控制施加给马达M的电流或者电压等，由此控制马达M的旋转。并且，控制装置CT也能够从上位控制装置(未图示)取得上位控制信号来控制马达M，以使由该上位控制信号表示的位置或者速度等从马达M的轴SH被输出。另外，在马达M使用液压式、空气式、蒸汽式等的其它动力源的情况下，控制装置CT通过控制这些动力源的供给，能够控制马达M的旋转。下面，参照图2 图5，对本实施方式涉及的反射型编码器100的结构进行说明。图2是用于说明本实施方式涉及的反射型编码器100的概略结构的说明图。图3是表示本实施方式涉及的反射型编码器100所具有的旋转盘110的图案形成面的一部分的俯视图。图4是表示反射型编码器100所具有的基板120上的受光元件的配置的配置图。图5是用于说明光源的沿图4中V — V截面的基板120的纵截面图。如图2所示，本实施方式涉及的反射型编码器100具有:与轴SH连接的旋转盘110 ;和利用未图示的支撑部件与旋转盘110对置配置的基板120。
旋转盘110如图3所示形成为圆板状，配置成使盘中心O与旋转轴心AX大致一致。进而，旋转盘110经由例如毂等与可围绕该旋转轴心AX旋转的轴SH连接。因此，旋转盘110配置成，能够根据马达M的旋转围绕旋转轴心AX旋转。如图3所示，在旋转盘110上，沿着圆周方向呈同心圆状地形成有增量图案(incremental pattern) IP 和串行绝对图案(serial absolute pattern) SP。此时，旋转盘110使用例如透射或者吸收光的材质形成。进而，增量图案IP和串行绝对图案SP通过在该透射或者吸收光的材质的旋转盘110上使用蒸镀例如反射率高的材质等的方法在同心圆上形成反射狭缝来进行图案化。增量图案IP通过以预定间距等间隔地形成反射狭缝，从而具有以该间距重复光的反射和吸收或透射的图案。另外，由于每当旋转盘110旋转I个间距(反射狭缝的重复间隔)时从后述的各相位的受光元件就检测出I个周期信号(例如正弦波或脉冲波)，因而以I个间距为360°的电气角表示该I个间距间隔。串行绝对图案SP包含:形成在增量图案IP的内周侧的第I串行绝对图案SPl ;和形成在增量图案IP的外周侧的第2串行绝对图案SP2。第I串行绝对图案SPl和第2串行绝对图案SP2具有能够通过预定角度内的反射狭缝的位置的组合来唯一表示旋转盘110的绝对位置的图案，而不是像上述增量图案IP那样的预定间距的重复图案。因此，后述的受光元件取得与该预定角度内的反射狭缝位置的组合对应的信号，从而本实施方式涉及的反射型编码器能确定与该信号对应的绝对位置。另外，在本实施方式中，第I串行绝对图案SPl和第2串行绝对图案SP2是相同图案，然而也可以以针对圆周方向的相同位置的图案错开与增量图案IP的半间距相当的电气角中的180°的方式，相互错开角度0 I来形成。并且，第I串行绝对图案SPl和第2串行绝对图案SP2如上所述在圆周方向上错开角度Θ I来形成，从而根据第I串行绝对图案SPl的反射光得到的输出信号和根据第2串行绝对图案SP2的反射光得到的输出信号彼此相差180度相位。通过这样得到相差180度相位的信号，本实施方式涉及的反射型编码器100使用根据不是如检测图案的变化点等那样不稳定的区域的图案得到的信号来确定绝对位置，由此能够稳定地检测绝对位置。另夕卜，在该意义上，相位差不限于180度，而在180度的情况下，能够增大根据各图案得到的信号彼此的不稳定区域的间隔。如图4所示，在基板120的与旋转盘110对置的一侧的表面设有:向旋转盘110出射光的光源130 ;增量用受光元件组140L、140R，它们包含接收来自增量图案IP的反射光的多个增量用受光元件141 ;第I绝对用受光元件组150D，其包含接收来自第I串行绝对图案SPl的反射光的多个第I绝对用受光元件151 ;以及第2绝对用受光元件组150U，其包含接收来自第2串行绝对图案SP2的反射光的多个第2绝对用受光元件152。如图3所示，基板120配置成，使光源130与增量图案IP的半径方向中央位置(从盘中心O起半径R1的位置)对置。由此，配置在基板120上的第I绝对用受光元件组150D、增量用受光元件组140LU40R以及第2绝对用受光元件组150D分别处于与形成在旋转盘110上的第I串行绝对图案SP1、增量图案IP以及第2串行绝对图案SP2对应的半径方向位置。增量用受光元件组140为了检测相位不同的4个光信号，具有以将与增量图案IP的I个间距对应的位置分割为四部分并按电气角每90°输出信号的4个增量用受光元件141作为I组(图4中由标号142表示)的多个增量用受光元件141。进而，增量用受光元件组140的4个增量用受光元件141的组142采用沿着旋转盘110的圆周方向(图4中C1方向)呈阵列状配置多个组142的结构。这里，相位不同的4个光信号是A +相(O度)、与A +相相比错开90度相位的B +相(90度)、与A +相相比错开180度相位的A —相(180度)、以及与A +相相比错开270度相位的B —相(270度)的光信号。使用相差90°相位的信号、例如除了上述A +相的光信号以外还使用B +相的光信号是为了，根据先检测的是A +相还是B +相来检测旋转盘110的旋转方向。并且，使用相差180°相位的信号、也就是说除了 A+相或B+相以外还使用A—相或B—相的光信号是为了确保光信号的可靠性。而且，沿着圆周方向配置多个组142是因为，由于各相位的光信号被检测的场所分散在较宽的范围，因而能够通过平均化而减小受光光量的不均匀的影响。着眼于这样的增量用受光元件组140中的各增量用受光元件141的功能，本申请发明人发现，与绝对用受光元件组150不同，能够分割配置增量用受光元件组140。例如，图4是以上述组为单位分割配置了增量用受光元件组140的例子。在该例子中，各自具有6个组142的增量用受光元件组140LU40R将光源130夹在中间并在上述圆周方向(图4中C1方向)分割来配置。并且在该例子中，增量用受光元件组140LU40R和光源130沿着上述圆周方向配置，由此增量用受光元件组140L、140R被配置成，在旋转盘110的半径方向上的位置与光源130相同。另外，增量用受光元件组140不必需要以上述组为单位进行分割。例如，若将检测上述的A +相(O度)、B +相(90度)、A—相(180度)以及B —相(270度)的光信号的增量用受光元件141分别设为141a、141b、141c、141d，则上述的例子是将组142内包含的增量用受:光兀件141a 14Id 一起按…[141a 141d]、[141a 141d]、光源130、[141a 141d]、[ 141a 141d]…那样分割配置的例子，但例如也可以按…[141a 141d]、[ 141a、141b]、光源130、[141c、141d]、[141a 141d]…那样在组142的途中进行分割。
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另外，上述C1方向是如下方向:如图3所示在使基板120与旋转盘110对置的状态下将光源130和各受光元件的位置投影到旋转盘110上、并设从旋转盘110中的盘中心O到增量图案IP的中心位置的距离为R1的情况下，如图4所示，以距光源130的距离为上述距离R1的k倍(k = (dl + d2)/dl)即KR1的距离的基准位置O丨为中心的半径IcR1的圆周方向。也就是说，基准位置O'位于从与光源130对应的旋转盘110上的位置起，在通过该位置和旋转盘110的中心O的直线上靠中心O侧的距离kr处。这是因为，如图2所示，在反射型编码器100中，从光源130出射的光由旋转盘110反射，并由增量用受光元件组140接收反射光，因而图案的放大像被反射投影在增量用受光元件组140上。S卩，从光源130到旋转盘110的出射光的光路距离是dl，从旋转盘110到增量用受光元件组140的反射光的光路距离是d2，因而将增量图案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组140上。因此，通过将增量用受光元件组140沿着C1方向配置，能够与反射投影的增量图案IP的放大像对应。而且，构成增量用受光元件组140的各增量用受光元件141的方向分别配置为以上述基准位置O '为中心的放射状的方向。由此，能够使各增量用受光元件141的方向为与被反射投影的增量图案IP的k倍的放大像对应的方向。
第I和第2绝对用受光元件组150DU50U是通过沿着旋转盘110的圆周方向(图4中Csi方向和Cs2方向)将多个第I和第2绝对用受光兀件151、152配置成阵列状而构成的。这些第I和第2绝对用受光元件组150DU50U从由多个第I和第2绝对用受光元件151、152分别独立检测来自预定范围的第I和第2串行绝对图案SP1、SP2的光信号的特性方面来看，期望的是连续配置这些多个受光元件。因此，在本实施方式中，第I绝对用受光元件组150D相对于光源130配置在旋转盘100的半径方向上的内侧(图4中下侧)，第2绝对用受光元件组150U相对于光源130配置在旋转盘100的半径方向上的外侧(图4中上侧)。另夕卜，这些第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U配置成，在基板120的圆周方向上的位置(以上述基准位置O '为中心的圆周方向位置)相同。另一方面，如上所述，第I和第2串行绝对图案SP1、SP2彼此以电气角错开180°来配置。因此，该第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U分别输出电气角彼此相差180°相位的信号。另外，上述Csi方向和Cs2方向是如下方向:如图3和图4所示在设从旋转盘110中的盘中心O到第I和第2串行绝对图案SP1、SP2的中心位置的距离为RS1、RS2的情况下，以上述基准位置O'为中心的半径kRsl、kRS2的圆周方向。这样，通过将第I和第2绝对用受光元件组150DU50U沿着Csi方向和Cs2方向配置，如上所述，能够与被反射投影的第I和第2串行绝对图案SP1、SP2的放大像对应。并且同样，构成第I和第2绝对用受光元件组150DU50U的各绝对用受光元件组151、152的方向分别配置为以上述基准位置O ’为中心的放射状的方向。由此，能够使各绝对用受光元件151、152的方向为与被反射投影的第I和第2串行绝对图案SPl、SP2的k倍的放大像对应的方向。如图5所示，在基板120上，使用银膏等导电性粘接剂固定着形成有光源130的芯片131。作为光源130，使用例如LED (Light Emitting Diode:发光二极管)。在基板120的表面形成有布线图案(省略图示)，该布线图案和光源130的电极使用布线122来连接。根据以上说明的本实施方式涉及的反射型编码器100等，将光源130夹在中间而将增量用受光元件组140LU40R分割配置在旋转盘110的圆周方向上，将第I和第2绝对用受光元件组150DU50U相对于光源130配置在旋转盘110的半径方向上的外侧和内侧双方。由此，能够在连续配置第I和第2绝对用受光元件151、152的同时，以从4个方向包围光源130的周围的方式配置增量用受光元件组140LU40R和绝对用受光元件组150D、150U。这样，能够使受光元件的配置成为与以光源130为中心的同心圆状的光量分布对应的配置，因而能够增大受光面积，有效利用反射光。并且，通过受光面积的增大，也具有能够改善信号的信噪(SN)比的效果。并且，在本实施方式中，特别是，将第I和第2绝对用受光元件150DU50U配置在半径方向上的外侧和内侧双方，并且在与光源130相同的半径上在夹着光源130的两侧配置增量用受光元件组140LU40R。而且，各增量用受光元件组140LU40R具有多个增量用受光元件141的组142，以便获得期望数(例如4)的相位差的信号。这能够如上所述有效利用反射光，并使装置小型化。特别是，在本实施方式中，增量用受光元件组140LU40R配置成，在旋转盘110的半径方向上的位置与光源130相同。通过进行这样的配置，例如，与图12所示的变更例相比，能够使面积最小化从而小型化。特别是，在采用本实施方式那样的反射型的情况下，由于机械的制约和电气的制约，与透射型相比，难以在反射光的光量分布内配置受光元件，容易招致由光量分布的影响引起的检测精度的下降。这一点与图12的变更例相比，根据本实施方式，能够合适地将全部受光元件收纳在反射光的光量衰减少的区域内，使得检测精度提闻。并且，在本实施方式中，特别是，在旋转盘100形成第I串行绝对图案SPl和第2串行绝对图案SP2，第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U分别输出相差180度相位的信号。由此，通过使用第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U的输出信号中的、根据不是如检测图案的变化点等那样不稳定的区域的图案得到的信号来确定绝对位置，从而能够稳定地检测绝对位置。因此，能够提高绝对用受光元件组150的输出信号的可靠性。并且，在本实施方式中，特别是，将第I和第2绝对用受光元件组150DU50U相对于光源130配置在旋转盘110的半径方向上的外侧和内侧双方。由此，例如如后述的图9所示，使第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152 (例如交替)混合排列来构成I个直线状的绝对用受光元件组，与配置在光量分布中的情况相比，能够将包含第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U的2个绝对用受光元件组配置在光量分布中，因而能可靠地增大受光面积，能进一步有效利用反射光。并且，在本实施方式中，特别是，利用以圆周方向的位置相同的方式配置在基板120上的第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U，接收来自以圆周方向的位置不同的方式形成在旋转盘Iio上的第I绝对图案SPl和第2绝对图案SP2的反射光。由此，能够分别输出相位相差180度的信号。其结果是，能够提高绝对用受光元件组150的输出信号的可靠性。另外，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨和技术思想的范围内进行各种变形。以下，按顺序说明这样的变形例。(I)使图案为相同相位、使受光元件的配置错开的情况在上述实施方式中，第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U以圆周方向的位置相同的方式配置在基板120上，将第I绝对图案SPl和第2绝对图案SP2以针对圆周方向的相同位置的图案错开的方式形成在旋转盘110上，然而不限于此。例如也可以构成为，相反地，第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U以圆周方向的位置不同的方式配置在基板120上，将第I绝对图案SPl和第2绝对图案SP2以针对圆周方向的相同位置为相同图案的方式形成在旋转盘110上。使用图6和图7来说明本变形例涉及的反射型编码器100的结构。图6是表示本变形例的反射型编码器100所具有的旋转盘IlOA的图案形成面的一部分的俯视图。图7是表示反射型编码器100所具有的基板120A上的受光元件的配置的配置图。如图6所示，在旋转盘IlOA中，与所述的实施方式不同，第I串行绝对图案SPl和第2串行绝对图案SP2的圆周方向的错开角度0 1为0°。S卩，第I绝对图案SPl和第2绝对图案SP2以相对于圆周方向的相同位置为相同图案的方式形成在旋转盘110上。另一方面，如图7所示，在基板120A上，第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U在圆周方向(以上述基准位置O'为中心的圆周方向)上错开角度Θ2来配置。对于除此以外的结构，由于与所述的实施方式相同，因而省略说明。这样在本变形例中，利用以圆周方向的位置不同的方式配置在基板120A上的第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U，接收来自以针对圆周方向的相同位置为相同图案的方式形成在旋转盘IlOA上的第I串行绝对图案SPl和第2串行绝对图案SP2的反射光，由此，能够分别输出相差180度相位的信号。其结果是，与前述的实施方式一样，能够提高绝对用受光元件的输出信号的可靠性。另外，尽管未作特别图示，然而可以采用这样的结构:采取与所述的实施方式和上述变形例(I)双方的结构，第I和第2绝对用受光元件组150DU50U以圆周方向的位置不同的方式配置在基板120上，并且将第I和第2绝对图案SP1、SP2以针对圆周方向的相同位置的图案错开的方式形成在旋转盘110上。( 2 )使第I和第2绝对用受光元件混合配置的情况在上述实施方式中，将第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152分开来构成第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U，然而不限于此，也可以使第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152混合来构成绝对用受光元件组。使用图8和图9来说明本变形例涉及的反射型编码器100的结构。图8是表示本变形例的反射型编码器100所具有的旋转盘IlOB的图案形成面的一部分的俯视图。图9是表示反射型编码器100所具有的基板120B上的受光元件的配置的配置图。如图8所示，在旋转盘IlOB上，沿着圆周方向呈同心圆状地形成有增量图案IP和串行绝对图案SP。在本变形例中，与前述的实施方式不同，串行绝对图案SP仅在增量图案IP的外周侧形成I条。如图9所示，在基板120B的与旋转盘IlOB对置的一侧的表面上，绝对用受光元件组150 ’相对于光源130配置在旋转盘IlOB的半径方向上的外侧。绝对用受光元件组150丨包含接收来自串行绝对图案SP的反射光的多个第I绝对用受光元件151和多个第2绝对用受光元件152，该第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152沿着以所述的基准位置O'为中心的半径2RS的圆周方向交替配置。使用这样的交替配置，第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152以圆周方向的位置分别相差预定角度的方式配置在基板120B上，其结果是，通过分别接收来自形成在旋转盘IlOB上的串行绝对图案SP的反射光，能够分别输出相差180度相位的信号。对于除此以外的结构，由于与前述的实施方式相同，因而省略说明。根据本变形例，将光源130夹在中间来将增量用受光元件组140LU40R分割配置在旋转盘IlOB的圆周方向上，将绝对用受光元件组150 ’相对于光源130配置在旋转盘IlOB的半径方向上的外侧。由此，能够在连续配置绝对用受光元件151、152的同时，以从3个方向包围光源130的周围的方式配置增量用受光元件组140LU40R和绝对用受光元件组150 ’。这样，能够使受光元件的配置成为与以光源130为中心的同心圆状的光量分布对应的配置，因而能够增大受光面积，能够有效利用反射光。并且，将第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152交替排列来构成绝对用受光元件组150'。由此，通过使用第I绝对用受光元件151和第2绝对用受光元件152的输出信号中的、根据不是如检测图案的变化点等那样不稳定的区域的图案得到的信号来确定绝对位置，能够稳定地检测绝对位置。因此，能够提高绝对用受光元件组150'的输出信号的可靠性。另外，在上述说明中说明了将串行绝对图案SP形成在增量图案IP的外周侧、将绝对用受光元件组150 '配置在光源130的半径方向外侧的例子，然而也可以构成为，相反地将串行绝对图案SP形成在增量图案IP的内周侧，将绝对用受光元件组150丨配置在光源130的半径方向内侧。并且，与前述的实施方式一样，可以采用将串行绝对图案SP1、SP2分别形成在增量图案IP的内外周侧、并将绝对用受光元件组150丨配置在光源130的半径方向两侧的结构。(3)使用相同相位的绝对用受光元件构成绝对用受光元件组的情况在上述实施方式中，将分别输出相差180°相位的信号的第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U分开配置在光源130的半径方向两侧，然而不限于此，可以采用将第I绝对用受光元件组150D和第2绝对用受光元件组150U中的仅任一方分别配置在光源130的半径方向两侧的结构。在该情况下，由于从配置在光源130的半径方向两侧的2个绝对用受光元件组输出的信号为相同相位，因而不能获得上述那样的能稳定地检测绝对位置的效果，然而由于能以从4个方向包围光源130的周围的方式配置增量用受光元件组140LU40R和绝对用受光元件组，因而能获得可增大受光面积、可有效利用反射光的效果。并且在该情况下，可以仅配置在光源130的半径方向一侧而不是光源130的半径方向两侧。在该情况下，也能以从3个方向包围光源130的周围的方式配置增量用受光元件组140L、140R和绝对用受光元件组。(4)增量用受光元件组的配置结构的变形作为增量用受光元件组的配置结构，除了上述实施方式以外还可考虑以下的方式。这里，将检测所述的A+相(O度)、B +相(90度)、A 一相(180度)和B —相(270度)的光信号的增量用受光元件141分别设定为141a、141b、141c、141d进行说明。图10是用于比较的图，示出前述的实施方式中的增量用受光元件组140L、140R的配置结构。如该图10所示,将增量用受光元件141a 141d作为I组(图中标号142所示)，增量用受光元件组140LU40R分别具有多个组142，且将光源130夹在中间在上述圆周方向上分割配置。图11是示出增量用受光元件组的另一配置结构的图。在该图11所示的例子中，增量用受光元件组140L将2个增量用受光元件141a、141c作为I组(图中标号143所示)而具有多个组143。并且，增量用受光元件组140R将2个增量用受光元件141b、141d作为I组(图中标号144所示)而具有多个组144。这样构成的增量用受光元件组140L、140R将光源130夹在中间并在上述圆周方向上分割来配置。图12是示出增量用受光元件组的又一配置结构的图。在该图12所示的例子中，增量用受光元件组140LU40R分别相对于光源130靠半径方向外周配置。增量用受光元件组140L、140R的结构与前述的实施方式同样，将增量用受光元件141a 141d作为I组(图中标号142所示)而分别具有多个组142。这样构成的增量用受光元件组140LU40R在靠半径方向外周的位置，将光源130夹在中间并在上述圆周方向上分割来配置。另外，在该例子中，将增量用受光元件组140L、140R相对于光源130靠半径方向外周配置，然而也可以靠半径方向内周配置。并且，除了以上所述以外，还可以将上述实施方式和各变形例的方法适当组合来利用。此外，尽管未逐一例示，然而本发明可在不脱离其主旨的范围内被施加各种变更来实施。标号说明100:反射型编码器；110:旋转盘；IlOA:旋转盘；IlOB:旋转盘；120:基板；120A 120C:基板；120E:基板；130:光源;140L、140R:增量用受光元件组；141:增量用受光元件；142、143、144:组；150D 第I绝对用受光元件组；150U:第2绝对用受光元件组；150丨:绝对用受光元件组；151 第I绝对用受光元件；152 第2绝对用受光元件;AX:旋转轴心；CT:控制装置；IP:增量图案；M:马达；SH:轴；SM:伺服马达；SP:串行绝对图案；SP1:第I串行绝对图案；SP2 :第2串行绝对图案；SU:伺服单元。
权利要求
1.一种反射型编码器(100)，其特征在于，该反射型编码器(100)具有: 旋转盘(110、110A、110B)，其以能够围绕旋转轴心(AX)旋转的方式配置，且沿着圆周方向形成有增量图案(IP)和串行绝对图案(SP);以及 基板(120、120A、120B、120C、120E)，其具有:向所述旋转盘(110、110A、IlOB)出射光的光源(130);增量用受光元件组(140LU40R)，其包含接收来自所述增量图案(IP)的反射光的多个增量用受光元件(141);和绝对用受光元件组(150D、150U、150 ’ )，其包含接收来自所述串行绝对图案(SP )的反射光的多个绝对用受光元件(151、152 )，所述基板(120、120A、120B、120C、120E)与所述旋转盘(110、110A、IlOB)对置配置， 所述增量用受光元件组(140L、140R)在所述基板(120、12(^、12( 、120(:、12( )上，以将所述光源(130)夹在中间的方式在所述旋转盘(110、110A、110B)的圆周方向上分割配置， 所述绝对用受光元件组(150D、150U、150 ;)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，相对于所述光源(130)配置在所述旋转盘(110、110A、110B)的半径方向上的外侧和内侧中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 所述增量用受光元件组(140L、140R)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上配置成，在所述旋转盘(I 10、110A、110B)的半径方向上的位置与所述光源(130)相同。
3.根据权利要求1或2所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 所述绝对用受光元件组(150D、150U)在所述 基板(120、120A、120C、120E)上，相对于所述光源(130)配置在所述旋转盘(110、110A)的半径方向上的外侧和内侧这双方。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 所述绝对用受光元件组(1500、15(^、150丨)包含多个第I绝对用受光元件(151)和多个第2绝对用受光元件(152)， 所述第I绝对用受光元件(151)和所述第2绝对用受光元件(152)分别输出相位不同的信号。
5.根据权利要求4所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 所述绝对用受光元件组(150DU50U)被分为包含所述多个第I绝对用受光元件(151)的第I绝对用受光元件组(150D)和包含所述多个第2绝对用受光元件(152)的第2绝对用受光元件组(150U)， 所述第I绝对用受光元件组(150D)和所述第2绝对用受光元件组(150U)中的一方(150U)相对于所述光源(130)配置在所述半径方向的外侧，并且另一方(150D)配置在所述半径方向的内侧， 所述串行绝对图案(SP)在所述旋转盘(110、110A)上具有:形成在与所述第I绝对用受光元件组(150D)对应的半径方向位置的第I串行绝对图案(SP1)、和形成在与所述第2绝对用受光元件组(150U)对应的半径方向位置的第2串行绝对图案(SP2)。
6.根据权利要求5所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 所述第I绝对用受光元件组(I50D)和所述第2绝对用受光元件组(I50U)配置成，在所述基板(120A)上的所述圆周方向的位置不同，以便分别输出相位不同的信号， 所述第I串行绝对图案(SPl)和所述第2串行绝对图案(SP2)形成为，针对所述旋转盘(IlOA)上的所述圆周方向的相同位置为相同图案。
7.根据权利要求5所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 所述第I绝对用受光元件组(I50D)和所述第2绝对用受光元件组(I50U)配置成，在所述基板(120、120(:、12(^)上的所述圆周方向的位置相同， 所述第I串行绝对图案(SP)和所述第2串行绝对图案(SP)形成为，针对所述旋转盘(110)上的所述圆周方向的相同位置的图案错开，以使所述第I绝对用受光元件组(150D)和所述第2绝对用受光元件组(150U)分别输出相位不同的信号。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的反射型编码器(100)，其特征在于， 在设从所述光源(130)到所述旋转盘(110、110A、110B)的出射光的光路距离为dl、设从所述旋转盘(I 10、110A、110B)到所述增量用受光元件组(140LU40R)或者所述绝对用受光元件组(150D、150U、150 ’ )的反射光的光路距离为d2、设从所述旋转盘(110、110A、110B)的旋转中心到所述增量图案(IP)或者所述串行绝对图案(SP)的中心位置的距离为r的情况下,构成所述增量用受光元件组(140L、140R)的各增量用受光元件(141)或者构成所述绝对用受光元件组(150D、150U、15(Γ )的各绝对用受光元件(151、152)分别配置在以基准位置为中心的放射状的方向上，该基准位置是距所述光源(130)的距离为r (dl + d2)/dl的位置。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的反射型编码器(100)，其特征在于，` 所述增量用受光元件组(140LU40R)具有包含多个所述增量用受光元件(141)的组(142、143、144)，以便获得期望数量的相位差的信号。
10.一种伺服马达(SM)，其特征在于，所述伺服马达(SM)具有: 马达，其使轴(SH)旋转；以及 反射型编码器(100)，其与所述轴(SH)连接并测定所述轴(SH)的位置， 所述反射型编码器(100)具有: 旋转盘(110、110A、110B)，其配置成能够与所述轴(SH)的旋转对应地围绕旋转轴心(AX)旋转，且沿着圆周方向形成有增量图案(IP)和串行绝对图案(SP);以及 基板(120、120A、120B、120C、120E)，其具有:向所述旋转盘(110、110A、IlOB)出射光的光源(130);增量用受光元件组(140LU40R)，其包含接收来自所述增量图案(IP)的反射光的多个增量用受光元件(141);和绝对用受光元件组(150D、150U、150 ’ )，其包含接收来自所述串行绝对图案(SP )的反射光的多个绝对用受光元件(151、152 )，所述基板(120、120A、120B、120C、120E)与所述旋转盘(110、110A、IlOB)对置配置， 所述增量用受光元件组(140L、140R)在所述基板(120、12(^、12( 、120(:、12( )上，以将所述光源(130)夹在中间的方式在所述旋转盘(110、110A、110B)的圆周方向上分割配置， 所述绝对用受光元件组(150D、150U、150 ;)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，相对于所述光源(130)配置在所述旋转盘(110、110A、110B)的半径方向上的外侧和内侧中的至少一方。
11.一种伺服单元(SU)，其特征在于，所述伺服单元(SU)具有: 马达(M)，其使轴(SH)旋转； 反射型编码器(100)，其与所述轴(SH)连接并测定所述轴(SH)的位置；以及控制装置(CT)，其根据所述反射型编码器(100)检测出的位置控制所述马达(M)的旋转， 所述反射型编码器(100)具有: 旋转盘(110、110A、110B)，其配置成能够与所述轴(SH)的旋转对应地围绕旋转轴心(AX)旋转，且沿着圆周方向形成有增量图案(IP)和串行绝对图案(SP)；以及 基板(120、120A、120B、120C、120E)，其具有:向所述旋转盘(110、110A、IlOB)出射光的光源(130);增量用受光元件组(140LU40R)，其包含接收来自所述增量图案(IP)的反射光的多个增量用受光元件(141);和绝对用受光元件组(150D、150U、150 ’ )，其包含接收来自所述串行绝对图案(SP )的反射光的多个绝对用受光元件(151、152 )，所述基板(120、120A、120B、120C、120E)与所述旋转盘(110、110A、IlOB)对置配置， 所述增量用受光元 件组(140L、140R)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，以将所述光源(130)夹在中间的方式在所述旋转盘(110、110A、110B)的圆周方向上分割配置， 所述绝对用受光元件组(150D、150U、150 ;)在所述基板(120、120A、120B、120C、120E)上，相对于所述光源(130)配置在所述旋转盘(110、110A、110B)的半径方向上的外侧和内侧中的至少一方。
全文摘要
通过增大受光面积能够有效利用反射光。将光源(130)夹在中间来将增量用受光元件组(140L、140R)在旋转盘(110)的圆周方向上分割配置，将第1和第2绝对用受光元件组(150D、150U)相对于光源(130)配置在旋转盘(110)的半径方向上的外侧和内侧双方。由此，能够在连续配置第1和第2绝对用受光元件(151、152)的同时，以从4个方向包围光源(130)的周围的方式配置增量用受光元件组(140L、140R)和绝对用受光元件组(150D、150U)。
文档编号G01D5/347GK103210284SQ20118005353
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者吉田康, 有永雄司, 吉富史朗, 松谷泰裕 申请人:株式会社安川电机