本发明涉及编码器装置、驱动装置、工作台装置以及机器人装置。
背景技术:
检测包括转数的旋转信息的多转型的编码器装置搭载于机器人装置等各种装置(例如,参照下述的专利文献1)。在机器人装置的动作中,编码器装置例如从机器人装置的主电源接受电力供给,检测包括转数和角度位置的旋转信息。
但是,当机器人装置结束规定的处理时,有时使该主电源断开。在该情况下,从机器人装置的主电源向编码器装置的电力供给也停止。在机器人装置中,在主电源接下来被切换成接通时,即在开始下次的动作时,有时需要初始的姿势等信息。因此,在编码器装置中,即使在不从外部供给电力的状态下,也要求保持转数的信息。因此,作为编码器装置,使用在得不到来自主电源的电力供给的状态下通过从电池供给的电力来保持转数的装置。
专利文献1:日本特开平8-50034号公报
技术实现要素:
上述那样的编码器装置有时需要更换电池。电池更换在定期的维护等时进行,根据电池的寿命,维护的频度有时可能变高。
根据本发明的第一方式,提供一种编码器装置,具备位置检测系统和电力供给系统,该位置检测系统包括:检测部,检测移动部的位置信息;以及磁铁,伴随着移动部的移动,与检测部的相对位置发生变化。该电力供给系统包括:发电部,通过伴随着移动部的移动的磁场的变化来产生电力;以及电力调整部,将从发电部输出的电力调整成规定电压的电力,供给由位置检测系统消耗的电力的至少一部分。
根据本发明的第二方式,提供一种驱动装置,具备:第一方式的编码器装置;动力供给部,对旋转轴供给动力;以及控制部,利用编码器装置的检测部检测到的旋转信息来控制动力供给部。
根据本发明的第三方式,提供一种工作台装置,具备:移动物体;以及第二方式的驱动装置,使移动物体移动。
根据本发明的第四方式,提供一种机器人装置,具备:第二方式的驱动装置;以及第一臂和第二臂,通过驱动装置而进行相对移动。
附图说明
图1是示出第一实施方式的编码器装置的图。
图2的(A)是第一实施方式的磁铁和发电单元的配置图,(B)是示出第一实施方式的磁场的图。
图3是第一实施方式的磁式编码器部的电路结构图。
图4是变形例的磁式编码器部的电路结构图。
图5是示出第二实施方式的编码器装置的图。
图6是第二实施方式的发电单元的配置图。
图7是第二实施方式的磁式编码器部的电路结构图。
图8是示出第二实施方式的正向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图9是示出第二实施方式的逆向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图10是示出第三实施方式的编码器装置的图。
图11的(A)是第三实施方式的磁传感器的配置图,(B)是第三实施方式的磁传感器的电路结构图。
图12是第三实施方式的磁式编码器部的电路结构图。
图13是示出第三实施方式的正向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图14是示出第三实施方式的逆向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图15是示出第四实施方式的编码器装置的图。
图16是第四实施方式的发电单元和磁传感器的配置图。
图17是第四实施方式的磁式编码器部的电路结构图。
图18是示出第四实施方式的磁式编码器部的动作的时序图。
图19是示出第五实施方式的编码器装置的图。
图20的(A)是示出第六实施方式的磁铁、发电单元以及磁传感器的立体图,(B)是示出第六实施方式的磁铁所形成的磁场的图,(C)是第六实施方式的磁传感器的电路结构图。
图21是示出第六实施方式的磁式编码器部的电路结构的图。
图22是第七实施方式的磁式编码器部的电路结构图。
图23是示出第七实施方式的正向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图24是示出第七实施方式的逆向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图25是示出变形例的磁式编码器部的图。
图26是第八实施方式的磁式编码器部的电路结构图。
图27是示出第八实施方式的正向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图28是示出第八实施方式的逆向旋转时的磁式编码器部的动作的时序图。
图29是示出第九实施方式的编码器装置的图。
图30是示出变形例的图。
图31是示出本实施方式的驱动装置的图。
图32是示出本实施方式的工作台装置的图。
图33是示出本实施方式的机器人装置的图。
符号说明
1磁式编码器部;2光学式编码器部;3磁铁;5信号处理部;7检测部;8电力调整部;9存储部;20磁敏部;21发电部;35光电耦合器;36光电耦合器;41磁敏部;42发电部;55磁传感器;60磁传感器;MTR驱动装置;RBT机器人装置;STG工作台装置。
具体实施方式
[第一实施方式]
说明第一实施方式。图1是示出本实施方式的编码器装置EC的图。该编码器装置EC检测马达M(动力供给部)的旋转轴SF(移动部)的旋转信息(位置信息)。旋转轴SF是例如马达M的转轴(转子),但也可以是经由变速机等动力传递部连接到马达M的转轴并且连接到负载的作用轴(输出轴)。将编码器装置EC检测到的旋转信息供给到马达控制部MC。马达控制部MC使用从编码器装置EC供给的旋转信息,控制马达M的旋转。马达控制部MC控制旋转轴SF的旋转。
编码器装置EC是所谓的多转绝对编码器,检测旋转轴SF的包括转数和角度位置的旋转信息。编码器装置EC具备检测旋转轴SF的转数的磁式编码器部1以及检测旋转轴SF的角度位置的光学式编码器部2。
磁式编码器部1具备磁铁3、发电单元4以及信号处理部5。磁铁3设置在固定于旋转轴SF的圆板6。圆板6与旋转轴SF一起旋转,所以磁铁3伴随着旋转轴SF的旋转(与旋转轴SF相伴)而旋转。发电单元4通过伴随磁铁3的旋转的磁场变化而产生电力。信号处理部5具备检测部7、电力调整部8以及存储部9。检测部7根据从发电单元4输出的电力的变化,检测旋转轴SF的旋转信息。在检测部7中,作为旋转信息而检测旋转轴SF的转数。电力调整部8将从发电单元4输出的电力调整成规定电压的电力。存储部9利用从电力调整部8输出的电力,存储检测部7的检测结果。关于磁式编码器部1的结构,在后面参照图2、图3等进行详细说明。
光学式编码器部2是通过进行图案化来检测旋转轴SF的一转以内的角度位置的角度检测部。光学式编码器部2检测与磁式编码器部1的检测对象相同的旋转轴SF的旋转信息。光学式编码器部2具备发光元件11、标尺S、受光传感器12以及信号处理部13。
标尺S设置在固定于旋转轴SF的圆板14。标尺S包括增量标尺以及绝对标尺。图1的圆板14与圆板6分开地描绘,但既可以是与圆板6相同的部件,也可以是与圆板6一体化的部件。例如,标尺S也可以在圆板6处设置于与磁铁3相反的一侧的面。标尺S也可以设置于磁铁3的内侧和外侧中的至少一侧。
发光元件11对标尺S照射光。受光传感器12检测从发光元件11射出并经过标尺S的光。在图1中,光学式编码器部2是透射型的,受光传感器12检测透过了标尺S的光。光学式编码器部2也可以是反射型的。受光传感器12将表示检测结果的信号供给到信号处理部13。信号处理部13对从受光传感器12供给的信号进行处理。
信号处理部13包括检测部15、合成部16以及外部通信部17。检测部15使用受光传感器12的检测结果,检测旋转轴SF的角度位置。例如,检测部15使用检测来自绝对标尺的光的结果来检测第一分辨率的角度位置。另外,检测部15使用检测来自增量标尺的光的结果,在第一分辨率的角度位置进行内插运算,从而检测比第一分辨率高的第二分辨率的角度位置。
合成部16取得检测部15检测到的第二分辨率的角度位置。另外,合成部16从磁式编码器部1的存储部9取得旋转轴SF的转数。合成部16将来自检测部15的角度位置以及来自磁式编码器部1的转数合成,计算旋转信息。例如,在检测部15的检测结果是θ[rad]、磁式编码器部1的检测结果是n转的情况下,合成部16计算(2π×n+θ)来作为旋转信息。这样的一转以上的旋转能够表现的旋转信息有时称为多转信息。
合成部16将多转信息供给到外部通信部17。外部通信部17以能够通过有线或者无线进行通信的方式与马达控制部MC的通信部MC1连接。外部通信部17将数字形式的多转信息供给到马达控制部MC的通信部MC1。马达控制部MC对来自光学式编码器部2的外部通信部17的多转信息进行适当解码。马达控制部MC通过使用多转信息来控制供给到马达M的电力(驱动电力),控制马达M的旋转。
接下来,关于磁式编码器部1,更详细地进行说明。图2(A)是示出磁铁3和发电单元4的立体图。图2(B)是示出图2(A)中的磁铁3所形成的磁场的图。
磁铁3构成为通过旋转而相对于旋转轴SF的放射方向(径向)上的磁场的方向和强度变化。磁铁3是与旋转轴SF同轴的圆环状的部件。磁铁3的主面(表面和背面)分别与旋转轴SF大致垂直。如图2(B)所示,磁铁3是对4极进行了磁化的永磁铁。磁铁3分别在其内周侧和外周侧,在周向上排列有N极和S极,在内周侧和外周侧相位偏移180°。在磁铁3中,内周侧的N极和S极的边界与外周侧的N极和S极的边界的周向的位置(角度位置)大致一致。
在这里,为了方便说明,将从旋转轴SF的前端侧(图1的与马达M相反的一侧)看去的情况下的逆时针的旋转称为正向旋转,将顺时针的旋转称为逆向旋转。另外,用正值表示正向旋转的角度,用负值表示逆向旋转的角度。此外,也可以将从旋转轴SF的基端侧(图1的马达M侧)看去的情况下的逆时针的旋转定义为正向旋转,将顺时针的旋转定义为逆向旋转。
在这里,在固定于磁铁3的坐标系中,用位置3a表示周向上的N极和S极的1个边界的角度位置,用位置3b表示从位置3a旋转了90°的角度位置。另外,用位置3c表示从位置3b旋转了90°的角度位置,用位置3d表示从位置3c旋转了90°的位置。位置3c是周向上的N极和S极的另一个边界的角度位置。在图2(B)中,用箭头表示各位置处的磁场(磁场强度线)的径向的方向,用该箭头的粗细度表示磁场的强度。
在从位置3a逆时针180°的第一区间中,在磁铁3的外周侧配置有N极,在磁铁3的内周侧配置有S极。在该第一区间中,磁场的径向的方向大概是从磁铁3的外周侧向内周侧的方向。在第一区间中,磁场的强度在位置3b处最大,在位置3a的附近和位置3c的附近最小。
在从位置3c逆时针180°的第二区间中,在磁铁3的内周侧配置有N极,在磁铁3的外周侧配置有S极。在该第二区间中,磁场的径向的方向是从磁铁3的内周侧向外周侧的方向。在第二区间中,磁场的强度在位置3d处最大,在位置3a的附近和位置3c的附近最小。
这样,磁铁3所形成的磁场的径向的方向在位置3a处反转,在位置3c处反转。磁铁3相对于固定于磁铁3的外部的坐标系,形成伴随磁铁3的旋转而径向的磁场的方向反转的交流磁场。发电单元4配置于从磁铁3的主面的法线方向看去而与磁铁3重叠的位置。
如图2(A)所示,发电单元4具备磁敏部20和发电部21。发电单元4与磁铁3非接触地设置。磁敏部20和发电部21与磁铁3的外部固定,伴随磁铁3的旋转而与磁铁3上的各位置的相对位置变化。例如,在图2(B)中,在发电单元4的附近配置有位置3d,当从该状态起磁铁3向正向(逆时针)旋转一转后,位置3c、位置3b、位置3a依次通过发电单元4的附近,在发电单元4的附近再次配置位置3d。
磁敏部20是Wiegand导线等磁敏导线。在磁敏部20,通过伴随磁铁3的旋转的磁场变化而发生大巴克豪森跳跃(Wiegand效应)。磁敏部20是圆柱状的部件,将其轴向设定为磁铁3的径向。磁敏部20当在其轴向上施加交流磁场而磁场反转时,产生从轴向的一端向另一端的磁畴壁。
发电部21是缠绕配置于磁敏部20的高密度线圈等。在发电部21处,伴随磁敏部20中的磁畴壁的产生而发生电磁感应,流过感应电流。在图2(B)所示的磁铁3的位置3a或者位置3c通过发电单元4的附近时,在发电部21处产生脉冲状的电流。
在发电部21处产生的电流的方向根据磁场的反转前后的方向而变化。例如,从朝向磁铁3的外侧的磁场向朝向内侧的磁场反转时产生的电流的方向与从朝向磁铁3的内侧的磁场向朝向外侧的磁场反转时产生的电流的方向相反。
在这里,着眼于图2(B)的位置3a通过发电单元4的附近时的磁场的方向的变化。在逆时针旋转的磁铁3的位置3a通过发电单元4的附近时,磁敏部20处的磁场从自磁铁3的外侧向内侧的方向反转为自磁铁3的内侧向外侧的方向。另外,在顺时针旋转的磁铁3的位置3a通过发电单元4的附近时,磁敏部20处的磁场从自磁铁3的内侧向外侧的方向反转为自磁铁3的外侧向内侧的方向。因此,在正向旋转的磁铁3的位置3a通过发电单元4的附近时在发电部21处产生的电流的方向与在反向旋转的磁铁3的位置3a通过发电单元4的附近时在发电部21处产生的电流的方向反向。
这样,在发电部21处,通过磁敏部20处的磁场变化而产生电力。该电力用于由磁式编码器部1消耗的电力的至少一部分。在发电部21处产生的电力(感应电流)能够根据例如高密度线圈的匝数来设定。另外,能够以达到由磁式编码器部1消耗的电力中的、由发电单元4提供的发电量的方式设定高密度线圈的匝数。
图2(A)的磁敏部20和发电部21收纳于壳体22中。在壳体22中,设置有端子23a和端子23b。发电部21的高密度线圈的一端与端子23a电连接,其另一端与端子23b电连接。发电部21处产生的电力能够经由端子23a和端子23b,取出到发电单元4的外部。
图3是示出磁式编码器部1的电路结构的图。本实施方式的磁式编码器部1包括检测旋转轴SF的转数并存储检测出的转数的检测系统以及供给(提供)由检测系统消耗的电力的至少一部分的电力供给系统。在这里,首先说明检测系统,接下来说明电力供给系统。
在本实施方式中,编码器装置EC中的转数的检测系统包括检测部7和存储部9。如图3所示,检测部7包括电流检测器25、电流检测器26以及计数器27。
电流检测器25的输入端子25a连接于发电单元4的端子23a。电流检测器25检测从发电部21流过来的电流I1。电流I1相当于在发电单元4中从端子23b流向端子23a的电流。电流检测器25的输出端子25b连接于计数器27的第一输入端子27a。电流检测器25在从输入端子25a输入的电流为阈值以上的情况下,从输出端子25b输出电压。例如,电流检测器25在检测到脉冲状的电流的情况下,将与电流相应的电压(信号)供给到计数器27的第一输入端子27a。
电流检测器26的输入端子26a连接于发电单元4的端子23b。电流检测器26检测从发电部21与电流I1反向地流动的电流I2。电流I2相当于在发电单元4中从端子23a流向端子23b的电流。电流检测器26的输出端子26b连接于计数器27的第二输入端子27b。电流检测器26在从输入端子26a输入的电流为阈值以上的情况下,从输出端子26b输出电压。例如,电流检测器26在检测到脉冲状的电流的情况下,将与电流相应的电压(信号)供给到计数器27的第二输入端子27b。
计数器27包括例如CMOS逻辑电路等,将经由第一输入端子27a供给的电压以及经由第二输入端子27b供给的电压作为控制信号,进行计数处理。例如,计数器27在从电流检测器25输出了电压的情况下使计数值增加,在从电流检测器26输出了电压的情况下使计数值减少。计数器27对电流检测器25检测到脉冲状的电流的次数和电流检测器26检测到脉冲状的电流的次数进行计数。
这样的检测部7能够取得相应于与旋转轴SF相伴地旋转的磁铁3的转数的计数值。检测部7将从发电部21输出的脉冲状的电力用作检测信号,检测旋转轴SF的转数。存储部9存储与计数器27检测到的转数相关的信息。存储部9包括例如非易失性存储器28,即使在不供给电力的状态下,也能够保持在供给电力的期间写入了的信息。
本实施方式的编码器装置EC通过发电来提供由转数的检测系统消耗的电力的至少一部分。因此,能够省略用于提供检测系统的消耗电力的电池,或者使电池的寿命变长。其结果,例如能够实现维护的低频度化、低成本化。在本实施方式中也可以没有电池。在本实施方式中,在有电池的情况下,能够省去始终向电池供电,能够使电池的寿命变长。其结果,能够减小电池更换的频度。在本实施方式中,在没有电池的情况下,能够省略电池线、外部电池,能够实现小型化、低成本化。以下,说明编码器装置EC的电力供给系统。
编码器装置EC的电力供给系统包括发电单元4和电力调整部8。电力调整部8包括整流堆30、升压器31以及调节器32。整流堆30是对从发电部21流过来的电流进行整流的整流器。升压器31对从整流堆30输出的电力的电压进行升压。调节器32将从整流堆30经由升压器31输出的电压调整成规定电压。
整流堆30的第一输入端子30a与电流检测器25连接。将整流堆30与电流检测器25连接的信号线设置于和将电流检测器25与计数器27连接的信号线不同的系统中。整流堆30的第二输入端子30b与电流检测器26连接。将整流堆30与电流检测器26连接的信号线设置于和将电流检测器26与计数器27连接的信号线不同的系统中。整流堆30的接地端子30g连接于被供给与信号接地SG相同的电位的接地线GL。整流堆30的输出端子30c连接于升压器31的输入端子31a。
将来自发电部21的电流I1经由电流检测器25供给到整流堆30的第一输入端子30a。将来自发电部21的电流I2经由电流检测器26供给到整流堆30的第二输入端子30b。整流堆30基于这些电流输出进行全波整流。整流堆30将通过整流而调整了的电力经由输出端子30c供给到升压器31。
升压器31包括例如升压型的DC/DC转换器。升压器31的接地端子31g连接于接地线GL。升压器31的输出端子31b与调节器32的输入端子32a连接。升压器31将通过整流堆30进行了全波整流的第一直流电压变换成比第一直流电压高的第二直流电压。第一直流电压的基准电位和第二直流电压的基准电位是与经由接地线GL和接地端子31g供给的信号接地SG的电位相同的电位。升压器31生成比由计数器27实施的计数处理中需要的电压以及存储部9的写入处理中需要的电压中的任一方都高的电压来作为第二直流电压。例如,第二直流电压在计数器27由CMOS等构成的情况下设定为比正确地进行CMOS的FET的开关动作的电压高的电压。
调节器32包括例如低损耗的3端子调节器。调节器32的接地端子32g连接于接地线GL。调节器32的输出端子32b连接于电源线PL。对调节器32的输入端子32a供给由升压器31生成的第二直流电压。调节器32基于由升压器31生成的第二直流电压,生成纹波(脉动)少的规定电压。该规定电压的基准电位是与经由接地线GL和接地端子32g供给的信号接地SG的电位相同的电位。规定电压在计数器27由CMOS等构成的情况下是例如3V。存储部9的非易失性存储器28的动作电压设定为例如与规定电压相同的电压。电力调整部8至少在从检测部7检测转数至存储部9写入转数的期间中,将电源线PL的电位设为相对于接地线GL的电位的规定电压。此外,在这里规定电压是指电力供给所需的电压,不仅是恒定的电压值,也可以是阶段性地变化的电压。
计数器27的电源端子27p连接于电源线PL。计数器27的接地端子27g连接于接地线GL。当从发电部21流来电流I1时,电力调整部8对电源线PL供给规定电压,经由电源端子27p对计数器27供给规定电压。另外,与对计数器27供给规定电压的电力大致同时或者在其后,从电流检测器25将检测信号供给到计数器27的第一输入端子27a。计数器27利用经由电源端子27p和接地端子27g供给的电力,进行计数处理。在转数的检测系统中,适当设置延迟要素,以使得在从电流检测器25对计数器27供给检测信号的时间点,从电力调整部8对计数器27供给电力。通过这样,计数器27检测转数,将检测出的转数在来自电力调整部8的电力供给持续的期间内输出到存储部9。此外,磁式编码器部1在从发电部21流过来电流I2的情况下,也同样地进行动作。
存储部9的非易失性存储器28的电源端子28p连接于电源线PL。非易失性存储器28的接地端子28g连接于接地线GL。当从发电部21流过来电流I1时,电力调整部8对电源线PL供给规定电压,经由电源端子28p对存储部9供给规定电压。另外,与对存储部9供给规定电压大致同时或者在其后,从计数器27将转数的信息供给到存储部9。存储部9利用经由电源端子28p和接地端子28g供给的电力,进行转数的信息的写入。在转数的检测系统中,适当设置延迟要素,以使得在从计数器27对存储部9供给转数的信息的时间点,从电力调整部8对存储部9供给电力。通过这样,存储部9在来自电力调整部8的电力供给持续的期间内写入转数的信息。
这样,本实施方式的编码器装置EC的磁式编码器部1在从发电部21输出电流起的短时间内,进行所谓的动态驱动(间歇驱动)。在转数的检测和写入结束后,切断向转数的检测系统的电源供给,但计数值储存在非易失性存储器28中,所以被保持。即使在来自外部的电力供给被切断的状态下,也是每当磁铁3上的规定位置通过发电单元4的附近时重复进行这样的序列。另外,存储部9中存储的转数的信息接下来在马达M起动时被马达控制部MC等读出,用于计算旋转轴SF的初始位置等。
以上那样的结构的编码器装置EC通过发电来提供由转数的检测系统消耗的电力的至少一部分。因此,编码器装置EC能够省略用于提供转数的检测系统的消耗电力的电池,或者使寿命变长。作为结果,编码器装置EC能够消除或者减小电池更换的必要性。
但是,如果利用Wiegand导线等磁敏导线,则即使磁铁3的旋转是极低速,也从发电单元4得到脉冲电流输出。因此,例如在未对马达M进行电力供给的状态等下,在旋转轴SF(磁铁3)的旋转是极低速的情况下,也能够将发电单元4的输出用作探测信号。
另外,在本实施方式中,电力调整部8通过升压器生成比计数器27和存储部9的动作电压高的第二直流电压,基于第二直流电压而生成规定电压。因此,在计数器27和存储部9进行动作这方面能够得到足够的动作余量,避免计数器27的动作不良状况,并且避免存储部9的动作不良状况。
接下来,说明变形例。在本变形例中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。
图4是示出本变形例的磁式编码器部1的电路结构的图。在该磁式编码器部1中,检测部7包括光电耦合器35和光电耦合器36。光电耦合器35和光电耦合器36分别在其内部具有发光元件和受光元件。
光电耦合器35的发光元件的阳极35a连接于发电单元4的端子23a。光电耦合器35的发光元件的阴极35c连接于发电单元4的端子23b。光电耦合器35的受光元件的接地端子35g连接于接地线GL。光电耦合器35的受光元件的电源端子35p连接于电源线PL。光电耦合器35的受光元件的输出端子35b连接于计数器27的第一输入端子27a。
当从发电部21输出正向的电流I1时,在光电耦合器35的发光元件中流过电流,通过从该发光元件发出了的光,受光元件的电源端子35g与输出端子35b经由电阻等而通电。因此,从光电耦合器35的输出端子35b输出与电源线PL的电压相应的电压。从光电耦合器35的输出端子35b输出的电压取低于电源线PL的电压的预先设定的值。在从发电部21输出反向的电流I2的情况下,在光电耦合器35的发光元件中不流过电流,所以光电耦合器35的输出端子35b的电位为与接地端子35g的电位相同的电位。这样,光电耦合器35是对基于正向流动的电流I1的电力进行二值化的检测部。
光电耦合器36是与光电耦合器35同样的结构,但发光元件的阳极和阴极的连接关系与光电耦合器35不同。光电耦合器36的发光元件的阳极36a连接于发电单元4的端子23b,阴极36c连接于端子23a。光电耦合器36的受光元件的接地端子36g连接于接地线GL,电源端子36p连接于电源线PL。光电耦合器36的受光元件的输出端子36b连接于计数器27的第二输入端子27b。
当从发电部21输出反向的电流I2时,在光电耦合器36的发光元件中流过电流,通过从该发光元件发出了的光,受光元件的电源端子36g与输出端子26b经由电阻等而通电。因此,从光电耦合器36的输出端子36b输出与电源线PL的电压相应的电压。在从发电部21输出正向的电流I1的情况下,在光电耦合器36的发光元件中不流过电流,所以光电耦合器36的输出端子36b的电位为与接地端子36g的电位相同的电位。这样,光电耦合器36是对基于反向流动的电流I2的电力进行二值化的检测部。
在本变形例中,当磁铁3的规定位置通过发电单元4的附近时,从发电部21输出电流,进行用于驱动转数的检测系统的电力供给。另外,从光电耦合器35的输出端子35b或者光电耦合器36的输出端子36b输出预先设定的电压来作为判定由计数器27实施的计数的有效、无效的计数器的控制信号。该电压在各光电耦合器中使发光元件与受光元件电隔离,所以能够与从发电部21输出的电流独立地控制。因此,容易使从各光电耦合器的输出端子输出的电压(信号)的电平与计数器27的动作电压相匹配。
但是,为了限制从发电部21输出的电流的电平,也可以使用二极管限幅器等过电压保护电路,如图4所示,如果使用光电耦合器,则能够抑制能量的损耗。因此,容易通过发电单元4的发电来提供由转数的检测系统消耗的电力。
此外,在图4中,在整流堆30与调节器32之间设置有电容器37。电容器37的第一电极37a连接于将整流堆30的输出端子30b与调节器32的输入端子32a连接的信号线。电容器37的第二电极37b连接于接地线GL。该电容器37是所谓的平滑电容器,降低脉动而降低调节器的负荷。电容器37的常数例如设定成在直至通过检测部7检测转数而在存储部9中写入转数为止的期间内,维持从电力调整部8向检测部7和存储部9的电力供给。
[第二实施方式]
接下来,说明第二实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。
图5是示出本实施方式的编码器装置EC的图。该编码器装置EC具备发电单元4和发电单元40。发电单元40是与参照图2等说明了的发电单元4同样的结构。发电单元40与信号处理部5电连接。
图6是示出发电单元4和发电单元40的配置的俯视图。如图6所示,发电单元40配置于在旋转轴SF的周向上与发电单元4不同的位置。在旋转轴SF的周向上,发电单元40的角度位置设定成与发电单元4的角度位置具有相位差。将该相位差设定为大于0°且低于180°。发电单元4的角度位置与发电单元40的角度位置的相位差设定为例如45°以上且135°以下,在图6中,设定为约90°。
图7是本实施方式的磁式编码器部1的电路结构图。发电单元4具备磁敏部20和发电部21。发电单元40具备磁敏部41和发电部42。发电部42通过磁敏部41处的磁场的变化而产生电力。
在本实施方式中,电力调整部8具备整流堆30、整流堆43、电容器37以及调节器32。在电力调整部8中,关于整流堆43以外的要素,与图4相同。整流堆43的第一输入端子43a与被从发电单元40输出正向的电流的端子40a连接。整流堆43的第二输入端子43b与被从发电单元40反向地输出电流的端子40b连接。整流堆43的接地端子43g连接于接地线GL。整流堆43的输出端子43c连接于将整流堆30与调节器32连接的信号线。整流堆43基于来自发电单元40的电流输出进行全波整流。整流堆43将通过整流而调整了的电力经由输出端子43c供给到调节器32。
在图7中,调节器32基于来自整流堆30的输出而生成规定电压,基于来自整流堆43的输出而生成规定电压。调节器32在来自整流堆30的供电系统与来自整流堆43的供电系统中共用。
此外,也可以设置基于来自整流堆30的输出生成规定电压的调节器32以及基于来自整流堆43的输出生成规定电压的其他调节器。另外,在图7中,对来自发电单元4的电流进行整流的整流堆30以及对来自发电单元40的电流进行整流的整流堆43独立设置,但也可以通过1个整流堆对来自发电单元4的电流进行整流,并对来自发电单元40的电流进行整流。
在本实施方式中,编码器装置EC中的转数的检测系统包括检测部7和存储部9。另外,检测部7包括检测部45、检测部46以及计数器27。检测部45检测从发电部21流过来的电流。检测部46检测从发电部42流过来的电流。计数器27对检测部45检测到电流的次数以及检测部46检测到电流的次数进行计数。
检测部45包括电流电压变换器48和模拟比较器49。电流电压变换器48是将从发电部21流过来的电流变换成电压的变换器。模拟比较器49是将从电流电压变换器48输出的电压与规定电压进行比较的比较器。
电流电压变换器48的负极48a连接于发电单元4的端子23a。电流电压变换器48的正极48b连接于发电单元4的端子23b。电流电压变换器48的输出端子48c连接于模拟比较器49的输入端子49a。
模拟比较器49的电源端子49p连接于电源线PL。模拟比较器49的接地端子49g连接于接地线GL。模拟比较器49的输出端子49c连接于计数器27的第一输入端子27a。模拟比较器49例如将电流电压变换器48的输出电压与针对规定电压确定的阈值(例如,规定电压的一半的电压)进行比较。模拟比较器49在电流电压变换器48的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子48c输出H电平(高电平)的信号,在电流电压变换器48的输出电压低于阈值的情况下从输出端子48c输出L电平(低电平)的信号。
检测部46是与检测部45相同的结构。检测部46包括电流电压变换器50和模拟比较器51。电流电压变换器50是将从发电部42流过来的电流变换成电压的变换器。模拟比较器51是将从电流电压变换器50输出的电压与规定电压进行比较的比较器。
电流电压变换器50的负极50a连接于发电单元40的端子40a,其正极50b连接于发电单元40的端子40b。电流电压变换器50的输出端子50c连接于模拟比较器51的输入端子51a。
模拟比较器51的电源端子51p连接于电源线PL,其接地端子51g连接于接地线GL。模拟比较器51的输出端子51c连接于计数器27的第二输入端子27b。模拟比较器51将电流电压变换器50的输出电压与针对规定电压确定的阈值进行比较。模拟比较器51在电流电压变换器50的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子50c输出H电平的信号,在低于阈值的情况下从输出端子50c输出L电平的信号。
这样,检测部45对从发电部21输出的电力进行二值化,检测部46对从发电部42输出的电力进行二值化。计数器27将从检测部45输出的H电平的信号以及从检测部46输出的H电平的信号用作控制信号,对旋转轴SF的转数进行计数。计数器27将进行计数得到的结果供给到存储部9。存储部9存储从计数器27供给的转数的信息。
图8是示出旋转轴SF逆时针旋转(正向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。图9是示出旋转轴SF逆时针旋转(逆向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。
图8和图9的“角度位置”表示将在磁铁3的位置3d(参照图6)上配置发电单元4的磁铁3的角度位置设为0°、将逆时针设为正的磁铁3的角度位置。图8和图9的“配置”表示各角度位置处的磁铁3、发电单元4以及发电单元40的位置关系。此外,角度位置是0°的情况下的各要素的配置相当于图6所示的配置。关于磁铁3,附加有阴影线的部分相当于图6的N极,未附加阴影线的部分相当于S极。
关于图8和图9的“磁场”,实线表示发电单元4的位置处的磁场,虚线表示发电单元40的位置处的磁场。关于磁场,将从磁铁3的外侧向内侧的磁场设为正(+),将从磁铁3的内侧向外侧的磁场设为负(-)。
图8和图9的“发电单元1”表示发电单元4的输出,“发电单元2”表示发电单元40的输出。关于“发电单元1”和“发电单元2”,将从各发电单元向一个方向流动的电流的输出设为正(+),将向其反方向流动的电流的输出设为负(-)。图8和图9的“调节器”表示调节器32的输出,用“H”表示H电平,用“L”表示L电平。
图8和图9的“比较器1”表示模拟比较器49的输出,“比较器2”表示模拟比较器51的输出。关于各比较器的输出,“RISE”是表示发电单元的输出是正向的电流的RISE信号。关于各比较器的输出,“FALL”是表示发电单元的输出是反向的电流的FALL信号。关于RISE”和“FALL,用“H”表示H电平,用“L”表示L电平。
关于图8和图9的“存储部”,“状态”表示存储部9处于置位状态还是处于复位状态。关于“状态”,用“H”表示处于置位状态,用“L”表示处于复位状态。关于图8和图9的“存储部”,“写入动作”表示存储部9是否处于写入动作中。关于“写入动作”,用“H”表示处于写入动作中,用“L”表示不处于写入动作中。图8和图9的“计数器”表示在存储部9中存储的转数。
首先,参照图8,说明旋转轴SF逆时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在角度位置90°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元1”的负)。另外,发电单元4在角度位置270°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元1”的正)。
发电单元40配置于在磁铁3的周向上与发电单元4偏移了90°的位置。因此,发电单元40感到的磁场与发电单元4感到的磁场相比相位偏移90°。发电单元40在角度位置180°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元2”的负)。另外,发电单元40在角度位置0°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元2”的正)。
当分别在角度位置90°和角度位置270°处从发电单元4输出电流脉冲时,调节器32输出规定电压的电力。另外,当分别在角度位置0°和角度位置180°处从发电单元40输出电流脉冲时,调节器32输出规定电压的电力。此外,各电流脉冲相当于例如电压为20V左右的电力,电流流过的时间是几微秒左右。调节器32使基于各电流脉冲的电力的电压降低到规定电压(例如3V),使电力供给的持续时间变长。另外,调节器32的输出是H电平的期间比各电流脉冲的上升沿至下降沿的期间长。
关于模拟比较器49(“比较器1”)的输出,RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置270°处的发电单元4的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置90°处的发电单元4的输出而变成H电平。图7所示的计数器27在检测到来自模拟比较器49的RISE信号是L电平、并且FALL信号是H电平的情况下,将表示使计数值(转数)上涨(+1)的上涨信号输出到存储部9。
关于模拟比较器51(“比较器2”)的输出,RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置0°处的发电单元40的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置180°处的发电单元40的输出而变成H电平。
存储部9在从模拟比较器51输出RISE信号的H电平时,被设定为置位状态。存储部9当在处于置位状态的情况下接受了来自计数器27的上涨信号时,将所存储的转数更新为增加1而得到的值。例如,计数器27在计数上涨动作中,读出存储部9中存储的转数,将使该转数增加1而得到的转数作为上涨信号输出到存储部9。存储部9在从模拟比较器51输出FALL信号的H电平时被设定为复位状态。
磁式编码器部1每当伴随着旋转轴SF的旋转而从发电单元4或者发电单元40输出电力时,执行上述那样的动作。在图8中示出旋转轴SF旋转2转的期间内的磁式编码器部1的动作,磁式编码器部1在图8的最初的旋转与接下来的旋转中进行同样的动作。例如,在第n转的角度位置0°处存储在存储部9中的转数是n,在角度位置90°处,计数器27将上涨信号供给到存储部9,存储部9将所存储的计数值更新为n+1。在接下来的旋转中也同样地,在角度位置90°处,计数器27将上涨信号供给到存储部9,存储部9将所存储的计数值更新为n+2。
接下来,参照图9,说明旋转轴SF顺时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在从角度位置0°顺时针旋转了90°的角度位置270°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元1”的负)。另外,发电单元4在从角度位置0°顺时针旋转了270°的角度位置90°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元1”的正)。
发电单元40在角度位置0°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元2”的负)。另外,发电单元40在角度位置180°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元2”的正)。
在分别在角度位置90°和角度位置270°处从发电单元4输出电流脉冲时,调节器32输出规定电压的电力。另外,在分别在角度位置0°和角度位置180°处从发电单元40输出电流脉冲时,调节器32输出规定电压的电力。
关于模拟比较器49的输出,RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置90°处接受发电单元4的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置270°处接受发电单元4的输出而变成H电平。图7所示的计数器27在检测到来自模拟比较器49的RISE信号是H电平并且FALL信号是L电平的情况下,将表示使计数值(转数)下降(-1)的下降信号输出到存储部9。
关于模拟比较器51的输出,RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置0°处接受发电单元40的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置180°处接受发电单元40的输出而变成H电平。存储部9在从模拟比较器51输出RISE信号的H电平时,设定为置位状态。存储部9当在处于置位状态的情况下接受了来自计数器27的下降信号时,将所存储的转数更新为减少1而得到的值。例如,计数器27在计数下降动作中,读出存储部9中存储的转数,将使该转数减少1而得到的转数作为上涨信号输出到存储部9。存储部9在从模拟比较器51输出FALL信号的H电平时被设定为复位状态。
磁式编码器部1每当伴随着旋转轴SF的旋转而从发电单元4或者发电单元40输出电力时,执行上述那样的动作。在图9中示出旋转轴SF旋转2转的期间内的磁式编码器部1的动作,磁式编码器部1在图8的最初的旋转与接下来的旋转中进行同样的动作。例如在第n+2转的角度位置0°处存储在存储部9中的转数是n+2,在旋转了-270°的角度位置90°处,计数器27将下降信号供给到存储部9,存储部9将所存储的计数值更新为n+1。在接下来的旋转中也同样地,在角度位置90°处,计数器27将下降信号供给到存储部9,存储部9将所存储的计数值更新为n。
上述那样的本实施方式的磁式编码器部1在存在来自发电部21或者发电部42的输出时进行一系列的动作。另外,磁式编码器部1在没有来自发电部21和发电部42中的任一方的输出的期间,维持动作电流为零的状态。这样,磁式编码器部1与磁铁3的规定的位置通过了发电单元4或者发电单元40的附近的情形相应地进行动态驱动。因此,磁式编码器部1能够省去用于提供由检测系统消耗的电力的电池、使寿命变长。
但是,存储部9通过来自模拟比较器51的RISE信号而变成置位状态,通过FALL信号而变成复位状态。即,存储部9在磁铁3的角度位置处于0°至180°的区间的情况下,变成能够写入的状态。包括模拟比较器51的检测部46将检测来自发电部42的电流的结果用于判定磁铁3的角度位置是否处于0°至180°的区间。这样,本实施方式的磁式编码器部1能够一边检测磁铁3的角度位置处于哪个区间,一边检测磁铁3的转数。
[第三实施方式]
接下来,说明第三实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。
图10是示出本实施方式的编码器装置EC的图。该编码器装置EC具备发电单元4和磁传感器55。磁传感器55与信号处理部5电连接。磁传感器55利用发电单元4产生的电力,检测伴随磁铁3的旋转的磁场变化。
图11(A)是示出磁传感器55的配置的俯视图。磁传感器55配置于在磁铁3的周向上与发电单元4不同的位置。在旋转轴SF的周向上,磁传感器55的角度位置设定成与发电单元4的角度位置具有相位差。将该相位差设定为大于0°且低于180°。将发电单元4的角度位置与磁传感器55的角度位置的相位差设定为例如45°以上且135°以下,在图11(A)中设定为约90°。
图11(B)是磁传感器55的电路结构图。磁传感器55具备磁电阻元件56、对磁电阻元件56提供恒定的强度的磁场的偏置磁铁(未图示)以及对来自磁电阻元件56的波形进行整形的波形整形电路(未图示)。磁电阻元件56对组件56a、组件56b、组件56c以及组件56d进行串联接线而成的全桥形状。组件56a与组件56c之间的信号线连接于电源端子55p。组件56b与组件56d之间的信号线连接于接地端子55g。组件56a与组件56b之间的信号线连接于第一输出端子55a。组件56c与组件56d之间的信号线连接于第二输出端子55b。
图12是本实施方式的磁式编码器部1的电路结构图。编码器装置EC中的转数的检测系统包括检测部7和存储部9。另外,磁式编码器部1具备检测部45和检测部57。检测部45如在第二实施方式中说明的那样,通过检测来自发电部21的电流,检测磁铁3的角度位置。检测部57具备磁传感器55和模拟比较器58。检测部57检测伴随磁铁3的旋转的磁场变化。
磁传感器55的电源端子55p连接于电源线PL。磁传感器55的接地端子55g连接于接地线GL。磁传感器55的输出端子连接于模拟比较器58。在本实施方式中,磁传感器55的输出端子输出相当于图11(b)所示的第二输出端子55b的电位与基准电位之差的电压。模拟比较器58在磁传感器55的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子输出H电平的信号,在低于阈值的情况下从输出端子输出L电平的信号。模拟比较器58的电源端子58p连接于电源线PL。模拟比较器58的接地端子58g连接于接地线GL。模拟比较器58的输出端子58b连接于计数器27。
图13是示出旋转轴SF逆时针旋转(正向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。图14是示出旋转轴SF逆时针旋转(逆向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。关于“角度位置”、“配置”、“计数器”,与图8相同。关于磁场,用虚线表示磁铁3对磁编码器提供的磁场。关于“发电单元”、“调节器”、“比较器1”,分别表示发电单元4的输出、调节器32的输出、模拟比较器49的输出。
在图13中,关于“MR传感器上的磁场”,用长虚线表示磁铁3所形成的磁场,用短虚线表示偏置磁铁所形成的磁场,用实线表示它们的合成磁场。“MR传感器”表示始终驱动磁传感器时的输出,用虚线表示来自图11(B)的第一输出端子55a的输出,用实线表示来自第二输出端子55b的输出。“比较器2”表示来自模拟比较器58的输出。在本实施方式中,磁传感器55是所谓的动态驱动(间歇驱动),在从发电单元4输出电力的期间内被驱动,在不从发电单元4输出电力的期间内不被驱动。在图13中,将始终驱动磁传感器55的情况下的模拟比较器58的输出示为“始终驱动”,将间歇驱动磁传感器55的情况下的模拟比较器58的输出示为“间歇驱动”。
首先,参照图13,说明旋转轴SF逆时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在角度位置90°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元”的负)。另外,发电单元4在角度位置270°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元”的正)。当在角度位置90°和角度位置270°处从发电单元4输出电流脉冲时,调节器32输出规定电压的电力。
关于“MR传感器上的磁场”,偏置磁场(短虚线)的方向无论磁铁3的角度位置如何都恒定,是从磁铁3的中心向位置3d(参照图11(A))的方向。
磁铁3所形成的磁场(长虚线)的方向是在大于角度位置0°且小于角度位置180°的范围内从偏置磁场逆时针旋转了90°的方向。合成磁场的方向(实线)是在大于角度位置0°且小于角度位置180°的范围内从偏置磁场逆时针旋转了大于0°且小于90°的角度的方向。
磁铁3所形成的磁场(长虚线)的方向是在大于角度位置180°且小于角度位置360°(接下来的旋转的0°)的范围内从偏置磁场顺时针旋转了90°的方向。合成磁场的方向(实线)是在大于角度位置180°且小于角度位置360°的范围内从偏置磁场顺时针旋转了大于0°且小于90°的角度的方向。
来自磁传感器55的第一输出端子55a的输出(虚线)在从角度位置0°至角度位置180的范围内是负正弦波状。来自磁传感器55的第二输出端子55b的输出(实线)在从角度位置0°至角度位置180的范围内是正正弦波状。始终驱动的模拟比较器58的输出在磁传感器55的第二输出端子55b的输出是负的状态下保持于L电平,在从角度位置0°至角度位置180°的范围内变成H电平。实际上,磁传感器55和模拟比较器58在从发电单元4输出电力的期间内选择性地被驱动,所以间歇驱动的模拟比较器58的输出在未接受电力供给的状态下保持于L电平,在从角度位置0°至角度位置180°的范围内,在从发电单元4输出电力的期间内变成H电平。
图12所示的计数器27在检测到来自模拟比较器49的RISE信号是L电平、并且FALL信号是H电平、并且模拟比较器58的输出信号是H电平的情况下使计数器增加1,存储部9将所存储的转数更新为增加1而得到的值。
接下来,参照图14,说明旋转轴SF顺时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在从角度位置0°顺时针旋转了90°的角度位置270°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元”的负)。另外,发电单元4在从角度位置0°顺时针旋转了270°的角度位置90°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元”的正)。分别在角度位置90°和角度位置270°处,在从发电单元4输出电流脉冲时,调节器32输出规定电压的电力。
关于模拟比较器49的输出,RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置90°处接受发电单元4的输出而变成H电平。FALL信号维持于L电平,在角度位置270°处接受发电单元4的输出而变成H电平。图12所示的计数器27在检测到来自模拟比较器49的RISE信号是H电平、并且FALL信号是L电平、并且来自模拟比较器58的输出信号是H电平的情况下,使计数器减少1,存储部9将所存储的转数更新为减少1而得到的值。
上述那样的本实施方式的磁式编码器部1在存在来自发电部21的输出时进行一系列的动作。另外,磁式编码器部1在没有来自发电部21的输出的期间内维持动作电流为零的状态。这样,磁式编码器部1与磁铁3的规定的位置通过了发电单元4的附近的情形相应地进行动态驱动。因此,磁式编码器部1能够省去用于提供由检测系统消耗的电力的电池、使寿命变长。
在本实施方式中,包括磁传感器55和模拟比较器58的检测部57的输出在磁铁3的角度位置处于0°至180°的区间的情况下,变成H电平。即,检测部57将磁传感器55的检测结果用于判定磁铁3的角度位置是否处于0°至180°的区间。这样,本实施方式的磁式编码器部1能够一边检测磁铁3的角度位置处于哪个区间,一边检测磁铁3的转数。
但是,磁铁3在磁传感器55处形成的磁场越强,则磁传感器55的输出越大,来自模拟比较器58的输出越稳定,所以磁式编码器部1的稳健性越高。在这里,磁传感器55在从发电单元4输出电力的期间内被驱动,所以配置于在该期间内磁铁3所形成的磁场强的位置即可。另外,发电单元4在磁铁3的角度位置90°或者角度位置270°通过发电单元4的附近时发电,所以磁传感器55当磁铁3的周向上的与发电单元4的相位差为45°以上且135°以下时,容易确保输出,当为约90°时,输出最大。
[第四实施方式]
接下来,说明第四实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。
图15是示出本实施方式的编码器装置EC的图。该编码器装置EC具备发电单元4、发电单元40、磁传感器55以及磁传感器60。关于发电单元4和发电单元40以及电力调整部8,与参照图5、图7等说明了的第二实施方式相同。磁传感器55和磁传感器60分别与信号处理部5电连接。磁传感器55和磁传感器60分别利用发电单元4和发电单元40产生的电力,检测伴随磁铁3的旋转的磁场变化。磁传感器60是与参照图11(B)等说明了的磁传感器55同样的结构。
图16是示出磁传感器55和磁传感器60的配置的俯视图。发电单元40在磁铁3的周向上与发电单元4偏移90°地配置。磁传感器55在磁铁的周向上与发电单元40的相位差被设定为例如45°以上且135°以下的范围,在图16中,被设定为约45°。磁传感器60在磁铁的周向上与发电单元40的相位差被设定为例如45°以上且135°以下的范围,在图16中,被设定为约135°。另外,在图16中,磁传感器60配置于与磁传感器55偏移了90°的角度位置,配置于以逆时针为正而从发电单元4偏移了-135°的角度位置。
图17是本实施方式的磁式编码器部1的电路结构图。在本实施方式中,磁式编码器部1具备将来自发电部21的输出和来自发电部42的输出作为检测信号而检测转数的第一检测系统以及将来自磁传感器55的输出和来自磁传感器60的输出作为检测信号而检测转数的第二检测系统。关于第一检测系统,与第二实施方式相同。第二检测系统具备磁传感器55、模拟比较器58、磁传感器60、模拟比较器61、计数器62以及存储部63。
磁传感器55的电源端子55p连接于电源线PL。磁传感器55的接地端子55g连接于接地线GL。磁传感器55的输出端子连接于模拟比较器58的输入端子58a。模拟比较器58的电源端子58p连接于电源线PL。模拟比较器58的接地端子58g连接于接地线GL。模拟比较器58的输出端子58b连接于计数器62的第一输入端子62a。
磁传感器60的电源端子60p连接于电源线PL。磁传感器60的接地端子60g连接于接地线GL。磁传感器60的输出端子连接于模拟比较器61的输入端子61a。模拟比较器61的电源端子61p连接于电源线PL。模拟比较器61的接地端子61g连接于接地线GL。模拟比较器61的输出端子61b连接于计数器62的第二输入端子62b。
计数器62包括例如CMOS逻辑电路等,将经由第一输入端子62a供给的电压以及经由第二输入端子62b供给的电压作为控制信号,进行计数处理。计数器62的电源端子62p连接于电源线PL。计数器62的接地端子62g连接于接地线GL。计数器62利用经由电源端子62p和接地端子62q供给的电力,进行计数处理。计数器62将计数处理的结果供给到存储部63。
存储部63包括非易失性存储器64,存储与计数器62的计数结果相关的信息。存储部63存储使用磁传感器55的检测结果和磁传感器60的检测结果而计数得到的磁铁3的转数。存储部63的电源端子63p连接于电源线PL。存储部63的接地端子63g连接于接地线GL。存储部63利用经由电源端子63p和接地端子63g供给的电力,在非易失性存储器64中存储信息。
图18是示出磁式编码器部1的动作的时序图。在图18中,“MR传感器1上的磁场”是形成于磁传感器55上的磁场。关于“MR传感器1上的磁场”,用长虚线表示磁铁3所形成的磁场,用短虚线表示偏置磁铁所形成的磁场,用实线表示它们的合成磁场。“MR传感器1”表示始终驱动磁传感器55时的输出,用虚线表示来自第一输出端子55a(参照图11(B))的输出,用实线表示来自第二输出端子55b的输出。“比较器3”表示来自模拟比较器58的输出。在本实施方式中,磁传感器55是所谓的动态驱动(间歇驱动),在从发电单元4输出电力的期间内被驱动,在不从发电单元4输出电力的期间内不被驱动。在图18中,将始终驱动磁传感器55的情况下的模拟比较器58的输出示为“始终驱动”,将间歇驱动磁传感器55的情况下的模拟比较器58的输出示为“间歇驱动”。
在图18中,“MR传感器2上的磁场”是形成于磁传感器60上的磁场。关于“MR传感器2上的磁场”,用长虚线表示磁铁3所形成的磁场,用短虚线表示偏置磁铁所形成的磁场,用实线表示它们的合成磁场。“MR传感器2”表示始终驱动磁传感器60时的输出,用虚线表示来自第一输出端子的输出,用实线表示来自第二输出端子的输出。“比较器4”表示来自模拟比较器61的输出。在图18中,将始终驱动磁传感器60的情况下的模拟比较器61的输出示为“始终驱动”,将间歇驱动磁传感器60的情况下的模拟比较器61的输出示为“间歇驱动”。
在本实施方式中,将来自发电部21的电流输出和来自发电部42的电流输出作为检测信号而检测转数的第一检测系统与第二实施方式同样地进行动作。在这里,以将磁传感器55的输出和磁传感器60的输出作为检测信号而检测转数的第二检测系统的动作为中心来进行说明。磁传感器60的输出与磁传感器60的输出具有90°的相位差,第二检测系统利用该相位差来检测转数。
首先,说明旋转轴SF逆时针旋转时的磁式编码器部1的动作。磁传感器55(“MR传感器1”)的输出在从角度位置0°至角度位置180°的范围内是正正弦波状。在该角度范围内,发电单元40在角度位置45°处输出电力,发电单元4在角度位置135°处输出电力。磁传感器55和模拟比较器49通过分别在角度位置45°和角度位置135°处供给的电力来驱动。从模拟比较器58输出的信号(以下,称为A相信号)在未接受电力供给的状态下维持于L电平,分别在角度位置45°和角度位置135°处变成H电平。
另外,磁传感器60(“MR传感器2”)的输出在角度位置270°(-90°)至角度位置90°的范围内是正正弦波状。在该角度范围内,发电单元4在角度位置315°(-45°)处输出电力,发电单元40在角度位置45°处输出电力。磁传感器60和模拟比较器61通过分别在角度位置315°和角度位置45°处供给的电力来驱动。从模拟比较器61输出的信号(以下,称为B相信号)在未接受电力供给的状态下维持于L电平,分别在角度位置315°和角度位置45°处变成H电平。B相信号是与A相信号相比相位偏移了90°的信号。
在这里,在供给到计数器62的A相信号是H电平(H)、供给到计数器62的B相信号是L电平的情况下,如(H,L)那样表示这些信号电平的组。在图18中,在角度位置315°处信号电平的组是(L,H),在角度位置45°处信号电平的组是(H,H),在角度位置135°处信号电平的组是(H,L)。
计数器62利用A相信号与B相信号的相位差,判别旋转方向,同时对转数进行计数。例如,计数器62在检测到的A相信号与B相信号中的一方或者双方是H电平的情况下,在存储部63中存储信号电平的组。计数器62在接下来检测到的A相信号与B相信号中的一方或者双方是H电平的情况下,从存储部63读出上次的电平的组,对上次的电平的组与本次的电平的组进行比较而判定旋转方向。
例如,在本次的信号电平的组是(H,L)、上次的信号电平是(H,H)的情况下,在本次检测中是角度位置135°,在上次检测中是角度位置45°,所以可知是逆时针(正向旋转)。另外,在本次的信号电平的组是(H,L)、上次的信号电平是(L,H)的情况下,在本次检测中是角度位置135°,在上次检测中是角度位置315°(-45°),所以可知是顺时针(逆向旋转)。
计数器62在本次的电平的组是(H,L)、并且上次的电平的组是(H,H)的情况下,将表示使计数器上涨的上涨信号供给到存储部63。存储部63在检测到来自计数器62的上涨信号的情况下,将所存储的转数更新为增加1而得到的值。计数器62在本次的电平的组是(H,L)、并且上次的电平的组是(L,H)的情况下,将表示使计数器下降的下降信号供给到存储部63。存储部63在检测到来自计数器62的下降信号的情况下,将所存储的转数更新为减少1而得到的值。
在上述那样的本实施方式的磁式编码器部1中,将来自发电部21的输出和来自发电部42的输出作为检测信号的第一检测系统以及将来自磁传感器55的输出和来自磁传感器60的输出作为检测信号的第二检测系统分别检测转数。第二检测系统的检测结果例如通过与第一检测系统的检测结果的对照,能够用于检测异常等。编码器装置EC既可以具备进行这样的异常检测的异常检测装置,也可以具备通知异常的检测结果的通知装置。另外,这样的异常检测装置和通知装置中的至少一方也可以是编码器装置EC的外部的装置。另外,在由于第一检测系统的故障等而从存储部9无法读出转数的情况下,也能够将第二检测系统所检测出的转数从存储部63读出并代替第一检测系统的检测结果来使用。
[第五实施方式]
接下来,说明第五实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。
图19是示出本实施方式的编码器装置EC的图。在上述实施方式中编码器装置EC的磁式编码器部1是不接受来自外部的电力的供给而进行一系列的动作的独立型的装置,但能够对图15的磁式编码器部1连接提供由检测旋转轴SF的转数的检测系统消耗的电力的至少一部分的电源装置80。
该电源装置80包括电池81和电池82。电池81和电池82分别是一次电池、二次电池等。电池81具有第一电压(例如,3.6V)的电动势,电池82具有与第一电压不同的第二电压(例如,5.0V)的电动势。电池81的负极以及电池82的负极经由接地线GL2与接地端子63连接。
电池81的正极经由保险丝84,与第一电源端子85连接。电池82的正极经由开关86和保险丝87,与第二电源端子88连接。在开关86与保险丝87之间的节点89a和接地线GL2的节点89b之间,连接电容器90。
另外,在编码器装置EC中装入接受来自电源装置80的电力的电路91。编码器装置EC具备第一电源端子92、第二电源端子93以及接地端子94。编码器装置EC的第一电源端子92与电源装置80的第一电源端子85连接。编码器装置EC的第二电源端子88与电源装置80的第二电源端子93连接。编码器装置EC的接地端子94与电源装置80的接地端子94连接。
第一电源端子92经由二极管95,连接于磁式编码器部1的电源线PL。第二电源端子88经由线圈96和二极管97,连接于磁式编码器部1的电源线PL。这样,电源装置80能够对磁式编码器部1供给电力。
本实施方式的编码器装置EC利用发电部产生的电力来驱动转数的检测系统,所以能够使电源装置80的寿命变长。其结果,例如,能够降低电源装置80的维护频度,能够降低编码器装置EC的维护频度。此外,电源装置80既可以包括对光学式编码器部2供给电力的电力供给系统的至少一部分,也可以在光学式编码器部2的驱动时对磁式编码器部1供给电力。该电力供给系统例如也可以是安装编码器装置EC的机器人装置等各种装置的主电源。
[第六实施方式]
接下来,说明第六实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。在本实施方式的编码器装置EC中,信号处理部5与图10同样地,具备检测部7、电力调整部8以及存储部9。检测部7根据磁铁3所形成的磁场的变化,检测旋转轴SF的旋转信息。在检测部7中,作为旋转信息而检测旋转轴SF的转数。检测部7包括磁传感器55。磁传感器55与信号处理部5电连接。磁传感器55利用发电单元4产生的电力,检测磁铁3所形成的磁场。
电力调整部8将从发电单元4输出的电力调整为规定电压的电力。电力调整部8供给由检测部7消耗的电力的至少一部分以及由存储部9消耗的电力的至少一部分。存储部9利用从电力调整部8输出的电力,存储检测部7的检测结果。
图20(A)是示出磁铁3、发电单元4以及磁传感器55的立体图。图20(B)是示出磁铁3所形成的磁场的图。图20(C)是磁传感器55的电路结构图。磁铁3可以是与图2相同的结构。磁铁3是例如与旋转轴SF同轴的圆环状的部件。磁铁3也可以构成为棒状磁铁。发电单元4可以是与图2相同的结构。此外,通过使从发电部21流过来的电流的方向与线圈的卷绕反向,也能够相反地设定。磁传感器55例如可以与图11(A)和(B)相同。
图21是示出磁式编码器部1的电路结构的图。本实施方式的磁式编码器部1包括检测旋转轴SF的转数并存储检测出的转数的检测系统以及提供由检测系统消耗的电力的至少一部分的电力供给系统。在这里,首先说明检测系统,接下来说明电力供给系统。
磁式编码器部1的检测系统包括检测部7和存储部9。检测部7包括检测部126、检测部127以及计数器128。检测部126是检测磁铁3所形成的磁场的变化的磁场检测部。检测部127是根据从发电部21输出的电力的变化而检测旋转轴SF的旋转信息的电力检测部。计数器128使用检测部126的检测结果和检测部127的检测结果,对旋转轴SF的转数进行计数。
检测部126具备磁传感器55和模拟比较器129。磁传感器55的电源端子55p连接于电源线PL。磁传感器55的接地端子55g连接于被供给与信号接地SG相同的电位的接地线GL。磁传感器55的输出端子连接于模拟比较器129的输入端子129a。磁传感器55利用经由电源端子55p和接地端子55g供给的电力,检测磁铁3所形成的磁场,并将其检测结果(检测信号)输出到模拟比较器129。在本实施方式中,磁传感器55的输出端子输出相当于图20(C)所示的第二输出端子55b的电位与基准电位之差的电压。
模拟比较器129是对从磁传感器55输出的电压与规定电压进行比较的比较器。模拟比较器129的电源端子129p连接于电源线PL。模拟比较器129的接地端子129g连接于接地线GL。模拟比较器129通过经由电源端子129p和接地端子129g供给的电力,对从磁传感器55输出的电压进行二值化。模拟比较器129在磁传感器55的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子输出H电平(高电平)的信号,在低于阈值的情况下从输出端子输出L电平(低电平)的信号。模拟比较器129的输出端子129b连接于计数器128的第一输入端子128a。模拟比较器129经由输出端子129b,对计数器128的第一输入端子128a供给H电平或者L电平的信号。
检测部127包括电流电压变换器130和模拟比较器131。电流电压变换器130是将从发电部21流过来的电流变换成电压的变换器。电流电压变换器130的负极130a连接于发电单元4的端子23a。电流电压变换器130的正极130b连接于发电单元4的端子23b。电流电压变换器130的输出端子133c连接于模拟比较器31的输入端子131a。
模拟比较器131是对从电流电压变换器130输出的电压与规定电压进行比较的比较器。模拟比较器131的电源端子131p连接于电源线PL。模拟比较器131的接地端子131g连接于接地线GL。模拟比较器131通过经由电源端子131p和接地端子131g供给的电力,对从电流电压变换器130输出的电压进行二值化。模拟比较器131在电流电压变换器130的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子131c输出H电平(高电平)的信号,在低于阈值的情况下从输出端子131c输出L电平(低电平)的信号。模拟比较器131的输出端子131c连接于计数器128的第二输入端子128b。模拟比较器131经由输出端子131c,对计数器128的第二输入端子128b供给H电平或者L电平的信号。
计数器128包括例如CMOS逻辑电路等,将经由第一输入端子128a供给的电压以及经由第二输入端子128b供给的电压作为控制信号,进行计数处理。计数器128的电源端子128p连接于电源线PL。计数器128的接地端子128g连接于接地线GL。计数器128利用经由电源端子128p和接地端子128g供给的电力,执行计数处理。计数器128将计数结果供给到存储部9。
存储部9存储与计数器128检测出的转数相关的信息。存储部9的电源端子9p连接于电源线PL。存储部9的接地端子9g连接于接地线GL。存储部9利用经由电源端子9p和接地端子9g供给的电力,进行信息的写入。存储部9包括非易失性存储器132,即使在不供给电力的状态下,也能够保持在供给电力的期间写入了的信息。
一般来说,转数的检测系统从电池等接受电力的供给而进行检测、信息的存储。该电池在定期的维护等时被更换。具有这样的检测系统的编码器装置在电池的寿命比其他部件短的情况等下,需要根据电池的寿命来设定维护的周期,维护的频度、成本等有可能变高。
本实施方式的编码器装置EC通过发电来提供由转数的检测系统消耗的电力的至少一部分。因此,能够省略用于提供检测系统的消耗电力的电池,或者使电池的寿命变长。其结果,例如能够实现维护的低频度化、低成本化。以下,说明编码器装置EC的电力供给系统。
编码器装置EC的电力供给系统包括发电单元4和电力调整部8。电力调整部8包括整流堆133、电容器134以及调节器135。
整流堆133是对从发电部21流过来的电流进行整流的整流器。整流堆133的第一输入端子133a与发电单元4的端子23a连接。整流堆133的第二输入端子133b与发电单元4的端子23b连接。整流堆133的接地端子133g连接于接地线GL。整流堆133的输出端子133c连接于调节器135的输入端子135a。
将从发电部21正向流动的第一电流供给到整流堆133的第一输入端子133a。将从发电部21反向(与第一电流反向)流动的第二电流供给到整流堆133的第二输入端子133b。整流堆133基于这些电流输出而进行全波整流。整流堆133将通过整流而调整了的电力经由输出端子133c供给到调节器135。
调节器135包括例如低损耗的3端子调节器。调节器135的接地端子135g连接于接地线GL。调节器135的输出端子135b连接于电源线PL。对调节器135的输入端子135a供给通过整流堆133整流了的直流电力,调节器135基于该直流电压,生成纹波(脉动)少的规定电压。该规定电压的基准电位是与经由接地线GL和接地端子135g供给的信号接地SG的电位相同的电位。规定电压被设定为计数器128的动作电压,在计数器128由CMOS等构成的情况下,被设定为例如3V。将模拟比较器129、模拟比较器131以及存储部9的非易失性存储器132各自的动作电压例如设定为与规定电压相同的电压。电力调整部8至少在从检测部7检测转数至存储部9写入转数为止的期间内,将电源线PL的电位设为相对于接地线GL的电位的规定电压。
电容器134降低从整流堆133输出的电力的脉动。电容器134的第一电极134a连接于将整流堆133的输出端子133b与调节器135的输入端子135a连接的信号线。电容器134的第二电极134b连接于接地线GL。该电容器134是所谓的平滑电容器,降低脉动而降低调节器的负荷。将电容器134的常数设定为例如在直至通过检测部7检测出转数而在存储部9中写入转数为止的期间内能够维持从电力调整部8向检测部7和存储部9的电力供给。
本实施方式的磁式编码器部1与例如参照图14和图15所说明的同样地进行动作。上述那样的本实施方式的磁式编码器部1在存在来自发电部21的输出时进行一系列的动作。另外,磁式编码器部1在没有来自发电部21的输出的期间维持动作电流为零的状态。这样,磁式编码器部1与磁铁3的规定的位置通过了发电单元4的附近的情形相应地进行动态驱动。因此,磁式编码器部1能够省去用于提供由检测系统消耗的电力的电池,或者使寿命变长。
在本实施方式中,包括磁传感器55和模拟比较器129的检测部126的输出在磁铁3的角度位置处于0°至180°的区间的情况下,变成H电平。即,检测部126将磁传感器55的检测结果用于判定磁铁3的角度位置是否处于0°至180°的区间。这样,本实施方式的磁式编码器部1能够一边检测磁铁3的角度位置处于哪个区间,一边检测磁铁3的转数。
此外,在本实施方式中,检测部7包括根据从发电部21输出的电力的变化而检测旋转信息的检测部127,但也可以不包括检测部127。在该情况下,检测部7通过使用磁传感器55的检测结果,能够检测向一个方向旋转的旋转轴SF的转数。此外,检测部7利用来自发电部21的电力来驱动传感器,根据该传感器的检测结果来检测转数即可。例如,该传感器可以不是磁传感器,也可以是检测静电电容的部件。
但是,磁铁3在磁传感器55上形成的磁场越强,则磁传感器55的输出越大,来自模拟比较器129的输出越稳定,所以磁式编码器部1的稳健性越高。在这里,磁传感器55在从发电单元4输出电力的期间内被驱动,所以配置于在该期间内磁铁3所形成的磁场强的位置即可。发电单元4在磁铁3的角度位置90°或者角度位置270°通过发电单元4的附近时发电,所以磁传感器55当磁铁3的周向上的与发电单元4的相位差是45°以上且135°以下时,容易确保输出,当是约90°时,输出最大。
[第七实施方式]
接下来,说明第七实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。本实施方式的编码器装置EC与图15和图16同样地,具备发电单元4、发电单元40、磁传感器55以及磁传感器60。磁传感器55和磁传感器60分别利用发电单元4和发电单元40产生的电力,检测伴随磁铁3的旋转的磁场变化。
图22是本实施方式的磁式编码器部1的电路结构图。发电单元40是与参照图2等说明的发电单元4同样的结构。发电单元40具备磁敏部41和发电部42。发电部42通过磁敏部41处的磁场变化而产生电力。
在本实施方式中,电力调整部8具备整流堆133、整流堆144、电容器134以及调节器135。在电力调整部8中,关于整流堆144以外的要素,与第六实施方式相同。整流堆144的第一输入端子144a与被从发电单元40输出正向的电流的端子40a连接。整流堆144的第二输入端子144b与被从发电单元40反向输出电流的端子40b连接。整流堆144的接地端子144g连接于接地线GL。整流堆144的输出端子144c连接于将整流堆133与调节器135连接的信号线。整流堆144基于来自发电单元40的电流输出而进行全波整流。整流堆144将通过整流而调整了的电力经由输出端子144c供给到调节器135。
在图22中,调节器135基于来自整流堆133的输出而生成规定电压,基于来自整流堆144的输出而生成规定电压。另外,调节器135在来自整流堆133的供电系统和来自整流堆144的供电系统中共用。
此外,也可以设置基于来自整流堆133的输出而生成规定电压的调节器135以及基于来自整流堆144的输出而生成规定电压的其他调节器。另外,在图22中,对来自发电单元4的电流进行整流的整流堆133以及对来自发电单元40的电流进行整流的整流堆144独立地设置,但也可以通过1个整流堆,对来自发电单元4的电流进行整流,并对来自发电单元40的电流进行整流。
在本实施方式中,检测部7包括检测部126、检测部145以及计数器128。检测部126是与第六实施方式同样的结构。检测部145是与检测部126相同的结构,是检测磁铁3所形成的磁场的变化的磁场检测部。
检测部145具备磁传感器60和模拟比较器146。磁传感器60的电源端子60p连接于电源线PL。磁传感器60的接地端子60g连接于接地线GL。磁传感器60的输出端子连接于模拟比较器146的输入端子146a。磁传感器60利用经由电源端子141p和接地端子141g供给的电力,检测磁铁3所形成的磁场,将其检测结果(检测信号)输出到模拟比较器146。
模拟比较器146是对从磁传感器60输出的电压与规定电压进行比较的比较器。模拟比较器146的电源端子146p连接于电源线PL。模拟比较器146的接地端子146g连接于接地线GL。模拟比较器146通过经由电源端子146p和接地端子146g供给的电力,对从磁传感器60输出的电压进行二值化。模拟比较器146在磁传感器55的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子146b输出H电平的信号,在低于阈值的情况下从输出端子146b输出L电平的信号。模拟比较器146的输出端子146b连接于计数器128的第二输入端子128b。模拟比较器146经由输出端子146b,对计数器128的第二输入端子128b供给H电平或者L电平的信号。
图23是示出旋转轴SF逆时针旋转(正向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。图24是示出旋转轴SF逆时针旋转(逆向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。
关于图23和图24的“磁场”,实线表示发电单元4的位置处的磁场,虚线表示发电单元40的位置处的磁场。“发电单元2”表示发电单元40的输出,将从发电单元40向一个方向流动的电流的输出设为正(+),将向其反向流动的电流的输出设为负(-)。图23和图24的“调节器”表示调节器135的输出,用“H”表示H电平,用“L”表示L电平。
图23和图24的“MR传感器2上的磁场”是形成于磁传感器60上的磁场。关于“MR传感器2上的磁场”,用长虚线表示磁铁3所形成的磁场,用短虚线表示偏置磁铁所形成的磁场,用实线表示它们的合成磁场。“MR传感器2”表示始终驱动磁传感器60时的输出,用虚线表示来自第一输出端子的输出,用实线表示来自第二输出端子的输出。“比较器3”表示来自模拟比较器146的输出。将始终驱动磁传感器60的情况下的模拟比较器146的输出示为“始终驱动”,将间歇驱动磁传感器60的情况下的模拟比较器146的输出示为“间歇驱动”。
首先,参照图23,说明旋转轴SF逆时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在角度位置135°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元1”的负)。另外,发电单元4在角度位置315°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元1”的正)。发电单元40在角度位置45°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元2”的正)。另外,发电单元40在角度位置225°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元2”的负)。因此,调节器135分别在角度位置45°、角度位置135°、角度位置225°、角度位置315°处,对电源线PL供给规定电压。
在本实施方式中,磁传感器55的输出与磁传感器60的输出具有90°的相位差,检测部7利用该相位差来检测转数。磁传感器55的输出在从角度位置0°至角度位置180°的范围内是正正弦波状。在该角度范围内,发电单元40在角度位置45°处输出电力,发电单元4在角度位置135°处输出电力。磁传感器55和模拟比较器129通过分别在角度位置45°和角度位置135°处供给的电力来驱动。从模拟比较器129输出的信号(以下,称为A相信号)在未接受电力供给的状态下维持于L电平,分别在角度位置45°和角度位置135°处变成H电平。
另外,磁传感器55的输出在角度位置270°(-90°)至角度位置90°的范围内是正正弦波状。在该角度范围内,发电单元4在角度位置315°(-45°)处输出电力,发电单元40在角度位置45°处输出电力。磁传感器55和模拟比较器146通过分别在角度位置315°和角度位置45°处供给的电力来驱动。从模拟比较器146输出的信号(以下,称为B相信号)在未接受电力供给的状态下维持于L电平,分别在角度位置315°和角度位置45°处变成H电平。
在这里,在供给到计数器128的A相信号是H电平(H)、供给到计数器128的B相信号是L电平的情况下,如(H,L)那样表示这些信号电平的组。在图23中,在角度位置315°处信号电平的组是(L,H),在角度位置45°处信号电平的组是(H,H),在角度位置135°处信号电平的组是(H,L)。
计数器128在检测到的A相信号和B相信号中的一方或者双方是H电平的情况下,在存储部9中存储信号电平的组。计数器128在接下来检测到的A相信号与B相信号中的一方或者双方是H电平的情况下,从存储部9读出上次的电平的组,对上次的电平的组与本次的电平的组进行比较而判定旋转方向。
例如,在上次的信号电平的组是(H,H)、本次的信号电平是(H,L)的情况下,在上次检测中是角度位置45°,在本次检测中是角度位置135°,所以可知是逆时针(正向旋转)。计数器128在本次的电平的组是(H,L)、并且上次的电平的组是(H,H)的情况下,将表示使计数器上涨的上涨信号供给到存储部9。存储部9在检测到来自计数器128的上涨信号的情况下,将所存储的转数更新为增加1而得到的值。
接下来,参照图24,说明旋转轴SF顺时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在角度位置135°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元1”的正)。另外,发电单元4在角度位置315°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元1”的负)。发电单元40在角度位置45°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元2”的负)。另外,发电单元40在角度位置225°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元2”的正)。这样,当旋转轴SF的旋转方向逆转时,从发电单元4输出的电流的方向、从发电单元40输出的电流的方向逆转。
电力调整部8对从各发电单元输出的电流进行整流,所以调节器135的输出不取决于从各发电单元输出的电流的方向。因此,调节器135与正向旋转同样地,分别在角度位置45°、角度位置135°、角度位置225°、角度位置315°处,对电源线PL供给规定电压。
计数器28与关于正向旋转所说明的同样地,判定旋转方向。另外,在本次的信号电平的组是(H,L)、上次的信号电平是(L,H)的情况下,在上次检测中是角度位置315°(-45°),在本次检测中是角度位置135°(-225°),所以可知是顺时针(逆向旋转)。计数器128在本次的电平的组是(H,L)、并且上次的电平的组是(L,H)的情况下,将表示使计数器下降的下降信号供给到存储部9。存储部9在检测到来自计数器128的下降信号的情况下,将所存储的转数更新为减少1而得到的值。这样,本实施方式的磁式编码器部1能够一边判定旋转轴SF的旋转方向,一边检测转数。
上述那样的本实施方式的磁式编码器部1在存在来自发电部21或者发电部42的输出时进行一系列的动作。另外,磁式编码器部1在没有来自发电部21和发电部42中的任一方的输出的期间内维持动作电流为零的状态。这样,磁式编码器部1与磁铁3的规定的位置通过了发电单元4或者发电单元40的附近的情形相应地进行动态驱动。因此,磁式编码器部1能够省去用于提供由检测系统消耗的电力的电池、使寿命变长。
此外,在本实施方式中,使用2个发电单元,但发电单元的数量也可以是1个。图25是示出变形例的磁式编码器部1的图。
在图25(A)中,磁传感器55配置于从发电单元4逆时针旋转了约45°的角度位置。磁传感器60配置于从发电单元4顺时针旋转了约45°的角度位置。另外,磁传感器60配置于与磁传感器55偏移了90°的角度位置。
在这样的结构的情况下,在磁铁3的位置3c通过发电单元4的附近时,从模拟比较器129输出的A相信号是H电平,从模拟比较器146输出的B相信号是L电平。另外,在磁铁3的位置3c通过发电单元4的附近时,A相信号是L电平,B相信号是H电平。因此,在上次的信号电平的组是(H,L)、本次的信号电平是(L,H)的情况下,可知向正向或者反向旋转了1/2转。另外,在上次的信号电平的组是(L,H)、本次的信号电平是(H,L)的情况下,可知向正向或者反向旋转了1/2转。这样,当在上次和本次中信号电平的组不同的情况下,能够得到与旋转位置的变化量的绝对值相关的信息。另外,当在上次和本次中信号电平相同的情况下,能够得到与旋转的方向相关的信息。例如,在上次的信号电平的组与本次的信号电平的组都是(H,L)的情况下,在磁铁3的位置3a通过发电单元4的附近之后,磁铁3的位置3a再次通过发电单元4的附近。在该情况下,可知旋转轴SF的旋转的方向发生反转。因此,在最初得到A相信号和B相信号时,预先检测其旋转的方向(旋转的方向的初始值),之后,当在上次和本次中信号电平的组相同的情况下,对计数上涨与计数下降进行切换,当在上次和本次中信号电平的组存在反转的关系的情况下,使计数值变化,从而能够考虑旋转的方向而检测转数。此外,为了检测旋转的方向的初始值,例如也可以如在第六实施方式中说明的那样,将发电单元4的输出用作检测信号。此外,也可以与第六实施方式同样地,将磁传感器55的输出和发电单元4的输出用作检测信号,考虑旋转的方向而检测转数。在该情况下,磁传感器60也可以用于磁传感器55的异常检测、磁传感器55不进行动作的情况下的预备(备用)等。
在图25(B)中,磁传感器55配置于从发电单元4逆时针旋转了约135°的角度位置。磁传感器60配置于从发电单元4顺时针旋转了约135°的角度位置。另外,磁传感器60配置于与磁传感器55偏移了90的角度位置。在该情况下也能够与图25(A)的例子同样地检测旋转。
[第八实施方式]
接下来,说明第八实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。在本实施方式中,磁式编码器部与第七实施方式同样地,具备2个发电单元和2个磁传感器。发电单元的配置和磁传感器的配置与第二实施方式相同(参照图15和图16)。
图26是本实施方式的磁式编码器部1的电路结构图。在本实施方式中,磁式编码器部1具备将来自磁传感器55的输出和来自磁传感器60的输出作为检测信号而检测转数的第一检测系统以及将来自发电部21的输出和来自发电部42的输出作为检测信号而检测转数的第二检测系统。关于第一检测系统,与第六实施方式相同。第二检测系统与第一检测系统独立地检测旋转轴SF的转数。第二检测系统具备检测部150、检测部151、计数器152以及存储部153。
检测部150是根据从发电部21输出的电力的变化而检测旋转轴SF的旋转信息的电力检测部。检测部150包括电流电压变换器155和模拟比较器156。电流电压变换器155是将从发电部21流过来的电流变换成电压的变换器。电流电压变换器155的负极155a连接于发电单元4的端子23a。电流电压变换器155的正极155b连接于发电单元4的端子23b。电流电压变换器155的输出端子连接于模拟比较器156的输入端子156a。
模拟比较器156是对从电流电压变换器155输出的电压与规定电压进行比较的比较器。模拟比较器156的电源端子156p连接于电源线PL。模拟比较器156的接地端子156g连接于接地线GL。模拟比较器156通过经由电源端子156p和接地端子156g供给的电力,对从电流电压变换器155输出的电压进行二值化。模拟比较器156在电流电压变换器155的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子156b输出H电平的信号,在低于阈值的情况下从输出端子156b输出L电平的信号。模拟比较器156的输出端子56b连接于计数器152的第一输入端子152a。模拟比较器156经由输出端子156b,对计数器152的第一输入端子152a供给H电平或者L电平的信号。
检测部151是根据从发电部42输出的电力的变化而检测旋转轴SF的旋转信息的电力检测部。检测部151是与检测部150相同的结构。检测部151包括电流电压变换器157和模拟比较器158。电流电压变换器157是将从发电部42流过来的电流变换成电压的变换器。电流电压变换器157的负极157a连接于发电单元40的端子40a。电流电压变换器157的正极157b连接于发电单元40的端子40b。电流电压变换器157的输出端子157c连接于模拟比较器158的输入端子158a。
模拟比较器158是对从电流电压变换器157输出的电压与规定电压进行比较的比较器。模拟比较器158的电源端子158p连接于电源线PL。模拟比较器158的接地端子158g连接于接地线GL。模拟比较器158通过经由电源端子158p和接地端子158g供给的电力,对从电流电压变换器157输出的电压进行二值化。模拟比较器158在电流电压变换器157的输出电压为阈值以上的情况下从输出端子158b输出H电平的信号,在低于阈值的情况下从输出端子158b输出L电平的信号。模拟比较器158的输出端子158b连接于计数器152的第二输入端子152b。模拟比较器158经由输出端子158b,对计数器152的第二输入端子152b供给H电平或者L电平的信号。
计数器152利用检测部150的检测结果和检测部151的检测结果,对旋转轴SF的转数进行计数。计数器152将从模拟比较器156输出到第一输入端子152a的信号以及从模拟比较器158输出到第二输入端子152b的信号用作控制信号,对旋转轴SF的转数进行计数。计数器152的电源端子152p连接于电源线PL。计数器152的接地端子152g连接于接地线GL。计数器152利用经由电源端子152p和接地端子152g供给的电力来执行计数。计数器152将计数的结果供给到存储部153。
存储部153存储与计数器152检测出的转数相关的信息。存储部153的电源端子153p连接于电源线PL。存储部153的接地端子153g连接于接地线GL。存储部153利用经由电源端子153p和接地端子153g供给的电力,进行信息的写入。存储部153包括非易失性存储器159,即使在不供给电力的状态下,也能够保持在供给电力的期间写入了的信息。
图27是示出旋转轴SF逆时针旋转(正向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。图28是示出旋转轴SF逆时针旋转(逆向旋转)时的磁式编码器部1的动作的时序图。此外,关于由使用磁传感器的第一检测系统实施的转数的检测动作,与图22和图23相同,在图27和图28中省略。另外,在图27和图28中,关于“角度位置”、“配置”、“磁场”、“发电单元1”、“发电单元2”、“调节器”,与图22和图23相同。
图27和图28的“比较器1”表示模拟比较器156的输出,“比较器2”表示模拟比较器158的输出。关于各比较器的输出,“RISE”是表示发电单元的输出是正向的电流的RISE信号。关于各比较器的输出,“FALL”是表示发电单元的输出是反向的电流的FALL信号。关于“RISE”和“FALL”,用“H”表示H电平,用“L”表示L电平。
关于图27和图28的“存储部”,“状态”表示存储部153处于置位状态还是处于复位状态。关于“状态”,用“H”表示处于置位状态,用“L”表示处于复位状态。关于图27和图28的“存储部”,“写入动作”表示存储部153是否处于写入动作中。关于“写入动作”,用“H”表示处于写入动作中,用“L”表示不处于写入动作中。图27和图28的“计数器”表示在存储部53中存储的转数。
首先,参照图27,说明旋转轴SF逆时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在角度位置135°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元1”的负)。另外,发电单元4在角度位置315°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元1”的正)。
发电单元40配置于在磁铁3的周向上与发电单元4偏移了90°的位置。因此,发电单元40感到的磁场与发电单元4感到的磁场相比相位偏移90°。发电单元40在角度位置225°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元2”的负)。另外,发电单元40在角度位置45°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元2”的正)。
当分别在角度位置135°和角度位置315°处从发电单元4输出电流脉冲时,调节器135输出规定电压的电力。另外,当分别在角度位置45°和角度位置225°处从发电单元40输出电流脉冲时,调节器135输出规定电压的电力。
关于模拟比较器156的输出(“比较器1”),RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置315°处的发电单元4的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置135°处的发电单元4的输出而变成H电平。图26所示的计数器152在检测到来自模拟比较器156的RISE信号是L电平、并且FALL信号是H电平的情况下,将表示使计数值(转数)上涨(+1)的上涨信号输出到存储部53。
关于模拟比较器158的输出(“比较器2”),RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置45°处的发电单元40的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,接受角度位置225°处的发电单元40的输出而变成H电平。
存储部153在从模拟比较器58输出RISE信号的H电平时(角度位置45°),被设定为置位状态。存储部153当在处于置位状态的情况下接受了来自计数器152的上涨信号时(角度位置135°),将所存储的转数更新为增加1而得到的值。例如,计数器152在计数上涨动作中,读出在存储部153中存储的转数,将使该转数增加1而得到的转数作为上涨信号输出到存储部153。存储部153在被从模拟比较器158输出FALL信号的H电平时(角度位置225°),被设定为复位状态。
磁式编码器部1每当伴随着旋转轴SF的旋转而被从发电单元4或者发电单元40输出电力时,执行上述那样的动作。在图27中,示出旋转轴SF旋转2转的期间内的磁式编码器部1的动作,磁式编码器部1在图27的最初的旋转与接下来的旋转中进行同样的动作。例如,在第n转的角度位置0°处存储在存储部153中的转数是n,在角度位置135°处,计数器152将上涨信号供给到存储部153,存储部153将所存储的计数值更新为n+1。在接下来的旋转中也同样地,在角度位置135°处,计数器152将上涨信号供给到存储部153,存储部153将所存储的计数值更新为n+2。
接下来,参照图28,说明旋转轴SF顺时针旋转时的磁式编码器部1的动作。发电单元4在从角度位置0°顺时针旋转了45°的角度位置315°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元1”的负)。另外,发电单元4在从角度位置0°顺时针旋转了225°的角度位置135°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元1”的正)。
发电单元40在从角度位置0°顺时针旋转了135°的角度位置225°处,输出正向流动的电流脉冲(“发电单元2”的正)。另外,发电单元40在从角度位置0°顺时针旋转了315°的角度位置45°处,输出反向流动的电流脉冲(“发电单元2”的负)。
当分别在角度位置135°和角度位置315°处从发电单元4输出电流脉冲时,调节器135输出规定电压的电力。另外,当分别在角度位置45°和角度位置225°处从发电单元40输出电流脉冲时,调节器135输出规定电压的电力。
关于模拟比较器156的输出(“比较器1”),RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置135°处接受发电单元4的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置315°处接受发电单元4的输出而变成H电平。图26所示的计数器152在检测到来自模拟比较器156的RISE信号是H电平、并且FALL信号是L电平的情况下,将表示使计数值(转数)下降(-1)的下降信号输出到存储部153。
关于模拟比较器158的输出(“比较器2”),RISE信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置225°处接受发电单元40的输出而变成H电平。FALL信号在未接受电力供给的状态下维持于L电平,在角度位置45°处接受发电单元40的输出而变成H电平。存储部153在被从模拟比较器158输出RISE信号的H电平时(角度位置225°),被设定为置位状态。存储部153当在处于置位状态的情况下接受了来自计数器152的下降信号时(角度位置135°),将所存储的转数更新为减少1而得到的值。例如,计数器152在计数下降动作中,读出在存储部153中存储的转数,将使该转数减少1而得到的转数作为上涨信号输出到存储部153。存储部153在被从模拟比较器158输出FALL信号的H电平时(角度位置45°),被设定为复位状态。
磁式编码器部1每当伴随着旋转轴SF的旋转而被从发电单元4或者发电单元40输出电力时,执行上述那样的动作。在图28中,示出旋转轴SF旋转2转的期间内的磁式编码器部1的动作,磁式编码器部1在图28的最初的旋转与接下来的旋转中进行同样的动作。例如,在第n+2转的角度位置0°处存储在存储部53中的转数是n+2,在旋转了-225°的角度位置135°处,计数器152将下降信号供给到存储部153,存储部153将所存储的计数值更新为n+1。接下来的旋转中也同样地,在角度位置135°处,计数器152将下降信号供给到存储部153,存储部153将所存储的计数值更新为n。
在上述那样的本实施方式的磁式编码器部1中,将来自磁传感器55的输出和来自磁传感器60的输出作为检测信号的第一检测系统以及将来自发电部21的输出和来自发电部42的输出作为检测信号的第二检测系统分别检测转数。第二检测系统的检测结果通过例如与第一检测系统的检测结果的对照,能够用于异常的检测等。编码器装置EC既可以具备进行这样的异常的检测的异常检测装置,也可以具备通知异常的检测结果的通知装置。另外,这样的异常检测装置和通知装置中的至少一方也可以是编码器装置EC的外部的装置。另外,在由于第一检测系统的故障等而从存储部9无法读出转数的情况下,也能够将第二检测系统检测出的转数从存储部53读出并代替第一检测系统的检测结果来使用。
[第九实施方式]
接下来,说明第九实施方式。在本实施方式中,关于与上述实施方式存在对应关系的要素,附加相同符号而省略或者简化其说明。
图29是示出本实施方式的编码器装置EC的图。在上述实施方式中,编码器装置EC的磁式编码器部1是不接受来自外部的电力的供给而进行一系列的动作的独立型的装置,但能够对图29的磁式编码器部1连接提供由检测旋转轴SF的转数的检测系统消耗的电力的至少一部分的电源装置80。该电源装置80可以与例如图19相同。
本实施方式的编码器装置EC利用发电部产生的电力来驱动转数的检测系统,所以能够使电源装置80的寿命变长。其结果,例如能够降低电源装置80的维护频度,能够降低编码器装置EC的维护频度。此外,电源装置80既可以包括对光学式编码器部2供给电力的电力供给系统的至少一部分,也可以在光学式编码器部2的驱动时对磁式编码器部1供给电力。该电力供给系统也可以是例如安装编码器装置EC的机器人装置等各种装置的主电源。
接下来,说明变形例。图30(A)是示出磁式编码器部1的变形例的图。在上述各实施方式中,磁铁3通过环状的磁铁(参照图2)而产生交流磁场,但图30(A)的磁铁3通过棒状磁铁而产生交流磁场。在本变形例中磁铁3包括设置于圆盘状的板70上的棒状磁铁71a~棒状磁铁71f。
板70固定于旋转轴SF,与旋转轴SF一体地旋转。棒状磁铁71a~棒状磁铁71f与板70固定,与板70和旋转轴SF一体地旋转。棒状磁铁71a~棒状磁铁71f分别配置成与板70的径向大致平行。
棒状磁铁71a~棒状磁铁71c配置成S极朝向板70的中心(旋转轴SF)、并且N极朝向相对于旋转轴SF的放射方向(板70的外侧)。棒状磁铁71a配置于板70的位置3d的附近。棒状磁铁71b配置于板70的位置3a。棒状磁铁71c配置于板70的位置3b的附近。
棒状磁铁71d~棒状磁铁71f配置成N极朝向板70的中心(旋转轴SF)、并且S极朝向相对于旋转轴SF的放射方向(板70的外侧)。棒状磁铁71d在板70的位置3b的附近,与棒状磁铁71c邻接地配置。棒状磁铁71e配置于板70的位置3c。棒状磁铁71f在板70的位置3d的附近,与棒状磁铁71a邻接地配置。
根据这样的磁铁3,在板70的位置3b或者位置3d通过发电单元4的附近时,发电单元4处的磁场的方向反转,从发电单元4输出电力。此时,1个棒状磁铁通过磁传感器55的附近,在磁传感器55处形成板70的径向的磁场。磁传感器55在被从发电单元4输出电力时,能够检测磁场的方向。
图30(B)是示出磁式编码器部1的变形例的俯视图。在图30(B)中,磁式编码器部1具备发电单元4和发电单元40。发电单元40在磁铁3的周向上与发电单元4以180°的相位差配置。该磁式编码器部1在磁铁3的位置3a通过发电单元4的附近时,磁铁3的位置3c通过发电单元40的附近。这样,发电单元4和发电单元40大致同时产生电力,容易提供由检测系统等消耗的电力。
图30(C)是示出磁式编码器部1的变形例的侧视图。在图30(C)中,磁式编码器部1具备发电单元4和发电单元40。发电单元40相对于磁铁3设置于发电单元4的相反侧。发电单元40例如在磁铁3的周向上设置于与发电单元4相同的角度位置。关于该编码器装置EC,发电单元4和发电单元40大致同时产生电力,容易提供由检测系统等消耗的电力。
图30(D)是示出磁式编码器部1的变形例的侧视图。在图30(D)中,磁式编码器部1具备磁铁3、发电单元4、磁铁66以及发电单元40。磁铁3配置于图1等所示的圆板6的表面,磁铁66配置于背面。发电单元4配置于磁铁3的附近,通过磁铁3所形成的磁场的变化而发电。发电单元40配置于磁铁66的附近,通过磁铁66所形成的磁场的变化而发电。这样,磁式编码器部1在设置多个发电单元的情况下,与发电单元4成对的磁铁3以及与发电单元40成对的磁铁66也可以是不同的独立部件。
此外,在如上述变形例那样设置多个发电单元的情况下,从发电单元40输出的电力既可以用作用于检测转数的检测信号,也可以仅用于向检测系统等的供给。另外,设置于编码器装置EC的发电单元的数量也可以是3个以上。另外,也可以是发电单元在磁铁3的一面侧与另一面侧分别设置有磁敏部和发电部、并且这些磁敏部和发电部收容在1个框体的方式。
此外,在上述各实施方式、各变形例中,磁铁3是在周向上具有2极并且在径向上具有2极的4极的磁铁,但不限定于这样的结构,能够适当变更。例如,磁铁3的周向的极的数量既可以是4极以上,也可以是在周向上具有4极并且在径向上具有2极的8极的磁铁。
此外,在上述实施方式中,在检测部7中,作为位置信息而检测旋转轴SF(移动部)的旋转信息,但也可以作为位置信息而检测规定方向的位置、速度、加速度中的至少一方。编码器装置EC既可以包括旋转编码器,也可以包括线性编码器。另外,编码器装置EC也可以是发电部和检测部设置于旋转轴SF,磁铁3设置于移动体(例如,旋转轴SF)的外部,从而磁铁与检测部的相对位置伴随着移动部的移动而变化。检测部7既可以不进行基于从发电部输出的电力的变化的位置信息的检测,也可以例如通过磁传感器检测位置信息。发电部21、发电部42中的至少一方既可以通过大巴克豪森跳跃以外的现象而产生电力,也可以例如通过伴随着磁场的伴随移动部(例如,旋转轴SF)的移动的变化的电磁感应而产生电力。电力供给系统也可以供给由检测部消耗的电力的至少一部分以及由存储检测部的检测结果的存储部消耗的电力的至少一部分。电力供给系统也可以供给由检测部消耗的电力的至少一部分以及由存储检测部的检测结果的存储部消耗的电力的至少一部分中的一方而不供给另一方。存储检测部的检测结果的存储部既可以设置于位置检测系统的外部,也可以设置于编码器装置EC的外部。
[驱动装置]
接下来,说明驱动装置。图31是示出驱动装置MTR的一个例子的图。在以下的说明中,针对与上述实施方式相同或者等同的结构部分,附加相同符号而省略或者简化说明。该驱动装置MTR是包括电动马达的马达装置。驱动装置MTR具有旋转轴SF、对旋转轴SF进行旋转驱动的主体部(驱动部)BD以及检测旋转轴SF的旋转信息的编码器装置EC。
旋转轴SF具有负载侧端部SFa以及反负载侧端部SFb。负载侧端部SFa连接到减速机等其他动力传递机构。在反负载侧端部SFb,隔着固定部而固定标尺S。在该标尺S的固定的同时,装配编码器装置EC。编码器装置EC是上述实施方式、变形例或者其组合所涉及的编码器装置。
在该驱动装置MTR中,使用编码器装置EC的检测结果,图1等所示的马达控制部MC控制主体部BD。关于驱动装置MTR,消除或者降低编码器装置EC的电池更换的必要性,所以能够减小维护成本。此外,驱动装置MTR不限定于马达装置,也可以是具有利用液压、空压而旋转的轴部的其他驱动装置。
[工作台装置]
接下来,说明工作台装置。图32是示出工作台装置STG的图。该工作台装置STG是在图31所示的驱动装置MTR的旋转轴SF中的负载侧端部SFa装配有旋转台(移动物体)TB的结构。在以下的说明中,针对与上述实施方式相同或者等同的结构部分,附加相同符号而省略或者简化说明。
工作台装置STG当对驱动装置MTR进行驱动而使旋转轴SF旋转时,将该旋转传递到旋转台TB。此时,编码器装置EC检测旋转轴SF的角度位置等。因此,通过使用来自编码器装置EC的输出,能够检测旋转台TB的角度位置。此外,也可以在驱动装置MTR的负载侧端部SFa与旋转台TB之间配置减速机等。
这样工作台装置STG消除或者降低编码器装置EC的电池更换的必要性,所以能够减小维护成本。此外,工作台装置STG能够应用于例如旋盘等在工作机械中具备的旋转台等。
[机器人装置]
接下来,说明机器人装置。图33是示出机器人装置RBT的立体图。此外,在图33中,示意性地示出了机器人装置RBT的一部分(关节部分)。在以下的说明中,针对与上述实施方式相同或者等同的结构部分,附加相同符号而省略或者简化说明。该机器人装置RBT具有第一臂AR1、第二臂AR2和关节部JT。第一臂AR1经由关节部JT,与第二臂AR2连接。
第一臂AR1具备柄部101、轴承101a以及轴承101b。第二臂AR2具有柄部102和连接部102a。连接部102a在关节部JT处,配置于轴承101a与轴承101b之间。连接部102a与旋转轴SF2一体地设置。旋转轴SF2在关节部JT处,插入于轴承101a与轴承101b这两者。旋转轴SF2中的插入到轴承101b的一侧的端部贯通轴承101b而连接于减速机RG。
减速机RG连接于驱动装置MTR,使驱动装置MTR的旋转减速到例如百分之一等而传递到旋转轴SF2。在图33中虽然未图示,但驱动装置MTR的旋转轴SF中的负载侧端部SFa连接于减速机RG。另外,在驱动装置MTR的旋转轴SF中的反负载侧端部SFb,装配有编码器装置EC的标尺S。
机器人装置RBT当对驱动装置MTR进行驱动而使旋转轴SF旋转时,将该旋转经由减速机RG传递到旋转轴SF2。通过旋转轴SF2的旋转,连接部102a一体地旋转,由此第二臂AR2相对于第一臂AR1旋转。此时,编码器装置EC检测旋转轴SF的角度位置等。因此,通过使用来自编码器装置EC的输出,能够检测第二臂AR2的角度位置。
这样机器人装置RBT消除或者降低编码器装置EC的电池更换的必要性,所以能够减小维护成本。此外,机器人装置RBT不限定于上述结构,驱动装置MTR能够应用于具备关节的各种机器人装置。
此外,本发明的技术范围不限定于上述实施方式或者变形例。例如,有时省略1个以上的上述实施方式或者变形例中说明的要件。另外,能够将上述实施方式或者变形例中说明的要件适当组合。另外,在法律允许的范围内,援引在上述实施方式等中引用了的全部的文献的公开来作为本文的记载的一部分。
此外,根据上述实施方式的方式,提供一种编码器装置,具备:磁铁,伴随着旋转轴的旋转而旋转;磁敏部,通过伴随磁铁的旋转的磁场变化而发生大巴克豪森跳跃;发电部,通过磁敏部处的磁场变化而产生电力;检测部,根据从发电部输出的电力的变化来检测旋转轴的旋转信息;电力调整部,将从发电部输出的电力调整成规定电压的电力;以及存储部,利用从电力调整部输出的电力来存储检测部的检测结果。
此外,根据上述实施方式的方式,提供一种编码器装置,具备:磁铁,伴随着旋转轴的旋转而旋转;磁敏部,通过伴随磁铁的旋转的磁场变化而发生大巴克豪森跳跃;检测部,检测旋转轴的旋转信息;存储部,存储检测部的检测结果;发电部,通过磁敏部处的磁场的变化而产生电力;以及电力调整部,将从发电部输出的电力调整成规定电压的电力,供给由检测部消耗的电力的至少一部分以及由存储部消耗的电力的至少一部分。
此外,根据上述实施方式的方式,提供一种驱动装置,具备:上述方式的编码器装置;动力供给部,对旋转轴供给动力;以及控制部,利用编码器装置的检测部检测到的旋转信息来控制动力供给部。
此外,根据上述实施方式的方式,提供一种工作台装置,具备:移动物体;以及上述方式的驱动装置,使移动物体移动。
此外,根据上述实施方式的方式,提供一种机器人装置,具备:上述方式的驱动装置;以及第一臂和第二臂,通过驱动装置而进行相对移动。
上述实施方式的方式的目的之一在于例如减小或者消除更换对编码器装置供给电力的电池的必要性。根据上述实施方式的方式,能够减小更换对编码器装置供给电力的电池的频度,或者省略电池的更换。