[发明专利]旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统

说明书

技术领域

本发明涉及旋转编码器、旋转马达以及旋转马达系统。

背景技术

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1：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

发明内容

本发明要解决的技术问题

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1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）。