JP2019158848A - 絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性の高い絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法を提供する。【解決手段】絶対位置情報検出装置は、ＮビットのＭ系列用のアブソリュート・パターンを有するスケール板と、前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、前記スケール板から反射または透過した前記照射光を受光するＫ（Ｋ≧Ｎ＋１）個の受光素子と、前記照射光を受光したＫ個の受光素子の出力に基づいて得られるＫ個の信号レベル値のうち、Ｎ個の連続する第１群の値、又は、前記第１群の値が表す第１位置情報と、前記第１群の値から少なくとも１つ以上ずらしたＮ個の連続する第２群の値、又は、前記第２群の値が表す第２位置情報との比較から絶対位置情報を取得する位置情報処理部とを含む。【選択図】図６
Description
本発明は、絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法に関する。
従来より、符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するＮ（Ｎは自然数）次のアブソリュートパターンと、前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する（Ｎ＋１）個以上の連続パターンによって示される範囲を第１の検出領域と定め、該第１の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第１の検出領域から選択された選択パターンによって示される第２の検出領域を検出することを特徴とするエンコーダがある（例えば、特許文献１参照）。
ところで、従来のエンコーダは、絶対位置を正しく検出できないと、誤った位置情報により工作機械やロボット等が制御されるため、エンコーダおよびエンコーダを用いたモータや機械の信頼性が低下するおそれがあるという課題がある。
そこで、信頼性の高い絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の絶対位置情報検出装置は、ＮビットのＭ系列用のアブソリュート・パターンを有するスケール板と、前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、前記スケール板から反射または透過した前記照射光を受光するＫ（Ｋ≧Ｎ＋１）個の受光素子と、前記照射光を受光したＫ個の受光素子の出力に基づいて得られるＫ個の信号レベル値のうち、Ｎ個の連続する第１群の値、又は、前記第１群の値が表す第１位置情報と、前記第１群の値から少なくとも１つ以上ずらしたＮ個の連続する第２群の値、又は、前記第２群の値が表す第２位置情報との比較から絶対位置情報を取得する位置情報処理部とを含む。
信頼性の高い絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法を提供することができる。
以下、本発明の絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の反射型エンコーダ１００がモータ５０に取り付けられた状態を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明し、ＸＹ面視することを平面視と称す。
図１は、実施の形態の反射型エンコーダ１００がモータ５０に取り付けられた状態を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明し、ＸＹ面視することを平面視と称す。
反射型エンコーダ１００は、基板１０１、スケール板１１０、光学モジュール１２０、回路部品１３０、コネクタ１３５、及びエンコーダカバー１４０を含む。以下では、図１に加えて図２及び図３も用いて説明する。
図２は、実施の形態の反射型エンコーダ１００を示す図である。図２（Ａ）には、反射型エンコーダ１００の一部分を平面視で透過的に示す。図２（Ｂ）には、反射型エンコーダ１００をＸＺ面視した側面の構成を示す。図２（Ｃ）には、反射型エンコーダ１００をＹＺ面視した側面の構成を示す。図３は、基板１０１と光学モジュール１２０を示す図である。
ここでは、まず、エンコーダカバー１４０について説明する。エンコーダカバー１４０は、樹脂製であり、図１に示すように円筒状の壁部１４０Ａを有する部材である。エンコーダカバー１４０は、円筒状の壁部１４０Ａの両端が開口された構成を有する。エンコーダカバー１４０は、カバーの一例である。
エンコーダカバー１４０のＺ軸負方向側の端部には、円板状の基板１０１が接続される。エンコーダカバー１４０と基板１０１の外径は等しい。また、エンコーダカバー１４０のＺ軸正方向側の端部には、モータ５０の円柱状の筐体５０Ａが接続される。ここでは、一例として、エンコーダカバー１４０の外径と、モータ５０の筐体５０Ａの外径は等しい。モータ５０は、例えば、サーボモータである。筐体５０ＡのＺ軸負方向側には、基板１０１と平行な壁部が設けられており、壁部の平面視での中心をモータ５０の回転軸が貫通している。
エンコーダカバー１４０は、基板１０１とモータ５０の筐体５０Ａの壁部とによって囲まれる空間内に、スケール板１１０、光学モジュール１２０、及びその他の電子部品等を収容している。
次に、基板１０１、スケール板１１０、光学モジュール１２０、回路部品１３０、コネクタ１３５について説明する。
基板１０１は、平面視で円形の配線基板である。基板１０１としては、例えば、ＦＲ−４(Flame Retardant type 4)規格の配線基板を用いることができる。基板１０１のＺ軸正方向側の面（モータ側の面）には、光学モジュール１２０が実装され、基板１０１のＺ軸負方向側の面（モータ側と反対の面）には、回路部品１３０、コネクタ１３５が実装される。基板１０１には、回路部品１３０及びコネクタ１３５以外にも光学モジュール１２０に接続される回路を構成する電子部品等が実装されるが、ここでは図示を省略する。
スケール板１１０は、一例として、金属製またはガラス製の円板部（スリット板）１１０Ａと、円板部１１０Ａの中心のＺ軸正方向側に取り付けられる回転軸１１０Ｂとを有する。回転軸１１０Ｂは、モータ５０の回転軸に固定されている。スケール板１１０は、モータ５０の回転軸の回転に合わせてＸＹ面内で回転軸１１０Ｂを中心に回転する。このため、平面視で円形のスケール板１１０の回転方向と周方向は等しい。
スケール板１１０の円板部１１０Ａは、基板１０１に平行である。スケール板１１０のＺ軸負方向側の面には、図２に示すように、外周に沿って反射部１１１、１１２が設けられている。反射部１１１は、インクリメンタル・パターン用の反射部であり、反射部１１２は、アブソリュート・パターン用の反射部である。スケール板１１０は、反射部材の一例であり、反射部１１１、１１２は、反射パターンの一例である。スケール板１１０のＺ軸負方向側の面は、第１面の一例である。ここでアブソリュート・パターンは、９ビットのＭ系列のパターンを用いて絶対位置を特定する。この例では、反射部１１２は、スケール板１１０の周方向に５１２個配列されている。
反射部１１１は、一例として、反射部１１１同士の間に光を反射しない（あるいは反射部１１２より反射率の低い）非反射部１１１Ａを設けることによって作製されている。非反射部１１１Ａは、例えば、光を吸収する吸光材を塗布することによって作製される。これは、反射部１１２も同様であり、反射部１１２同士の間に吸光材を塗布した非反射部１１２Ａを設けることによって作製されている。
スケール板１１０は、光学モジュール１２０のＬＥＤ１２１から出射される光を光学モジュール１２０の受光素子１２３、１２４に反射する。ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１１で反射された反射光は、受光素子１２３に到達し、ＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１２で反射された反射光は、受光素子１２４に到達する。
また、スケール板１１０がガラス製の場合は、非反射部１１１Ａ、１１２Ａは、例えば、光を透過する領域であり、反射部１１１、１１２としての金属層が設けられていない領域である。
すべての反射部１１１の周方向における幅は等しく、スケール板１１０の周方向における反射部１１１と非反射部１１１Ａとの幅は等しい。反射部１１１は、周方向に等間隔（等ピッチ）で設けられている。Ｍ系列コード用の反射部１１２は、２進数による所定の値を表し、Ｎ個の連続した符号の組み合わせが全て異なる符号列として構成されている。なお、Ｍ系列コード用の反射部１１２を正確に図示するのは困難であるため、ここでは説明の便宜上、Ｍ系列コード用の反射部１１２を反射部１１１と同様の形状で示す。
光学モジュール１２０は、ベース部１２０Ａ、ＬＥＤ１２１、受光素子１２３、１２４を有する。光学モジュール１２０は、基板１０１のＺ軸正方向側の表面に実装され、スケール板１１０に対向している。ベース部１２０Ａは、平面視で矩形状で平板状の基板である。ベース部１２０ＡのＺ軸正方向側の面には、ＬＥＤ１２１と受光素子１２３、１２４が配置されている。
ＬＥＤ１２１は、平面視の中心にレーザを出射する発光部１２１Ａを有し、発光部１２１Ａは、発光面がＺ軸正方向側を向いている。すなわち、ＬＥＤ１２１は、スケール板１１０のＺ軸負方向側の面と対向している。ＬＥＤ１２１は、ランバート型であり、発光部１２１Ａの光径は、一例として、３０μｍ〜１００μｍである。
ここで、図２（Ａ）には、スケール板１１０の中心を通り、スケール板１１０の径方向に伸びる直線Ｃを示す。発光部１２１Ａは、直線Ｃ上に位置し、スケール板１１０の中心は、直線Ｃ上で透過部１２２ＢよりもＹ軸負方向側に位置する。
受光素子１２３は、インクリメンタル・パターン用の受光素子であり、例えば、フォトダイオード（Photo Diode: PD）を用いることができる。Ａ相及びＢ相の正弦波を生成する受光素子１２３は、スケール板１１０の回転方向に沿って等ピッチで扇形に配列されている。受光素子１２３のピッチとは、隣り合う受光素子１２３同士のスケール板１１０の回転方向における中心同士の間隔である。
図２（Ａ）では、説明の便宜上、直線Ｃよりも左側に位置する７個の反射部１１１に反時計回りに順番に１〜７の番号を割り振る。また、直線Ｃよりも左側に位置する７個の受光素子１２３に反時計回りに順番に１〜７の番号を割り振る。１番の反射部１１１の周方向における端辺は、図２（Ａ）に示すように直線Ｃと重なっている。
この状態では、ランバート型のＬＥＤ１２１から出射され、１番〜７番の反射部１１１で反射される反射光は、１番〜７番の受光素子１２３でそれぞれ受光される。ランバート型のＬＥＤ１２１から出射される光は、直線Ｃを通るＹＺ平面に対して対称に、７個の受光素子１２３によっても同様に受光される。
受光素子１２４は、アブソリュート・パターン用の受光素子であり、例えば、フォトダイオード（PD）を用いることができる。受光素子１２４は、Ｍ系列コードによるスケール板１１０の角度検出のビット数（９ビット）よりも１ビット分多い１０個あり、スケール板１１０の回転方向に沿って、扇形に配置されている。図２（Ａ）において最も左側の受光素子１２４から時計回りに１番〜１０番の番号を割り振り、１ビット目から１０ビット目であることを表す。５番目の受光素子１２４は、スケール板１１０の回転方向における幅の中心が直線Ｃ上に位置するように配置されている。
受光素子１２４は、アブソリュート・パターン用の反射部１１２による反射光を受光して光電変換を行って光電流を出力する。
ランバート型のＬＥＤ１２１から出射され、反射部１１２で反射される反射光は、１番〜１０番の受光素子１２４で受光される。１０個の受光素子１２４のうちの１番〜９番と、２番〜１０番とによって、２種類の９ビットのＭ系列コード用の値が得られる。
回路部品１３０は、基板１０１が有する配線によって受光素子１２３、１２４に接続されている。回路部品１３０は、受光素子１２３が出力する光電流に応じた正弦波信号を生成するとともに、受光素子１２４が出力する光信号に応じたＭ系列コードを出力する。
コネクタ１３５は、反射型エンコーダ１００の出力信号を外部の装置に取り出すための端子である。
図４は、絶対位置情報検出装置８０の構成を示す図である。図５は、回路部品１３０の回路部１３０Ｂの回路構成を示す図である。図６は、１０個の受光素子１２４の配列と、２種類の９ビットのＭ系列コードの取り方とを示す図である。
図４に示すように、絶対位置情報検出装置８０は、反射型エンコーダ１００とサーボアンプ１６０を含む。図４には、反射型エンコーダ１００の構成要素として、ＬＥＤ１２１、受光素子１２３、１２４、回路部品１３０、及びマイクロコンピュータ１５０を示す。マイクロコンピュータ１５０は、基板１０１に実装されている。
ＬＥＤ１２１は、マイクロコンピュータ１５０に接続されており、受光素子１２３、１２４は、回路部品１３０を介してマイクロコンピュータ１５０に接続されている。
回路部品１３０は、回路部１３０Ａ、１３０Ｂを有する。回路部１３０Ａは、受光素子１２３に接続されており、Ａ相及びＢ相の正弦波を生成する。回路部１３０Ｂは、受光素子１２４に接続されており、Ｍ系列コードを出力する。
ここで、図５を用いて回路部１３０Ｂについて説明する。図５には、１０ビット分の１０個の受光素子１２４のうちの１個に接続される回路構成を示す。１０個の受光素子１２４に接続される１０個の回路部１３０Ｂの回路構成は、すべて等しい。
回路部１３０Ｂは、抵抗器１３１、コンパレータ１３２、分圧回路１３３、及び出力端子１３４を有する。
回路部１３０Ｂに接続される受光素子１２４は、アノードとカソードの間に逆バイアスが印加されるように電源に接続されている。受光素子１２４のアノードには、コンパレータ１３２の非反転入力端子が接続され、受光素子１２４のアノードと、コンパレータ１３２の非反転入力端子との間から分岐して、抵抗器１３１が接地点との間に直列に挿入されている。抵抗器１３１は、受光素子１２４のアノードから出力される光電流を電圧値に変換する電流電圧変換部の一例である。
また、コンパレータ１３２の反転入力端子には、分圧回路１３３が接続され、コンパレータ１３２の出力端子には、出力端子１３４が接続されている。分圧回路１３３は、電源と接地点との間に直列に接続された２つの抵抗器を有し、電源電圧を分圧して２つの抵抗器の中点から閾値電圧としてコンパレータ１３２の反転入力端子に出力する。分圧回路１３３は、閾値出力部の一例である。抵抗器１３１、コンパレータ１３２、及び分圧回路１３３は、レベル判定部の一例である。出力端子１３４は、サーボアンプ１６０に接続される。
マイクロコンピュータ１５０は、図４に示すように、主制御部１５１、発光制御部１５２、データ処理部１５３、１５４、メモリ１５５を有する。マイクロコンピュータ１５０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。主制御部１５１、発光制御部１５２、データ処理部１５３、１５４は、マイクロコンピュータ１５０が実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１５５は、マイクロコンピュータ１５０のメモリを機能的に表したものである。
主制御部１５１は、発光制御部１５２、データ処理部１５３、１５４が行う処理以外の処理を行い、マイクロコンピュータ１５０の処理を統括する制御部である。発光制御部１５２は、ＬＥＤ１２１の点灯制御を行う。
データ処理部１５３は、回路部１３０Ａから出力されるＡ相、Ｂ相の正弦波を所定の判定閾値と比較して２値化し、２値化したデータをサーボアンプ１６０に出力する。
データ処理部１５４は、回路部１３０Ｂから出力される１０ビット分のＭ系列コードから、図６に示すように、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとを抽出し、２種類の９ビットのＭ系列コードをサーボアンプ１６０に出力する。例えば、図６に示すように、１番〜１０番の受光素子１２４に基づく１０ビットのＭ系列コードが、１０１１００１１１１である場合には、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードは、１０１１００１１１であり、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードは、０１１００１１１１である。
ここで、９ビットはＮビットの一例であり、１０ビットは、値Ｎよりも多い値Ｋの一例である。１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードは、Ｎ個の連続する第１群の値の一例であり、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードは、Ｎ個の連続する第２群の値の一例である。
メモリ１５５は、主制御部１５１、発光制御部１５２、データ処理部１５３、１５４が処理を実行するために必要なデータやプログラムを格納する。
なお、データ処理部１５３によって生成される２値化したデータ及び選択相データと、データ処理部１５４によって生成される９ビットのＭ系列コードは、コネクタ１３５を介してサーボアンプ１６０に出力される。
サーボアンプ１６０は、マイクロコンピュータ１６０Ａを有し、マイクロコンピュータ１６０Ａは、主制御部１６１、位置情報処理部１６２、異常判定部１６３、及びメモリ１６４を有する。
マイクロコンピュータ１６０Ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。主制御部１６１、位置情報処理部１６２、異常判定部１６３は、マイクロコンピュータ１６０Ａが実行するプログラムの機能（ファンクション）を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１６４は、マイクロコンピュータ１６０Ａのメモリを機能的に表したものである。
主制御部１６１は、位置情報処理部１６２、異常判定部１６３が行う処理以外の処理を行い、マイクロコンピュータ１６０Ａの処理を統括する制御部である。
位置情報処理部１６２は、マイクロコンピュータ１５０のデータ処理部１５３から入力される２値化されたデータと、データ処理部１５４から入力される２種類の９ビットのＭ系列コードとに基づいて、スケール板１１０の回転位置を検出する処理を行う。
位置情報処理部１６２は、データ処理部１５３から入力される２値化されたデータは、多回転の検出のために用いられる。
また、位置情報処理部１６２は、データ処理部１５４から入力される２種類の９ビットのＭ系列コードをメモリ１６４に格納されたリファレンス用のＭ系列コードデータと照合し、連続する５１２個の'１'又は'０'の値を含むリファレンス用のＭ系列コードデータの中で、９ビットのＭ系列コードに含まれるいずれかの連続する４個の'１'又は'０'の値が存在する角度値を求める。位置情報処理部１６２は、この処理により、２種類の９ビットのＭ系列コードが表す２個の角度値を求める。
ここで、９ビットの場合、リファレンス用のＭ系列コードデータは、０．７度刻みの角度値を有する。３６０度を５１２で割ると、約０．７度だからである。
位置情報処理部１６２は、２個の角度値の差が所定条件であるかどうかを判定、すなわち、２個の角度値の差が０．７度であるかどうかを判定し、０．７度であれば、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードが表す角度値をスケール板１１０の角度値として出力する。２個の角度値の差が０．７度であることは、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードが表す７０度という角度値と、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードが表す７０．７度という角度値との差が所定値（０．７度）であることを意味する。この所定値はスケール板１１０に配列された反射部１１２の数で決まる。これら７０度や７０．７度等は、第１位置情報，第２位置情報の一例である。
位置情報処理部１６２は、２個の角度値の差が０．７度ではない場合には、２個の角度値の差が所定条件を満たしていないと判定して異常判定部１６３に角度値の差が０．７度ではないことを表す不一致データを伝送する。
異常判定部１６３は、位置情報処理部１６２から角度値の差が０．７度ではないことを表すデータが伝送されると、検出過程に異常が発生していると判定する。検出過程とは、ＬＥＤ１２１が光を発光し、反射部１１２で反射され、受光素子１２４で受光されるまでの過程をいう。例えば、受光素子１２４上のゴミの付着や受光素子１２４に傷が発生した場合、ＬＥＤ１２１が発光しない場合、ＬＥＤ１２１の発光以外の光を反射部１１２が反射した場合、ＬＥＤ１２１の発光以外の光を受光素子１２４が受光したような場合には、正しいＭ系列コードが得られなくなるおそれがあるからである。
異常判定部１６３が異常を発生していると判定すると、主制御部１６１は、マイクロコンピュータ１５０に１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとを再度取得させる。
また、異常判定部１６３が２度連続して異常が発生していると判定すると、エラーが発生していることを表す表示を行う。
メモリ１６４は、主制御部１６１、位置情報処理部１６２、異常判定部１６３が処理を実行するために必要なデータやプログラムと、連続した５１２個の'１'又は'０'の値を含むリファレンス用のＭ系列コードデータとを格納する。
図７は、マイクロコンピュータ１５０が２種類の９ビットのＭ系列コードを抽出し、サーボアンプ１６０に出力するまでの処理を示すフローチャートである。
図７に示すデータ処理部１５４が実行する処理は、反射型エンコーダ１００の電源が投入されている間に繰り返し実行される。
データ処理部１５４は、処理がスタートすると、回路部１３０Ｂから１０ビット分のＭ系列コードが入力されたかどうかを判定する（ステップＳ１）。
データ処理部１５４は、１０ビット分のＭ系列コードが入力された（Ｓ１：ＹＥＳ）と判定すると、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとを抽出する（ステップＳ２）。
主制御部１５１は、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとをサーボアンプ１６０に出力する（ステップＳ３）。
主制御部１５１は、反射型エンコーダ１００の電源が切断されているかどうかを判定する（ステップＳ４）。
主制御部１５１は、電源が切断されていない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１にリターンし、電源が切断されている（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理を終了する（エンド）。
以上のような処理をデータ処理部１５４及び主制御部１５１が実行することにより、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとが抽出され、サーボアンプ１６０に出力される。
図８は、位置情報処理部１６２が２種類の９ビットのＭ系列コードから２個の角度値を求め、異常判定部１６３が異常に対応するまでの処理を示すフローチャートである。
位置情報処理部１６２は、処理がスタートすると、データ処理部１５４から入力される２種類の９ビットのＭ系列コードをメモリ１６４に格納されたリファレンス用のＭ系列コードデータと照合し、２個の角度値を求める（ステップＳ１１）。
位置情報処理部１６２は、２個の角度値の差が０．７度であるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。
位置情報処理部１６２は、２個の角度値の差が０．７度である（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定すると、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードが表す角度値をスケール板１１０の角度値として出力する（ステップＳ１３）。
位置情報処理部１６２は、２個の角度値の差が０．７度ではない（Ｓ１２：ＮＯ）と判定すると、不一致データを伝送する（ステップＳ１４）。
異常判定部１６３は、不一致データを受信すると、異常が発生していると判定する（ステップＳ１５）。
異常判定部１６３は、異常が２回連続で発生しているかどうかを判定する（ステップＳ１６）。２回連続であるかどうかは、例えば、前回不一致データを受信してから、２個の角度値を取得するまでに要する所定時間に所定の余裕時間を加算した時間以内に、再度不一致データを受信したかどうかを判定することによって行えばよい。
異常判定部１６３は、異常が２回連続で発生しているのではない（Ｓ１６：ＮＯ）と判定すると、主制御部１６１からマイクロコンピュータ１５０へ指令を送信し、マイクロコンピュータ１５０に２種類の９ビットのＭ系列コードとを再度取得させる（ステップＳ１７）。
異常判定部１６３は、異常が２回連続で発生している（Ｓ１６：ＹＥＳ）と判定すると、主制御部１６１からマイクロコンピュータ１５０へ指令を送信し、エラーが発生していることを表す表示を行う。（ステップＳ１８）。
主制御部１６１は、ステップＳ１３、Ｓ１７、又はＳ１８の処理が終了すると、反射型エンコーダ１００の電源が切断されているかどうかを判定する（ステップＳ１９）。
主制御部１６１は、電源が切断されていない（Ｓ１９：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１１にリターンし、電源が切断されている（Ｓ１９：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理を終了する（エンド）。
以上のような処理により、２種類の９ビットのＭ系列コードに基づいて角度値が求められ、２個の角度値が不一致である場合には、異常が発生していると判定し、異常に対応する処理が行われる。
このように、２種類の９ビットのＭ系列コードから得られる２個の角度値を用いてダブルチェックを行って角度値を求めるので、９ビット分の反射部１１２のＭ系列コードの値を正しく検出することができ、誤検出を抑制し、信頼性を向上させることができる。
従って、実施の形態によれば、信頼性の高い反射型エンコーダ１００を提供することができる。
反射型エンコーダ１００をモータ５０の制御に用いる際に、誤検出や誤動作があると、モータ５０の回転位置を正しく制御できなくなるおそれがあるが、このように信頼性の高い反射型エンコーダ１００を用いれば、モータ５０の回転位置を正しく制御することができる。これは、モータ５０以外であっても同様である。
なお、以上では、所定条件であるかを判定する際に、２個の角度値の差が０．７度であるかどうかを判定する形態について説明したが、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとを比較してもよい。具体的には、第１群の値である１番〜９番の９ビットのＭ系列コードと、第２群の値である２番〜１０番の９ビットのＭ系列コードとを取得し、第１群の値と第２群の値の順序が予め定められた所定順序であるかどうかを判定してもよい。
また、反射型エンコーダ１００が１０個の受光素子１２４を含み、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードと、２番〜１０番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードとを用いる形態について説明したが、反射型エンコーダ１００が１０個よりも多い個数の受光素子１２４を含む場合には、１番〜９番の受光素子１２４に基づく９ビットのＭ系列コードに対して、２つ以上ずれた９個の９ビットのＭ系列コードとに基づいて、角度を検出し、角度差が正確であるかどうかを判定してもよい。例えば、２つずれた９個の９ビットのＭ系列コードを用いる場合には、角度差は１．４度であり、３つずれた９個の９ビットのＭ系列コードを用いる場合には、角度差は２．１度である。
また、以上では、受光素子１２４が９ビット分設けられている形態について説明したが、９ビットに限らず、８ビット以下、又は、１０ビット以上であってもよい。
また、以上では、エンコーダカバー１４０のＺ軸正方向側にモータ５０の筐体５０Ａが取り付けられる形態について説明したが、筐体５０Ａの代わりに、基板が取り付けられ、基板のＺ軸正方向側にモータ５０が取り付けられる構成であってもよい。
また、以上では、エンコーダカバー１４０が円筒型である形態について説明したが、円筒型に限らず、角筒型等の他の形状であってもよい。
また、以上では、スケール板１１０のＺ軸負方向側の面に反射部１１１、１１２が設けられる形態について説明したが、スケール板１１０のＺ軸正方向側の面に反射部１１１、１１２が設けられていてもよく、この場合には、スケール板１１０のＺ軸正方向側に基板等を設け、この基板のＺ軸負方向側に光学モジュール１２０を設けて反射部１１１、１１２と対向するようにすればよい。
また、以上では、反射型のエンコーダである形態について説明したが、透過型のエンコーダであってもよい。なお、透過型の場合には光源は平行光になる。
また、以上では、反射型エンコーダ１００がロータリ型である形態について説明したが、反射型エンコーダ１００は、リニア型であってもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態の絶対位置情報検出装置、及び、絶対位置情報検出装置の制御方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
５０ モータ
５０Ａ 筐体
８０ 絶対位置情報検出装置
１００ 反射型エンコーダ１００
１１０ スケール板
１１１、１１２ 反射部
１２０ 光学モジュール
１２０Ａ ベース部
１２１ ＬＥＤ
１２３、１２４ 受光素子
１３０ 回路部品
１３０Ａ、１３０Ｂ 回路部
１４０ エンコーダカバー
１５０ マイクロコンピュータ
１５１ 主制御部
１５２ 発光制御部
１５３、１５４ データ処理部
１５５ メモリ
１６０ サーボアンプ
１６０Ａ マイクロコンピュータ
１６１ 主制御部
１６２ 位置情報処理部
１６３ 異常判定部
１６４ メモリ
５０Ａ 筐体
８０ 絶対位置情報検出装置
１００ 反射型エンコーダ１００
１１０ スケール板
１１１、１１２ 反射部
１２０ 光学モジュール
１２０Ａ ベース部
１２１ ＬＥＤ
１２３、１２４ 受光素子
１３０ 回路部品
１３０Ａ、１３０Ｂ 回路部
１４０ エンコーダカバー
１５０ マイクロコンピュータ
１５１ 主制御部
１５２ 発光制御部
１５３、１５４ データ処理部
１５５ メモリ
１６０ サーボアンプ
１６０Ａ マイクロコンピュータ
１６１ 主制御部
１６２ 位置情報処理部
１６３ 異常判定部
１６４ メモリ
Claims (5)
- ＮビットのＭ系列用のアブソリュート・パターンを有するスケール板と、
前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、
前記スケール板から反射または透過した前記照射光を受光するＫ（Ｋ≧Ｎ＋１）個の受光素子と、
前記照射光を受光したＫ個の受光素子の出力に基づいて得られるＫ個の信号レベル値のうち、Ｎ個の連続する第１群の値、又は、前記第１群の値が表す第１位置情報と、前記第１群の値から少なくとも１つ以上ずらしたＮ個の連続する第２群の値、又は、前記第２群の値が表す第２位置情報との比較から絶対位置情報を取得する位置情報処理部と
を含む、絶対位置情報検出装置。 - 前記位置情報処理部によって前記第1群の値又は前記第１位置情報と前記第２群の値又は前記第２位置情報とを比較した結果が予め定めた所定条件と異なる場合、前記絶対位置情報に異常があると判定する異常判定部をさらに含む、請求項１記載の絶対位置情報検出装置。
- 前記位置情報処理部は、
前記第１位置情報と前記第２位置情報との差が、所定値と一致しているかどうかを判定する、請求項１または２記載の絶対位置情報検出装置。 - 前記位置情報処理部は、
前記第１群の値と前記第２群の値とが、所定順序であるかどうかを判定する、請求項１または２記載の絶対位置情報検出装置。 - ＮビットのＭ系列用アブソリュート・パターンを有するスケール板と、
前記スケール板に対して照射光を照射する発光部と、
前記スケール板から反射または透過した前記照射光を受光するＫ（Ｋ≧Ｎ＋１）個の受光素子と
を含み、
前記照射光を受光したＫ個の受光素子の出力に基づいて得られるＫ個の信号レベル値のうち、Ｎ個の連続する第１群の値、又は、前記第１群の値が表す第１位置情報と、前記第１群の値から少なくとも１つ以上ずらしたＮ個の連続する第２群の値、又は、前記第２群の値が表す第２位置情報と比較から絶対位置情報を取得する、絶対位置情報検出装置の制御方法。
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|---|---|---|---|
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