專利名稱:編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)編碼器、直線標(biāo)度等編碼器,尤其涉及可以輸出噪音電平的編碼器。
背景技術(shù):
作為檢測移動體的移動位置和位移量的裝置,已知的是編碼器,作為檢測旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)量的編碼器有旋轉(zhuǎn)編碼器,作為檢測距離路徑上的基準(zhǔn)位置的位置和位移量的編碼器有直線標(biāo)度。
一般,編碼器安裝在馬達(dá)等的、驅(qū)動移動體的驅(qū)動裝置的殼體上。
編碼器在內(nèi)部具備電路基板,并在該電路基板上安裝了信號處理電路。通常,編碼器內(nèi)部的電路基板,在與安裝了編碼器的殼體之間沒有直接的電氣連接,而是由寄生電容間接地進(jìn)行電氣連接。
此時,如果在安裝的殼體一側(cè)產(chǎn)生噪音等的電位變動,則可能會通過浮動容量對編碼器電路產(chǎn)生影響,并且在編碼器輸出的位置數(shù)據(jù)和位移量量數(shù)據(jù)中產(chǎn)生誤差。
圖11是用于說明現(xiàn)有編碼器的概略圖。在圖11中,編碼器101,具備檢測移動體10移動的移動檢測單元102、以及對來自移動檢測單元102的移動檢測信號進(jìn)行信號處理然后生成編碼信號的信號處理電路103,信號處理電路103,被設(shè)置在電路基板106上。
通過移動檢測單元102對馬達(dá)等驅(qū)動裝置11驅(qū)動的移動體10的移動進(jìn)行檢測,并且由信號處理電路103生成編碼信號。
圖12是用于說明現(xiàn)有的編碼器的殼體上進(jìn)行安裝的概略圖。編碼器通過編碼器具備的編碼器法蘭盤103a被安裝在驅(qū)動裝置(以下假定為馬達(dá))的殼體13上。編碼器法蘭盤103a通過法蘭盤固定螺釘103b被固定在馬達(dá)殼體13上,進(jìn)而,通過電路基板固定螺釘103d將電路基板106固定在該編碼器法蘭盤103a上。另外,在電路基板106和編碼器法蘭盤103a之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)狹縫103c。
圖13表示在馬達(dá)殼體中產(chǎn)生的噪音的一個例子。以往,該噪音測定,例如圖12所示,是通過在馬達(dá)的殼體13和電路上的0V之間連接電位測量單元104來直接測定噪音電位。測定的噪音電位,從該電平開始被用于噪音對策中。
另外,作為檢測混入到編碼器信號的噪音的技術(shù),已知的有檢測混入到將編碼器的信號傳送到控制裝置中的編碼器線路中的噪音的技術(shù)(參考特開2000-258481號公報)。
雖然在編碼器內(nèi)部的信號處理電路和安裝編碼器的殼體之間沒有直接進(jìn)行電氣連接,但是會通過寄生電容間接地進(jìn)行電連接。
因此,如果馬達(dá)的接地不好,則會在殼體中產(chǎn)生噪音(電位差)。該噪音會通過寄生電容對編碼器內(nèi)的信號處理電路帶來影響,并且會在由編碼器得到的位置數(shù)據(jù)和位移量數(shù)據(jù)中產(chǎn)生誤差。
以往,使用測定器對馬達(dá)殼體的電位直接測定,并且根據(jù)由測定得到的噪音電平進(jìn)行判斷,并實(shí)施降低噪音的對策。
在上述的特開2000-258481號公報中,已知有測定聯(lián)結(jié)編碼器和控制裝置之間的編碼器線路中混入的噪音的技術(shù),但是,因?yàn)樵摴珗髢?nèi)容是關(guān)于通信系統(tǒng)噪音的,所以不能對編碼器內(nèi)部產(chǎn)生的噪音進(jìn)行測定。
因?yàn)樵诰幋a器內(nèi)部產(chǎn)生的噪音,進(jìn)入到了編碼器信號本體中,所以不能區(qū)別表示移動體的位置的數(shù)據(jù)與位移量數(shù)據(jù)的信號和噪音,所以不能通過特開2000-258481號公報的技術(shù)測定在編碼器線路上傳導(dǎo)的噪音。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是,解決上述現(xiàn)有的課題,提供一種可以檢測出編碼器內(nèi)部產(chǎn)生的噪音的編碼器。
本發(fā)明,是一種在編碼器內(nèi)檢測出通過浮動容量在編碼器內(nèi)部產(chǎn)生的噪音電壓,并作為噪音數(shù)據(jù)輸出,從而無需外部測定裝置就可以得知噪音電平的編碼器。
另外,通過輸出相同時刻的編碼器數(shù)據(jù)和噪音數(shù)據(jù),可以根據(jù)噪音電平的狀態(tài)判斷編碼器數(shù)據(jù)的可靠性。
本發(fā)明的編碼器,做成這樣的結(jié)構(gòu)在相同裝置內(nèi)具備檢測移動體移動的移動檢測單元;對來自上述移動檢測單元的移動檢測信號進(jìn)行信號處理并且得到表示移動體的位置和/或者位移量的編碼器信號的信號處理電路;檢測出重疊在上述移動檢測信號中的噪音的噪音檢測單元。
基于噪音檢測單元的噪音檢測的第一方式是,從移動檢測單元檢測出的移動檢測信號中分離重疊在該信號中的噪音,并且檢測出已經(jīng)分離的噪音的噪音電平。
在第一方式中,噪音檢測單元,將耦合電容連接到聯(lián)結(jié)移動檢測單元和信號處理電路的信號線上并進(jìn)行信號分離。通過耦合電容,這樣可以從該信號線上所流的移動檢測信號中分離交流部分。
基于噪音檢測單元的噪音檢測的第二方式是,分離在搭載了信號處理電路的電路基板上所感應(yīng)的噪音,并且檢測出已經(jīng)分離的噪音的噪音電平。
在第二方式中,噪音檢測單元,將耦合電容與電路基板上的任意信號線連接并進(jìn)行信號分離。通過耦合電容,可以從該信號線上的信號中分離交流部分。
流經(jīng)信號線的信號具有直流部分和交流部分,直流部分表示移動體的移動狀態(tài),交流部分表示噪音狀態(tài)。因此,在第一方式和第二方式中,通過耦合電容分離交流部分,這樣,可以檢測出噪音成分。
另外,編碼器具備從已經(jīng)分離的交流部分中求出噪音電平的A/D轉(zhuǎn)換電路。
另外,本發(fā)明的編碼器,具備發(fā)送單元,可以將噪音檢測單元的輸出以及信號處理電路的輸出發(fā)送到驅(qū)動移動體的驅(qū)動裝置的控制裝置中。
設(shè)噪音檢測單元的輸出和信號處理電路的輸出是相同時刻的數(shù)據(jù)。由此,在噪音檢測單元的輸出中檢測噪音成分的情況下,可以判斷在相同時刻發(fā)送的信號處理電路的輸出中也重疊了噪音成分。
另外,本發(fā)明的編碼器,可以做成在電路基板和驅(qū)動移動體的驅(qū)動裝置之間連接電容的結(jié)構(gòu)。通過在電路基板和馬達(dá)等驅(qū)動裝置之間連接電容,可以僅將驅(qū)動裝置產(chǎn)生的電位內(nèi)的交流部分傳達(dá)到電路基板中。連接的電容,在電路基板和驅(qū)動裝置之間,與寄生電容共同構(gòu)成并列電路,并且將驅(qū)動裝置產(chǎn)生的電位內(nèi)的交流部分轉(zhuǎn)送到電路基板中。
通過連接電容,可以提高噪音檢測單元進(jìn)行的檢測的精度。
另外,也可以在電路基板和驅(qū)動移動體的驅(qū)動裝置之間連接噪音量檢測電路。
作為移動檢測單元,可以使用光學(xué)檢測機(jī)構(gòu),可以做成具備發(fā)光元件、透過或者反射發(fā)光元件發(fā)出的光的編碼板、接收編碼板的穿透光或者反射光并且輸出接收光檢測信號的受光元件。
移動檢測單元,可以具備噪音電平檢測用的受光元件,通過利用噪音電平測定用的受光元件的輸出,可以計(jì)算出僅是噪音成分的電平。
依據(jù)本發(fā)明的編碼器,可以檢測出產(chǎn)生在編碼器內(nèi)部的噪音的發(fā)生。
本發(fā)明更多的特征和好處,由參照附圖所作的如下說明會更加清楚。在附圖中,圖1是用于說明本發(fā)明的編碼器的第一方式例子的概略圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的編碼器的第二方式例子的概略圖。
圖3是用于說明僅傳送噪音數(shù)據(jù)信號的噪音檢測單元的一個構(gòu)成例子的概略圖。
圖4是用于說明發(fā)送噪音數(shù)據(jù)信號和編碼器信號的噪音檢測單元的一個構(gòu)成例子的概略圖。
圖5是用于說明安裝在驅(qū)動裝置上的編碼器的安裝狀態(tài)的概略斷面圖。
圖6是用于說明設(shè)置在本發(fā)明的編碼器上的噪音量檢測電路的例子的概略斷面圖。
圖7A以及圖7B是用于說明電容的安裝例子圖。
圖8是用于說明光學(xué)移動檢測單元一個例子的概略圖。
圖9是用于說明受光元件的輸出信號圖。
圖10是用于說明線路上的噪音成分圖。
圖11是用于說明現(xiàn)有編碼器的概略圖。
圖12是用于說明向現(xiàn)有編碼器的殼體上安裝的概略圖。
圖13是表示產(chǎn)生在馬達(dá)殼體中的噪音的一個例子的圖。
具體實(shí)施例方式
下面,用圖對本發(fā)明的編碼器進(jìn)行說明。
圖1是用于說明本發(fā)明的編碼器的第一方式例子的概略圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的編碼器的第二方式例子的概略圖。
在圖1所示的編碼器的第一方式中,編碼器1具備檢測移動體10移動的移動檢測單元2、對移動檢測單元2發(fā)出的移動檢測信號進(jìn)行信號處理并輸出編碼器信號的信號處理電路3、檢測包含在移動檢測信號中的噪音成分的噪音檢測單元4,噪音檢測單元4,通過耦合電容4a導(dǎo)入移動檢測信號。噪音檢測單元4,通過耦合電容4a僅導(dǎo)入移動檢測信號中的噪音成分,并進(jìn)行噪音檢測。
另外,在圖2所示的編碼器的第二方式中,編碼器1,具備檢測移動體10移動的移動檢測單元2、對來自移動檢測單元2的移動檢測信號進(jìn)行信號處理并輸出編碼器信號的信號處理電路3、檢測包含在移動檢測信號中的噪音成分的噪音檢測單元4,噪音檢測單元4,通過耦合電容4a導(dǎo)入設(shè)置在搭載了信號處理電路3的電路基板6上的線6b上的信號。噪音檢測單元4,通過耦合電容4a僅導(dǎo)入流過電路基板6上的線6b的信號中的噪音成分,并進(jìn)行噪音檢測。
線6b,可以是電路基板6上形成的任意的線,例如與基準(zhǔn)電壓6a連接的線等,通過選擇可以檢測恒定電壓的線,可以對噪音成分的變化穩(wěn)定地進(jìn)行檢測。
另外,移動體10被馬達(dá)等驅(qū)動裝置11驅(qū)動,驅(qū)動裝置11被控制裝置12控制。控制裝置12,接收由編碼器1獲取并反饋的編碼器信號,然后控制驅(qū)動裝置11,并進(jìn)行位置和速度等控制。編碼器信號的反饋,可以通過編碼器1具備的發(fā)送單元5進(jìn)行。另外,發(fā)送單元5,除了信號處理電路3的編碼信號以外,還可以將噪音檢測單元4檢測出的噪音數(shù)據(jù)信號反饋到控制裝置12中。控制裝置12,根據(jù)被反饋的噪音數(shù)據(jù)信號,可以判斷編碼器信號中有無噪音成分。
圖3和圖4分別是用于說明噪音檢測單元4的構(gòu)成例子的概略圖,圖3表示僅傳送噪音數(shù)據(jù)信號的構(gòu)成例,圖4表示發(fā)送噪音數(shù)據(jù)信號和編碼器信號的構(gòu)成例子。
在圖3的例子中,表示了電路基板6上的噪音檢測單元4和發(fā)送單元5。
噪音檢測單元4,與聯(lián)結(jié)移動檢測單元2和信號處理電路3的線,或者電路基板6上形成的線連接,并且具備從移動檢測信號或者流經(jīng)電路基板上形成的線的信號中分離交流部分的耦合電容4a、對分離的交流部分進(jìn)行信號放大的放大器4b、保持放大信號峰值的峰值保持電路4c、和將峰值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號然后求取噪音電平的A/D轉(zhuǎn)換電路4d。
發(fā)送單元5,將噪音電平發(fā)送到控制裝置12的接收部12a中。發(fā)送單元5,例如,可以由進(jìn)行信號處理的LS15a和發(fā)送用驅(qū)動器5b構(gòu)成。
另外,在圖4的例子中,表示了電路基板6上的信號處理電路3和噪音檢測單元4和發(fā)送單元5。
噪音檢測單元4,因?yàn)榕c圖3所示的構(gòu)成相同,所以在此省略說明。
信號處理電路3,具備由移動檢測信號形成以sin信號或者cos信號的信號形態(tài)所表示的位置信號的位置信號形成單元3a;和將位置信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后求出編碼器信號的A/D轉(zhuǎn)換電路3b。
發(fā)送單元5,可以由進(jìn)行信號處理的LSI5a和發(fā)送用驅(qū)動器5b構(gòu)成,并且LSI5a將來自噪音檢測單元4的噪音電平和來自信號處理電路3的編碼器信號組合后形成發(fā)送信號,并且與編碼器信號一起將噪音電平發(fā)送到控制裝置12的接收部12a中。
LSI5a,將相同時刻的編碼器信號和噪音電平轉(zhuǎn)換為串行信號然后形成發(fā)送信號。由此,接收部12a可以獲取相同時刻的編碼器信號和噪音電平。
圖5是用于說明安裝在驅(qū)動裝置上的編碼器的安裝狀態(tài)的概略斷面圖。在圖5中,利用法蘭盤固定螺釘1b將編碼器法蘭盤1a固定,從而將編碼器安裝在馬達(dá)等驅(qū)動裝置的殼體13上。電路基板6通過電路基板固定螺釘1d被固定在該編碼器法蘭盤1a上。另外,在電路基板6和編碼器法蘭盤1a之間設(shè)置旋轉(zhuǎn)狹縫1c。
殼體13上的電位,除了通過寄生電容20被導(dǎo)入電路基板6之外,還可以采用通過在殼體13和電路基板6之間連接的電容進(jìn)行導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)。另外,該電容7搭載在電路基板6上。
圖6是表示噪音量檢測電路的裝配例子圖。噪音量檢測電路14,是用于估算從殼體13導(dǎo)入到電路基板6中的噪音量的電路,通過在電容16和電阻17的并聯(lián)電路中串連二極管15而構(gòu)成,裝配在電路基板6上。
該噪音量檢測電路14,具備分離交流信號的波高的檢波功能。殼體13中產(chǎn)生的噪音,通過該噪音量檢測電路14,而被轉(zhuǎn)換為與噪音波高相關(guān)的值,并被導(dǎo)入電路基板6中。由此,噪音檢測單元4可以檢測出與噪音量相當(dāng)?shù)牧俊?br>
圖7A以及圖7B是用于說明電容的搭載例子圖,圖7A是從上方觀察電路基板6的圖,圖7B是電路基板6的部分?jǐn)嗝鎴D。
在電路基板6上形成貫通電鍍孔8的同時,搭載電容7。電容7的一端,與電路基板6上的0V電位部分連接,另一端通過連接線9與貫通電鍍孔8的上面電鍍部分8a連接。在貫通電鍍孔8上,是上下貫通電路基板6而形成的孔,在其上方的上面電鍍部分8a和孔側(cè)面的側(cè)面電鍍部分8b上施加電鍍,來形成貫通電路基板6的電的通路。
在該貫通電鍍孔8中,擰入電路基板固定螺釘1d,固定在電路基板6的編碼器法蘭盤1a上。由此,電路基板6,通過電容7、連接線9、貫通電鍍孔8的上面電鍍部分8a和側(cè)面電鍍部分8b與編碼器法蘭盤1a進(jìn)行電氣連接。
對于圖6的噪音量檢測電路,與圖7A以及圖7B所示的電容同樣也可以搭載在電路基板6上。
在本發(fā)明的編碼器中使用的移動檢測單元2,可以使用光學(xué)式和磁氣式等任意檢測元件。
圖8是用于說明光學(xué)移動檢測單元一個例子的概略圖,并表示具備噪音測定用的檢測元件的構(gòu)成例子。
在圖8中,移動檢測單元,包含發(fā)光元件2a和狹縫(編碼板)2b、2c和受光元件2d。發(fā)光元件2a具備位置檢測用的LED2a1和噪音測定用的LED2a2。另外,條由固定狹縫2b和旋轉(zhuǎn)狹縫2c形成,固定狹縫2b具備位置檢測用的狹縫部分2b1和噪音測定用的狹縫部分2b2,旋轉(zhuǎn)狹縫2c具備位置檢測用的狹縫部分2c1和噪音測定用的狹縫部分2c2。另外,受光元件2d具備位置檢測用的受光元件2d1和噪音測定用的受光元件2d2。另外,在固定狹縫2b和旋轉(zhuǎn)狹縫2c中可以設(shè)定用于檢測基準(zhǔn)位置的基準(zhǔn)狹縫。
由位置檢測用的LED2a1發(fā)出的光,根據(jù)位置檢測用的狹縫部分2b1和位置檢測用的狹縫部分2c1的位置關(guān)系被透光或者遮光(或者反射),可以通過位置檢測用的受光元件2d1進(jìn)行檢測,并通過旋轉(zhuǎn)狹縫2c的旋轉(zhuǎn)位置檢測移動體的位置。
另外,由噪音測定用的LED2a2發(fā)出的光,透過噪音測定用的狹縫部分2b2和噪音測定用的狹縫部分2c2,通過噪音測定用的受光元件2d2進(jìn)行檢測。在旋轉(zhuǎn)狹縫2c中,被形成為噪音測定用的狹縫部分2c2總是將光引導(dǎo)到噪音測定用的受光元件2d2中,而受光元件2d2與旋轉(zhuǎn)狹縫2c的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān),來接收從噪音測定用的LED2a2發(fā)出的光。
圖9是用于說明受光元件的輸出信號的圖。作為電壓信號檢測光二極管的受射電流。在電壓信號中,除了檢測信號還重疊有噪音成分。噪音成分,是與由于受光元件受射而產(chǎn)生的電流無關(guān)而產(chǎn)生的,在位置檢測用的受光元件2d1和噪音測定用的受光元件2d2中疊加了相同的噪音成分。
因此,噪音測定用的受光元件2d2的檢測信號,表示了包含在位置檢測用的受光元件2d1的檢測信號中的噪音成分。根據(jù)噪音測定用的受光元件2d2的輸出可以計(jì)算出噪音電平。
另外,在電路基板上產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓等恒定電壓的電位的線中,在恒定電壓中重疊的交流部分可以看作是噪音成分。圖10是用于說明線上的噪音成分的圖,例如,在直流部分2.5V的恒定電壓中重疊的交流部分可以看作是噪音成分,并且可以通過耦合電容分離噪音成分。
本發(fā)明并不限于光學(xué)式編碼器,也可以適用于電磁式編碼器,也不受限于移動檢測單元。
另外,不限于計(jì)數(shù)信號來測定轉(zhuǎn)數(shù)和移動量等相對量的增量型編碼器,也可以適用于測定旋轉(zhuǎn)角度和移動位置等絕對位置的絕對型編碼器。
另外,也可以適用于測定旋轉(zhuǎn)位置、旋轉(zhuǎn)量的旋轉(zhuǎn)編碼器和測定直線上的移動位置、移動量的直線編碼器。
在不脫離主旨和本質(zhì)特征的前提下,也可以通過其他特定方式使本發(fā)明具體化。因此,本實(shí)施例,應(yīng)被看作是在所有各點(diǎn)例示的且非限定的內(nèi)容,本發(fā)明的范圍,不是由上述的說明而是由附加的權(quán)利要求的范圍來表示,故此,還將屬于該權(quán)利要求的意義以及均等范圍的所有變更包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種編碼器,其特征在于,在相同裝置內(nèi)具備檢測移動體移動的移動檢測單元;對來自上述移動檢測單元的移動檢測信號進(jìn)行信號處理,來得到表示移動體的位置和/或位移量的編碼器信號的信號處理電路;和檢測出重疊在上述移動檢測信號中的噪音的噪音檢測單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器,其特征在于,上述噪音檢測單元從上述移動檢測信號中分離重疊在該移動檢測信號中的噪音,并檢測出噪音電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器,其特征在于,上述噪音檢測單元包含與聯(lián)結(jié)上述移動檢測單元和上述信號處理電路的信號線連接并從上述移動檢測信號中分離交流部分的耦合電容;和從已經(jīng)分離的交流部分中求出噪音電平的A/D轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器,其特征在于,上述噪音檢測單元分離在搭載了上述信號處理電路的電路基板上所感應(yīng)的噪音,并且檢測噪音電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器,其特征在于,上述噪音檢測單元包含與上述電路基板上的任意信號線連接,并從該信號線上的信號中分離交流部分的耦合電容;和從已經(jīng)分離的交流部分中求出噪音電平的A/D轉(zhuǎn)換電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任何一項(xiàng)所述的編碼器,其特征在于,還具備發(fā)送單元,該發(fā)送單元將上述噪音檢測單元的輸出和/或上述信號處理電路的輸出發(fā)送到驅(qū)動上述移動體的驅(qū)動裝置的控制裝置中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的編碼器,其特征在于,上述噪音檢測單元的輸出和上述信號處理電路的輸出是相同時刻的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的編碼器,其特征在于,在上述電路基板和驅(qū)動上述移動體的驅(qū)動裝置之間連接有電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的編碼器,其特征在于,在上述電路基板和驅(qū)動上述移動體的驅(qū)動裝置之間連接有噪音量檢測電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器,其特征在于,上述移動檢測單元包含發(fā)光元件;透過或者反射由發(fā)光元件所發(fā)出的光的編碼板;和接收該編碼板的透過光或者反射光并且輸出光檢測信號的受光元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編碼器,其特征在于,上述受光元件包含用于計(jì)算噪音電平的噪音電平測定用的受光元件。
全文摘要
一種可以檢測出在編碼器內(nèi)部產(chǎn)生的噪音的編碼器。該編碼器,被構(gòu)成為在同一裝置內(nèi)具備有檢測移動體移動的移動檢測單元;對來自該移動檢測單元的移動檢測信號進(jìn)行信號處理、來獲得表示移動體的位置和/或位移量的編碼器信號的信號處理電路;和檢測出重疊在移動檢測信號中的噪音的噪音檢測單元。并且,該編碼器,通過寄生電容在編碼器內(nèi)檢測出在編碼器內(nèi)部產(chǎn)生的噪音電壓,并作為噪音數(shù)據(jù)輸出,從而,無需外部測定裝置就可以得知噪音電平。另外,通過輸出相同時刻的編碼器數(shù)據(jù)和噪音數(shù)據(jù),可以根據(jù)噪音電平的狀態(tài)來判斷編碼器數(shù)據(jù)的可靠性。
文檔編號G01D5/30GK1627045SQ20041009852
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者谷口滿幸, 菊地弘文, 堀內(nèi)弘通 申請人:發(fā)那科株式會社