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公開番号2025029383
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-06
出願番号2023133983
出願日2023-08-21
発明の名称エンコーダ
出願人株式会社ミツトヨ
代理人個人
主分類G01D 5/245 20060101AFI20250227BHJP(測定;試験)
要約【課題】外来ノイズの影響を打ち消して高精度な変位測定をすることができるエンコーダを提供する。
【解決手段】エンコーダ4は、ロータ41とステータ42とロータ41と算出手段45を備える。ステータ42は、目盛40を読み取って信号を出力する検出手段43を偶数個備え、算出手段45は、個々の検出手段43が出力する信号に基づいて位相を計算する位相計算部55と、位相計算部55が計算した個々の検出手段43が出力する信号に基づく位相を平均化する平均化部56と、を備え、偶数個の検出手段43は、それぞれ隣接する他の検出手段43から測定方向に沿って目盛40の周期の整数倍ずらして配設され、偶数個の検出手段43のうちの半数が出力する第1の信号S1と、検出手段43のうちの残りの半数が出力する第2の信号S2とが、位相計算部55への入力において逆の極性となるように構成される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
測定方向に沿って所定の周期で配置される目盛を有するスケールと、前記スケールと対向して設けられ前記スケールに対し測定方向に沿って相対的に移動可能に設けられるヘッドと、前記スケールおよび前記ヘッドの相対変位量を算出する算出手段を備えるエンコーダであって、
前記ヘッドは、
前記目盛を読み取って前記スケールと前記ヘッドの相対変位量に応じた信号を出力する検出手段を偶数個備え、
前記算出手段は、
個々の前記検出手段が出力する信号に基づいて位相を計算する位相計算部と、
前記位相計算部が計算した個々の前記検出手段が出力する信号に基づく位相を平均化する平均化部と、を備え、
偶数個の前記検出手段は、それぞれ隣接する他の検出手段から前記測定方向に沿って前記目盛の周期の整数倍ずらして配設され、
偶数個の前記検出手段のうちの半数が出力する第１の信号と、前記検出手段のうちの残りの半数が出力する第２の信号とが、前記位相計算部への入力において逆の極性となるように構成されることを特徴とするエンコーダ。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記エンコーダは、電磁誘導式エンコーダであり、
前記スケールは、
前記目盛としてのスケールコイルを備え、
前記ヘッドは、前記検出手段として、
前記スケールコイルに磁束を生じさせる送信コイルと、
前記スケールコイルからの磁束の変化を受信する受信コイルを、備えることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記検出手段のうちの半数における前記送信コイルと、前記検出手段のうちの残りの半数における前記送信コイルとでは、逆向きに送信電流が流されることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記検出手段のうちの半数と残りの半数は、前記スケールと前記ヘッドの相対変位量に応じて同じ極性の信号を出力し、
前記検出手段から前記算出手段における前記位相計算部への入力までの伝搬経路において、前記第２の信号の極性を前記第１の信号と逆にすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンコーダ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、目盛を有するスケールと、スケールと対向して測定方向に沿って相対移動するヘッドと、を備えるエンコーダが知られている。例えば、特許文献１に開示されている電磁誘導式ロータリエンコーダは、ヘッドに相当する送信巻線及び受信巻線が設けられたステータと、スケールに相当する磁束結合体が設けられたロータとを備える。この電磁誘導式ロータリエンコーダにおいて、送信巻線には周期的に電流方向が変化する送信電流が流される。磁束結合体は、送信巻線に流される送信電流によって発生した磁界に基づく誘導電流を発生させる。受信巻線は、磁束結合体を流れる誘導電流によって発生した磁界を検出し、磁界の強さに応じた信号を検出する。
【０００３】
このようなエンコーダでは、ノイズが検出性能に悪影響を及ぼすことがある。
特許文献２では、ロータリエンコーダは、大電流が流れるモータなどの近くに配置されている。モータ用配線とロータリエンコーダ用配線は、同一の配線管の中を通すことが多いため、モータが駆動されるときに生じる高周波ノイズが、ロータリエンコーダの電源線に誘起される。位置検出において、電源に外部からノイズが混入したり、信号に高周波ノイズが混入したりすると、検出される信号にノイズが重畳され、位置算出に誤差を生じることがある。このような問題に対し、特許文献２のロータリエンコーダは、検出される信号にノイズが重畳されることを抑制するノイズ対策部品を備えている。しかしながら、モータの駆動出力が大きい場合や駆動出力の応答性を高くするためにフィードバック周波数が高い場合等は、駆動電流からの高周波ノイズも大きいため、搭載するノイズ対策部品の数量を多くしなければならない。
【０００４】
また、高周波ノイズはモータ筐体・駆動軸・ロータリエンコーダ筐体などを経由して、ロータリエンコーダの電装部のアナログ回路に誘起される。特許文献３のロータリエンコーダは、アナログ回路に誘起された高周波ノイズを、ローパスフィルタを用いて減衰させている。しかし、この場合、検出される信号もノイズとともに減衰させてしまうため、精度が悪化したり、角度検出データのちらつきが大きくなったりすることがある。
【０００５】
ノイズ対策部品を用いず、検出される信号とともにノイズを減衰させることなく検出される信号にノイズが重畳されることを抑制する方法として、特許文献４のロータリエンコーダは、信号の出力がお互いに１８０°の位相差になるように２つの検出センサを配置し、２つの検出センサから出力された信号である位置算出結果を平均化することで、ノイズをキャンセルする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６－３２２９２７号公報
特開２０２０－１９３８８７号公報
特開２０２０－１３４５０５号公報
特開２０１９－１０９０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献４のロータリエンコーダでは、２つの検出センサの物理的な間隔を目盛のピッチの（整数＋１／２）倍にする必要があり、ピッチの整数倍の間隔で配置されている場合ではノイズキャンセルの効果を得にくい。したがって、ロータリエンコーダは、ノイズをキャンセルするために２つの検出センサを用いてノイズキャンセルをする場合、物理的な制限がかかり、効率的にノイズキャンセルができないことがあるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、外来ノイズの影響を打ち消して高精度な変位測定をすることができるエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエンコーダは、測定方向に沿って所定の周期で配置される目盛を有するスケールと、スケールと対向して設けられスケールに対し測定方向に沿って相対的に移動可能に設けられるヘッドと、スケールおよびヘッドの相対変位量を算出する算出手段を備える。ヘッドは、目盛を読み取ってスケールとヘッドの相対変位量に応じた信号を出力する検出手段を偶数個備え、算出手段は、個々の検出手段が出力する信号に基づいて位相を計算する位相計算部と、位相計算部が計算した個々の検出手段が出力する信号に基づく位相を平均化する平均化部と、を備え、偶数個の検出手段は、それぞれ隣接する他の検出手段から測定方向に沿って目盛の周期の整数倍ずらして配設され、偶数個の検出手段のうちの半数が出力する第１の信号と、検出手段のうちの残りの半数が出力する第２の信号とが、位相計算部への入力において逆の極性となるように構成されることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、偶数個の検出手段のうちの半数が出力する第１の信号と、検出手段のうちの残りの半数が出力する第２の信号とが、位相計算部への入力において逆の極性となるように構成され、算出した位相を平均化することで、当該信号に重畳した外来ノイズの影響を相殺し打ち消すことができる。したがって、外来ノイズが生じやすい環境下においても、ノイズ対策部品を備えることなく、高精度な変位検出を行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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