[發明專利]旋轉編碼器

在審

• 申請號: 202110040268.8
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN113124910A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 川床修;小林博和
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛飛

提供了一種旋轉編碼器，其能夠在實現小型化的同時確保足夠的合成容限。旋轉編碼器(1)包括轉子(3)、定子(4)和用于計算旋轉角度的計算單元(5)。轉子(3)具有第一轉子圖案(31)和第二轉子圖案(32)，第一轉子圖案具有沿著圍繞旋轉軸(2)的測量方向布置的多個單位圖案(310)，第二轉子圖案具有比沿著測量方向布置的第一轉子圖案(310)中的多個單位圖案(310)更少的單位圖案(320)。第一轉子圖案(31)的多個單位圖案(310)的數量和第二轉子圖案(32)的多個單位圖案(320)的數量被設置成使得它們之間的最大公約數是兩個或更多。計算單元基于來自第一轉子圖案(31)和第二轉子圖案(32)的檢測信號來計算轉子(3)的旋轉角度。

技術領域

本發明涉及一種旋轉編碼器。

背景技術

傳統上，旋轉編碼器是已知的，該旋轉編碼器包括繞預定旋轉軸在測量方向上旋轉的轉子、從轉子接收檢測信號的定子、以及用于基于定子接收的檢測信號計算旋轉角度的計算單元。旋轉編碼器用于千分尺、千分尺頭、高度規、霍爾特斯特(內徑測量工具)等。作為這種旋轉編碼器中的檢測方法，有光學型、電磁感應型、磁性型等。

例如，在日本專利2006-322927A中描述的絕對旋轉編碼器包括具有軌道組的轉子和具有發送繞組群和接收繞組群的定子，軌道組中的軌道同心布置，發送繞組群和接收繞組群布置成與軌道組磁通耦合。軌道組中的每個軌道包括設置在轉子上的第一和第二半徑的弧形部分，并且是以軸線為中心的磁通量耦合繞組的一個連續環。軌道組中至少兩個軌道的弧形部分的數量彼此不同。具體地，絕對旋轉編碼器通過使用具有36度周期的軌道和具有40度周期的軌道，基于從兩條軌道獲得的接收信號來計算絕對角度。這允許絕對編碼器僅在必要時通過計算絕對角度來間歇操作，從而降低角度檢測的頻率并降低功耗。

發明內容

本發明要解決的問題

這里，即使旋轉編碼器的物理尺寸可以減小，零件的加工和裝配精度也不能容易地提高。此外，軌道間誤差(其作為從兩條軌道檢測到的檢測信號的差異的誤差)可能隨著小型化而惡化。軌道間誤差是由轉子和定子之間的未對準等引起的。因此，旋轉編碼器具有合成容限，這是軌道間誤差的允許范圍，使得即使存在一定量的軌道間誤差，也可以執行絕對角度的計算，假設轉子和定子之間未對準等。如果軌道間誤差超過合成容限，旋轉編碼器無法計算絕對角度。

隨著旋轉編碼器尺寸的減小，合成容限變小，軌道間誤差可能惡化。結果，難以實現絕對角度計算，因為由于小型化，軌道間誤差很容易超過合成容限。

本發明的目的是提供一種旋轉編碼器，其能夠在實現小型化的同時確保足夠的合成容限。

解決問題的方法

本發明的旋轉編碼器包括繞預定旋轉軸在測量方向上旋轉的轉子、從轉子接收檢測信號的定子、以及用于基于由定子接收的檢測信號來計算旋轉角度的計算單元。轉子包括:第一轉子圖案，其具有繞作為中心的旋轉軸沿著測量方向布置的多個單位圖案；和第二轉子圖案，具有單位圖案，單位圖案在數量上小于第一轉子圖案中的多個單位圖案，且圍繞作為中心的旋轉軸沿著測量方向布置。第一轉子圖案的多個單位圖案的數量和第二轉子圖案的多個單位圖案的數量被設置成使得它們之間的最大公約數是2或更大。計算單元基于由定子從第一和第二轉子模式中的每一個檢測到的檢測信號來計算轉子的旋轉角度。

根據本發明，轉子中的第一轉子圖案的單位圖案的數量和第二轉子圖案的單位圖案的數量被設置成使得彼此的最大公約數是2或更大。因此，檢測到用于計算的檢測信號的第一轉子圖案和第二轉子圖案的周期是最大公約數為1的情況的一半或更少。此外，與最大公約數為1的情況相比，合成容限是在旋轉編碼器1小型化而不改變轉子圖案時的合成容限的兩倍以上。因此，合成容限可以保持接近小型化之前的值。因此，旋轉編碼器可以小型化，同時保持足夠的合成容限。

第一轉子圖案的多個單位圖案的數量和第二轉子圖案的多個單位圖案的數量被設置為偶數。