(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-12
(45)【発行日】2022-12-20
(54)【発明の名称】デュアルアブソリュートエンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20221213BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 110W
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2021532137
(86)(22)【出願日】2018-12-06
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-31
(86)【国際出願番号】 US2018064182
(87)【国際公開番号】W WO2020117237
(87)【国際公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-07-29
(73)【特許権者】
【識別番号】390040051
【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】コイン， ブライアン
(72)【発明者】
【氏名】加藤 雄貴
【審査官】吉田 久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２２５６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０７８８５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－２９４３６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５１２０１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５４０２７７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／００－５／６２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンコーダアセンブリであって、 ２つ以上の位置センサを有する基板であって、各位置センサがマシンのシャフト又は他の回転要素の回転位置を検出するように構成される、基板と、
第１のコードディスク及び前記２つ以上の位置センサのうちの少なくとも１つの第１の位置センサを含む第１のエンコーダであって、前記少なくとも１つの第１の位置センサが前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸外アライメントのために前記基板に配置される、少なくとも１つの第１のエンコーダと、
第２のコードディスク及び前記２つ以上の位置センサのうちの第２の位置センサを含む第２のエンコーダであって、前記第２の位置センサが前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸上又は軸外アライメントのために前記基板に配置される、第２のエンコーダと、を備え、
各位置センサは異なる又は共通の信号タイプを検出するように構成され、前記第２の位置センサの信号タイプは光信号を除く、エンコーダアセンブリ。
【請求項2】
前記少なくとも１つの第１の位置センサ及び前記第２の位置センサは、前記第１のコードディスク及び前記第２のコードディスクの軸方向表面とそれぞれ平行であるように前記基板に配置され、前記第１のコードディスク及び前記少なくとも１つの第１の位置センサ並びに前記第２のコードディスク及び前記第２の位置センサはデュアルマルチターンアブソリュートエンコーダを形成する、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項3】
前記基板は、前記第１のコードディスク及び前記第２のコードディスクの少なくとも１つの軸方向表面と平行に構成された第１の部分と、前記第１のコードディスク及び前記第２のコードディスクの少なくとも１つの半径方向表面と平行に構成された第２の部分とを含み、前記少なくとも１つの第１の位置センサは前記基板の前記第２の部分に配置され、前記第２の位置センサは前記基板の前記第１の部分に配置される、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項4】
前記第２のコードディスクは前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の中空容積内に配置されるように構成され、前記第１のコードディスクは前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の表面に取り付けられるように構成され、
前記少なくとも１つの第１の位置センサが前記第１のコードディスクからの信号を検出するために前記基板に配置され、前記第２の位置センサが前記第２のコードディスクからの信号を検出するために、前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸上アライメントために前記基板に配置され、
前記少なくとも１つの第１の位置センサが前記第１のコードディスクの軸方向又は半径方向の表面からの信号を検出するように構成された、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項5】
前記第２のコードディスクは前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の中空容積内に配置されるように構成され、前記第１のコードディスクは前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の表面に取り付けられるように構成され、
前記基板は、前記第２のコードディスクの軸方向表面と平行に構成された第１の部分と、前記第１のコードディスクの半径方向表面と平行に構成された第２の部分とを含み、
前記少なくとも１つの第１の位置センサは前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第２の部分に配置され、前記第２の位置センサは前記第２のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第１の部分に配置される、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項6】
前記第１のコードディスク及び前記第２のコードディスクは前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の表面に取り付けるように構成され、
前記基板は、前記第１のコードディスクの半径方向表面と平行になるように構成された第１の部分と、前記第２のコードディスクの半径方向表面と平行になるように構成された第２の部分とを含み、
前記少なくとも１つの第１の位置センサは前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第１の部分に配置され、前記第２の位置センサは前記第２のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第２の部分に配置され、回路は前記基板の前記第１の部分及び前記第２の部分の少なくとも１つに取り付けられ、
前記基板の前記第１及び第２の部分は、前記シャフトの軸と平行である、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項7】
前記少なくとも１つの第１の位置センサ及び前記第２の位置センサは、前記基板の層内に埋め込まれる、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項8】
前記２つ以上の位置センサは共通バス又は別個のデータラインに接続され、前記共通バス及び前記別個のデータラインは位置データ及び／又はクロック信号及び／又は他のデータを通信するように構成される、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項9】
前記第１のエンコーダは磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、誘導性エンコーダ、又は光学式エンコーダであり、前記第２のエンコーダは、前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸上又は軸外アライメントのために前記基板に配置され、磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、又は誘導性エンコーダである、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項10】
コントローラと組み合わせて接続され、前記コントローラは、前記２つ以上の位置センサにより検出された回転位置に基づいて故障を検出するように構成され、
前記コントローラは、前記２つ以上の位置センサによって検出された前記回転位置を比較し、前記比較された回転位置が所定の許容範囲外である場合に故障信号を生成するように構成される、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項11】
前記基板は、前記第１及び第２のエンコーダに接続された電源回路であって、前記電源回路が少なくとも電力サージに対する回路保護を提供するように構成される、電源回路を含む、請求項１に記載のエンコーダアセンブリ。
【請求項12】
アクチュエータアセンブリであって、 モータシャフト及び前記モータシャフトと同軸の出力シャフトを有するモータと、
エンコーダアセンブリであって、
第１のコードディスクを含み、前記モータシャフトと軸外アライメント状態で構成された第１のエンコーダと、
第２のコードディスクを含み、前記モータシャフトと軸上又は軸外アライメント状態で構成された第２のエンコーダと、
前記第１のエンコーダ及び前記第２のエンコーダの位置センサが取り付けられる共通の基板と、を含み、前記共通の基板は前記位置センサからの位置データを通信するように構成される、エンコーダアセンブリと、を備え、
各位置センサは異なる又は共通の信号タイプを検出するように構成され、前記第２のエンコーダの信号タイプは光信号を除く、アクチュエータアセンブリ。
【請求項13】
前記第２のコードディスクは、前記モータシャフトと軸上アライメント状態にある場合、前記出力シャフトの中空容積内に配置され、前記第１のコードディスクは、前記モータシャフトの表面に取り付けられる、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項14】
前記第２のエンコーダは、前記モータシャフトと軸外アライメント状態にある場合、前記第２のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するように構成された第２の位置センサを含む、請求項１３に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項15】
前記共通の基板は、前記第２のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために、前記第２のエンコーダの第２の位置センサが取り付けられた第１の部分と、前記第１のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出するために、前記第１のエンコーダの第１の位置センサが取り付けられた第２の部分とを含み、前記共通の基板の前記第２の部分は、前記共通の基板の前記第１の部分に垂直である、請求項１３に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項16】
前記エンコーダアセンブリは、前記位置センサにより検出された前記位置データに基づいて、前記アクチュエータアセンブリの動作を制御するように構成されたコントローラを含み、前記コントローラは、前記共通の基板に取り付けられる、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項17】
前記コントローラは、前記第２のエンコーダにより検出された前記モータシャフトの回転位置及び前記第１のエンコーダにより検出された前記出力シャフトの回転位置に基づいて故障を検出するように構成され、前記コントローラは、前記モータシャフト及び前記出力シャフトの前記回転位置を比較し、前記比較された回転位置が所定の許容範囲外である場合に故障信号を生成するように構成される、請求項１６に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項18】
前記第１のエンコーダは磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、誘導性エンコーダ、又は光学式エンコーダであり、前記モータシャフトと軸上又は軸外アライメント状態にある前記第２のエンコーダは、磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、又は誘導性エンコーダである、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項19】
前記第１のエンコーダ及び前記第２のエンコーダは、アブソリュートエンコーダである、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項20】
各位置センサはそれぞれのコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために、前記共通の基板に配置される、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項21】
前記第１のエンコーダは、前記共通の基板に配置され、前記第１のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出する第１の位置センサを含み、前記第２のエンコーダは、前記第２のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために、前記共通の基板に配置された第２の位置センサを含み、
前記基板は、前記第２のコードディスクの前記軸方向表面からの信号を検出するために前記第２の位置センサが取り付けられた第１の部分と、前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記第１の位置センサが取り付けられた第２の部分とを含む、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項22】
前記第１のエンコーダは、前記共通の基板に配置され、前記第１のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出する第１の位置センサを含み、前記第２のエンコーダは、前記共通の基板に配置され、前記第２のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出する第２の位置センサを含み、
前記共通の基板は、前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記第１の位置センサが取り付けられた第１の部分と、前記第２のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記第２の位置センサが取り付けられた第２の部分とを含み、エンコーダ回路が前記基板の第１の部分及び前記第２の部分の少なくとも１つに取り付けられ、前記基板の前記第１及び第２の部分は前記モータシャフトの軸と平行である、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項23】
前記位置センサは、共通バス又は別個のデータラインに接続され、前記共通バス及び別個のデータラインは位置データ及び／又はクロック信号及び／又は他のデータを通信するように構成される、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項24】
コントローラと組み合わせて接続され、前記コントローラは、２つ以上の位置センサにより検出された回転位置に基づいて故障を検出するように構成され、前記コントローラは、前記２つ以上の位置センサにより検出された前記回転位置を比較し、前記比較された回転位置が所定の許容範囲外であるときに故障信号を生成するように構成される、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項25】
前記共通の基板は前記複数のエンコーダに接続された電源回路を含み、前記電源回路は、回路保護を提供するように構成される、請求項１２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般にアブソリュートエンコーダに関し、特にデュアル磁気式アブソリュートエンコーダに関する。
【背景技術】
【0002】
エンコーダには、モータの速度及び／又は位置制御を必要とする製品において幅広い用途がある。エンコーダは、線形又は角度のメカニカルな運動を電気信号に変換する一種のトランスデューサである。リニアエンコーダは、可動部材の位置を測定し、示すのに使用され得る。ロータリエンコーダは、デバイス又はシステムの回転部材の角度位置を測定するために使用される。ロボットシステムでは、例えば、ロータリエンコーダを使用して、回転シャフトの位置を検出することができ、これを接続して、ロボットアームを動かすことができる。アブソリュートエンコーダは、実際の位置又は絶対位置を決定する性能があるため、これらの種類のシステムで人気がある。アブソリュートエンコーダは、常に、取り付けられている構成要素のモータシャフトの真の位置の確実な指示を提供する。
【0003】
アブソリュートエンコーダは、コードディスク上にバイナリ形式で記憶された位置コードのシーケンスと、位置コードを読み取る単一又は複数のセンサとを使用する。リニアエンコーダは、長手方向にパラレルコードトラックを有する細長い構成要素を使用する。ロータリエンコーダは、１つ以上の同心コードトラックを有するコードディスクを使用する。センサは、コードを読み取るために使用される。センサは、コードを読み取る方法として、光学的な、磁気的な、誘導性の、容量性の又は直接的な接触のいずれかを使用可能である。使用されるセンサのタイプは、システムが動作するアプリケーション及び／又は環境に依存することができる。
【発明の概要】
【0004】
本開示の例示的な実施形態は、エンコーダアセンブリであって、 ２つ以上の位置センサを有する基板であって、各位置センサがマシンのシャフト又は他の回転要素の回転位置を検出するように構成される、基板と、前記２つ以上の位置センサのうちの少なくとも１つの第１の位置センサを含む第１のエンコーダであって、前記少なくとも１つの第１の位置センサが前記シャフト又は前記マシンの他の回転要素との軸外アライメントのために前記基板に配置される、少なくとも１つの第１の位置センサと、前記２つ以上の位置センサのうちの第２の位置センサを含む第２のエンコーダであって、前記第２の位置センサが前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸上又は軸外アライメントのために前記基板に配置される、第２のエンコーダと、を備え、各位置センサは異なる又は共通の信号タイプを検出するように構成され、前記第２の位置センサの信号タイプは光信号を除く、エンコーダアセンブリ、に向けられる。
【0005】
前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素に取り付けるように構成されたコードディスクを備え、前記少なくとも１つの第１の位置センサ及び前記第２の位置センサは前記コードディスクの軸方向表面と平面であるように前記基板に配置され、前記コードディスク、前記少なくとも１つの第１の位置センサ及び前記第２の位置センサはデュアルマルチターンアブソリュートエンコーダを形成する、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0006】
前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素に取り付けるように構成されたコードディスクを備え、前記基板は、前記コードディスクの軸方向表面と平行に構成された第１の部分と、前記コードディスクの半径方向表面と平行に構成された第２の部分とを含み、前記少なくとも１つの第１の位置センサは前記基板の前記第２の部分に配置され、前記第２の位置センサは前記基板の前記第１の部分に配置される、、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0007】
前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の中空容積内に配置されるように構成された第１のコードディスクと、前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の表面に取り付けられるように構成された第２のコードディスクとを含むコードディスクを備え、前記少なくとも１つの第１の位置センサが前記第２のコードディスクからの信号を検出するために前記基板に配置され、前記第２の位置センサが前記第１のコードディスクからの信号を検出するために、前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸上アライメントために前記基板に配置され、前記少なくとも１つの第１の位置センサが前記第２のコードディスクの軸方向又は半径方向の表面からの信号を検出するように構成された、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0008】
前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の中空容積内に配置されるように構成された第１のコードディスクと、前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の表面に取り付けられるように構成された第２のコードディスクとを含むコードディスクを備え、前記基板は、前記第１のコードディスクの軸方向表面と平行に構成された第１の部分と、前記第２のコードディスクの半径方向表面と平行に構成された第２の部分とを含み、前記少なくとも１つの第１の位置センサは前記第２のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第２の部分に配置され、前記第２の位置センサは前記第１のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第１の部分に配置される、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0009】
前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素の表面に取り付けるように構成された第１のコードディスク及び第２のコードディスクを含むコードディスクを備え、前記基板は、前記第１のコードディスクの半径方向表面と平行になるように構成された第１の部分と、前記第２のコードディスクの半径方向表面と平行になるように構成された第２の部分と、前記第１及び第２の部分との間に延在する第３の部分とを含み、前記少なくとも１つの第１の位置センサは前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第１の部分に配置され、前記第２の位置センサは前記第２のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記基板の前記第２の部分に配置され、回路は前記基板の前記第３の部分に取り付けられ、前記基板の前記第１及び第２の部分は、前記シャフトの軸と平行であり、前記第３の部分に直交する、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0010】
前記少なくとも１つの第１の位置センサ及び前記第２の位置センサは、前記基板の層内に埋め込まれる、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0011】
前記２つ以上の位置センサは共通バス又は別個のデータラインに接続され、前記共通バス及び前記別個のデータラインは位置データ及び／又はクロック信号及び／又は他のデータを通信するように構成される、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0012】
前記第１のエンコーダは磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、誘導性エンコーダ、又は光学式エンコーダであり、前記第２のエンコーダは、前記マシンの前記シャフト又は他の回転要素との軸上又は軸外アライメントのために前記基板に配置され、磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、又は誘導性エンコーダである、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0013】
コントローラと組み合わせて接続され、前記コントローラは、前記２つ以上の位置センサにより検出された回転位置に基づいて故障を検出するように構成され、前記コントローラは、前記２つ以上の位置センサによって検出された前記回転位置を比較し、前記比較された回転位置が所定の許容範囲外である場合に故障信号を生成するように構成される、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0014】
前記基板は、前記第１及び第２のエンコーダに接続された電源回路であって、前記電源回路が少なくとも電力サージに対する回路保護を提供するように構成される、電源回路を含む、例示的なエンコーダアセンブリ。
【0015】
本開示の別の例示的な実施形態は、アクチュエータアセンブリであって、 モータシャフト及び前記モータシャフトと同軸の出力シャフトを有するモータと、エンコーダアセンブリであって、前記モータシャフトと軸外アライメント状態で構成された第１のエンコーダと、前記モータシャフトと軸上又は軸外アライメント状態で構成された第２のエンコーダと、前記第１のエンコーダ及び前記第２のエンコーダの位置センサが取り付けられる共通の基板と、を含み、前記共通の基板は前記位置センサからの位置データを通信するように構成される、エンコーダアセンブリと、を備え、各位置センサは異なる又は共通の信号タイプを検出するように構成され、前記第２のエンコーダの信号タイプは光信号を除く、アクチュエータアセンブリ、に向けられる。
【0016】
前記第２のエンコーダは、前記モータシャフトと軸上アライメント状態にある場合、前記出力シャフトの中空容積内に配置された第１のコードディスクを含み、前記第１のエンコーダは、前記モータシャフトの表面に取り付けられた第２のコードディスクを含む、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0017】
前記第２のエンコーダは、前記モータシャフトと軸外アライメント状態にある場合、前記第１のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するように構成された第２の位置センサを含む、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0018】
前記共通の基板は、前記第１のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために、前記第２のエンコーダの第２の位置センサが取り付けられた第１の部分と、前記第２のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出するために、前記第１のエンコーダの第１の位置センサが取り付けられた第２の部分とを含み、前記共通基板の前記第２の部分は、前記共通の基板の前記第１の部分に垂直である、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0019】
前記エンコーダアセンブリは、前記位置センサにより検出された前記位置データに基づいて、前記アクチュエータアセンブリの前記動作を制御するように構成されたコントローラを含み、前記コントローラは、前記共通の基板に取り付けられる、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0020】
前記コントローラは、前記第２のエンコーダにより検出された前記モータシャフトの回転位置及び前記第１のエンコーダにより検出された前記出力シャフトの回転位置に基づいて故障を検出するように構成され、前記コントローラは、前記モータシャフト及び前記出力シャフトの前記回転位置を比較し、前記比較された回転位置が所定の許容範囲外である場合に故障信号を生成するように構成されるる、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0021】
前記第１のエンコーダは磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、誘導性エンコーダ、又は光学式エンコーダであり、前記モータシャフトと軸上又は軸外アライメント状態にある前記第２のエンコーダは、磁気式エンコーダ、容量性エンコーダ、又は誘導性エンコーダである、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0022】
前記第１のエンコーダ及び前記第２のエンコーダは、アブソリュートエンコーダである、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0023】
各位置センサはそれぞれのコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために、前記共通の基板に配置される、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0024】
前記第１のエンコーダは、前記共通の基板に配置され、第１のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出する第１の位置センサを含み、前記第２のエンコーダは、第２のコードディスクの軸方向表面からの信号を検出するために、前記共通の基板に配置された第２の位置センサを含み、前記基板は、前記第２のコードディスクの前記軸方向表面からの信号を検出するために前記第２の位置センサが取り付けられた第１の部分と、前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記第１の位置センサが取り付けられた第２の部分とを含む、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0025】
前記第１のエンコーダは、前記共通の基板に配置され、第１のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出する第１の位置センサを含み、前記第２のエンコーダは、第２のコードディスクの半径方向表面からの信号を検出するために、前記共通の基板に配置された第２の位置センサを含み、前記共通の基板は、前記第１のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記第１の位置センサが取り付けられた第１の部分と、前記第２のコードディスクの前記半径方向表面からの信号を検出するために前記第２の位置センサが取り付けられた第２の部分と、エンコーダ回路が取り付けられた前記第１及び第２の部分の間に延びる第３の部分とを含み、前記基板の前記第１及びび第２の部分は前記モータシャフトの軸と平行であり、前記第３の部分と直交する、、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0026】
前記位置センサは、共通バス又は別個のデータラインに接続され、前記共通バス及び別個のデータラインは位置データ及び／又はクロック信号及び／又は他のデータを通信するように構成される、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0027】
前記コントローラと組み合わせて接続され、前記コントローラは、２つ以上の位置センサにより検出された回転位置に基づいて故障を検出するように構成され、前記コントローラは、前記２つ以上の位置センサにより検出された前記回転位置を比較し、前記比較された回転位置が所定の許容範囲外であるときに故障信号を生成するように構成される、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【0028】
前記共通の基板は前記複数のエンコーダに接続された電源回路を含み、前記電源回路は、回路保護を提供するように構成される、例示的なアクチュエータアセンブリ。
【図面の簡単な説明】
【0029】
本開示の範囲は添付の図面と併せて読まれるとき、例示的な実施形態の以下の詳細な説明から最も良く理解される。
【0030】
【図1】本開示の実施形態に従うアクチュエータアセンブリを示す図である。
【0031】
【0032】
【図3a】本開示の実施形態に従う、例示的エンコーダアセンブリを示す図である。
【図3b】本開示の実施形態に従う、例示的エンコーダアセンブリを示す図である。
【図3c】本開示の実施形態に従う、例示的エンコーダアセンブリを示す図である。
【0033】
【0034】
【0035】
【図5a】本開示の実施形態に従うエンコーダアセンブリのための磁石のタイプを示す。
【図5b】本開示の実施形態に従うエンコーダアセンブリのための磁石のタイプを示す。
【図5c】本開示の実施形態に従うエンコーダアセンブリのための磁石のタイプを示す。
【0036】
【図6a】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【図6b】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【図6c】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【図6d】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【図6e】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【図6f】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【図6g】本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【0037】
例示的なデュアルアブソリュートエンコーダは、各々が共通の基板に配置されたロータリ位置センサを有する２つのエンコーダを含むように構成することができる。１つのエンコーダは、基板がモータに取り付けられたときに、モータシャフトに対して中心又は軸上となるように基板に構成された（例えば、配置、位置付け、取り付けられた）位置センサを含み得る。２つ目のエンコーダは、モータシャフトの軸に対して中心を外れているか又は軸から外れているように基板上に配置された位置センサを含み得る。デュアルエンコーダ構成は、向上された分解能を提供することができ、モータシャフトの位置又は回転を決定するときに冗長性を提供することができる。
【0038】
図１は、本開示の実施形態に従うアクチュエータアセンブリを示す図である。アクチュエータアセンブリ１００は、アクチュエータ出力フランジ１０４が内部で回転するシール１０６を有するアクチュエータハウジング１０２を含むことができる。このアクチュエータ出力フランジ１０４はアクチュエータアセンブリ１００の出力を外部負荷（図示せず）に取り付けるための特徴（例えば、穴）１０８を含む。中空のモータシャフト１１０は、アクチュエータ出力シャフト１１２と同軸である。中空のモータシャフト１１０は前端１１４を有し、後端１１６は、ハウジング１０２の中心軸（ｘ）に沿って延びている。前端１１４はハウジング１０２とモータアセンブリとを接続する２つの内歯スプライン（図示せず）の間に減速を作り出すギア入力１１８（例えば、楕円波発生器の内径）に結合される。アクチュエータ出力フランジ１０４は、ベアリング１２０によって支持される。また、アクチュエータアセンブリ１００は、ハウジング１０２の内面に固定され、モータシャフト１１０を取り囲むギャップ１２４を介してモータシャフト１１０から離間されたステータ１２２を含む。
【0039】
エンコーダアセンブリ１２６は、アクチュエータ出力シャフト１１２の端部と同軸であるモータシャフト１１０の後端１１６における位置及び回転を検出するために構成される。エンコーダアセンブリ１２６は、取り付けブラケット又はスペーサ１２８を介してアクチュエータアセンブリ１００のステータ１２２及び／又はハウジング１０２に少なくとも部分的に取り付けられ又は装着されたアブソリュートロータリエンコーダとして構成され得る。取り付けブラケット１２８は、ねじ又はボルト１３０、又は必要に応じて他の適切な保持機構を介して、アクチュエータアセンブリ１００にしっかりと取り付けることができる。
【0040】
図１に示すように、エンコーダアセンブリ１２６は、モータシャフト１１０に関連する位置信号を生成するためのコードディスク１３２Ａと、ギア入力１１８がモータシャフト１１０に取り付けられたギアの出力を含むことができるアクチュエータ出力シャフト１１２に関連する位置信号を生成するためのコードディスク１３２Ｂとを含む。また、モータシャフト１１０及びアクチュエータ出力シャフト１１２の位置を監視するための少なくとも回路を含む基板１３４も含まれる。基板１３４は、配線部分及び構成要素及び回路レイアウトが特定の性能電力、及び熱特性を満たす多層構造を有することができる。基板１３４は、配線部分及び構成要素及び回路レイアウトが所定の性能電力、及び熱特性を満たす多層構造を有することができる。基板１３４は、同軸シャフト又は他の回転要素の回転位置を検出するための複数の位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂを含むことができ、コントローラとデータを通信するための共通バスに接続される。位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂは、必要に応じて、基板１３４の表面に取り付けられ及び／又は内部層内に埋め込むことができる。位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂは、導電性トラック、パッド、ビア、及び基板に所望の電気的接続を確立する他の既知の手段を使用することによって、互いに、及び／又は基板上の他の構成要素及び回路に電気的に接続され得る。位置検出センサ１３６Ａは、コードディスク１３２Ａからの信号を検出するように基板１３４上に配置されており、位置検出センサ１３６Ａとコードディスク１３２Ａとを組み合わせでエンコーダを形成する。位置検出センサ１３６Ｂは、コードディスク１３２Ｂからの信号を検出するために、基板１３４に配置される。位置検出センサ１３６Ｂとコードディスク１３２Ｂとの組み合わせもまたエンコーダを形成する。
【0041】
位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂは非接触であり、図１に示すように、関連するコードディスクから放出される磁気又は誘導性信号を通じてモータシャフト１１０及び／又はアクチュエータ出力シャフト１１２の位置を検出するように構成することができる。ここで開示される他の実施形態によると、位置検出センサは、光学的又は容量性信号手段又は両方の混在を使用するように構成することができる。これらの代替実施形態は、図２ａ及び図２ｂに関連してさらに詳細に開示される。
【0042】
本開示の例示的な実施形態によると、コードディスク１３２Ａは、モータシャフト１１０の軸に対して軸方向（図１）又は半径方向（図３ａ）の表面に設けられた複数の交番磁極（Ｎ、Ｓ）を構成する。位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂは、それぞれ、コードディスク１３２Ａ、１３２Ｂを介して回転シャフトの位置を磁気的に検出するためのホール素子として実装することができる。コードディスク１３２Ａ、１３２Ｂと組み合わせた位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂは、起動時における指定位置から３６０°の範囲にわたるシャフトの変位又は回転を測定するシングルターンアブソリュートエンコーダとして構成することができる。この構成では、位置検出センサ１３６Ａ、１３６Ｂの出力は、モータ軸１１０の１回転又は回転周期ごとに繰り返される。この構成におけるアブソリュートエンコーダの使用は、一般にモータの動作を制御する上で、より具体的にはモータシャフト１１０の位置を決定する上で、向上された安全性のための冗長性を提供する。本開示の別の実施形態に従うと、エンコーダアセンブリ１２６の１つ以上のエンコーダは、マルチプルターン（又はマルチターン）アブソリュートエンコーダとして構成することができる。マルチターンアブソリュートエンコーダ構成では、エンコーダアセンブリ１２６は、複数のコードディスクと、バッテリ（図示せず）及び／又は電源遮断時に位置情報を維持するためのカウンタ（図示せず）とを含むことができる。すでに議論したように、アクチュエータ出力シャフト１１２は、ギアリング１１８を含むことができる。結果として、モータシャフト１１０は、ギア比に応じて多数の回転を回転させて、アクチュエータ出力シャフト１１２の１回転を蓄積することができる。起動時に各センサの絶対開始位置を決定できるため、アクチュエータ出力シャフト１１２の１回転内に絶対位置データを記憶するためのバッテリバックアップは不要である。
【0043】
図２ａ及び２ｂは、本開示の実施形態による、例示的な光学式又は容量性エンコーダアセンブリを示している。図２ａ及び２ｂに示すように、位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂは光学式又は容量性光電センサとして実装することができ、それぞれ、コードディスク２３２Ａ、２３２Ｂと組み合わせて使用される。コードディスク２３２Ａ、２３２Ｂは、その表面を光が通過するように構成された複数の不透明又は透明領域を有することができる。光源（図示せず）は、コードディスク２３２Ａ、２３２Ｂを照射するために、それぞれのコードディスク２３２Ａ、２３２Ｂに隣接し、かつ位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂと反対側に配置することができる。コードディスク２３２Ａ、２３２Ｂが回転すると、位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂは、それが透明及び／又は不透明領域を通過するときに、変調光を検出する。コントローラは、検出された変調信号に関連するシャフトの所定位置又は回転を決定するためにメモリにアクセスするように構成される。図２ａに示されるような例示的なエンコーダアセンブリ２２６は、また、位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂ上に光を集光するための任意の数の光学要素を含むことができる。光学要素は、必要に応じて、光コリメート発光ダイオード、ミラー、プリズム、レンズ、光ファイバ、レーザダイオード、光学スリット、回折格子、又は任意の他の適切な光指向要素又は機構を含むことができる。図２ａに示すように、必要に応じて、光学式又は容量性エンコーダアセンブリは、各センサが基板の後端１１６に対向する面又は前端１１４に対向する面のいずれかの上に、リングとして形成される単一の基板２３４に取り付けられるように構成することができる。図２ｂは、単一の基板２３４に取り付けられた単一の位置検出センサ２３６Ａが、各コードディスク２３２Ａを通過する光を検出するために使用される光センサである実施形態を示す。
【0044】
本開示の別の実施形態によると、位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂは、それぞれの表面上にエッチングされた所定の正弦波パターンを有するように構成されたコードディスク２３２Ａ、２３２Ｂと組み合わせて使用することができる。この実施形態によれば、エンコーダアセンブリ２２６は、モータシャフト１１０へのインジェクションのための高周波信号を生成する送信機（図示せず）を含む。コードディスク２３２Ａ、２３２Ｂがモータシャフト１１０と共に回転すると、正弦波パターンが送信機の高周波信号を変調する。位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂは容量性センサとして構成することができ、これは、コードディスク２３２Ａ、２３２Ｂからの変調信号を検出し、その信号をドライバ／コントローラに提供する。ドライバ／コントローラは位置検出センサ２３６Ａ、２３６Ｂから受け取った変調信号を回転運動に変換し、その回転運動値を使用してモータシャフトの位置を決定する。図２ｂに示すように、エンコーダアセンブリ２２６は、軸上位置にある磁気式位置検出センサ２３６Ｂを備えた、モータシャフト１１０に対する軸外位置にある光学式又は容量性位置検出センサ２３６Ａの組み合わせを含むことができる。
【0045】
図３ａ～３ｃは、本開示の実施形態によるエンコーダアセンブリを示す。図３ａに示すように、エンコーダアセンブリ３２６は、コードディスク３３２Ａ、３３２Ｂとして機能する２つの結合したリング状基板を有するように構成することができる。コードディスク３３２Ｂは、動作中にモータシャフト１１０と同期して回転できるように、モータシャフト１１０に取り付けられ得る。コードディスク３３２Ａは、アクチュエータアセンブリ１００のアクチュエータ出力シャフト１１２に取り付けられている。コードディスク３３２Ｂは、位置検出センサ３３６Ｂと、例えば、その内部層構造内に埋め込まれた電力回路（図示せず）を含む他の構成要素とを含むように構成される。モータアセンブリの動作中、コードディスク３３２Ｂは、モータシャフト１１０と共に回転し、位置検出センサ３３６Ｂは、コードディスク３３２Ｂがモータシャフト１１０と共に回転するときに生成される誘導結合の変化を検出する。位置検出センサ３３６Ｂによって検出された磁気信号を所定の磁気信号測定値と比較し、モータシャフト１１０の位置を決定する。図３ａに示すように、基板３３４は、第１の部分３３４Ａ及び第２の部分３３４Ｂを含むことができる。位置検出センサ３３６Ａは、出力シャフト１１２に取り付けられたコードディスク３３２Ａからの信号を検出するために、モータシャフト１１０と軸外アライメントするように第１の基板部分３３４Ａに取り付けることができる。位置検出センサ３３６Ｂは、モータシャフト１１０に取り付けられたコードディスク３３２Ｂからの信号を検出するために、モータシャフト１１０と軸外アライメントするように第２の基板部分３３４Ｂに取り付けることができる。位置検出センサ３３６Ｂは、コードディスク３３２Ｂの半径方向表面からの信号を検出するように配置される。図３ｂに示されるように、この同じデザインはアクチュエータ出力シャフト１１２及びそのリング状基板３３４に対して実装することができ、ここで、位置検出センサ３３６Ｂは、冗長性を有する位置検出センサ３３６Ａから基板３３４の反対側に取り付けられる。図３ｃは、冗長性のない図３ｂのエンコーダアセンブリを示す。実施形態によると、図３ｂ及び３ｃのエンコーダアセンブリ３２６は、磁気的又は誘導性位置検出を使用するように構成することができる。
【0046】
本開示の実施形態によると、エンコーダアセンブリ３２６は、ここで開示されるように、磁気式、光学式、誘導性、及び／又は容量性エンコーダの任意の組み合わせを含むように構成され得る。例えば、エンコーダアセンブリ３２６は、モータシャフト１１０の後端１１６に対向する側で中空容積内に配置された磁気コードディスク３３２Ｂを有するエンコーダを含むことができる。別の例示的なエンコーダは、アクチュエータ出力シャフト１１２に取り付けられた光コードディスク３３２Ａを、アクチュエータアセンブリの動作中にそれが回転するように、構成することができる。位置検出センサ３３６Ａ、３３６Ｂは、モータシャフト１１０の軸（Ｘ）に対して基板３３４上の軸外位置に位置合わせさせることができる。位置検出センサ３３６Ａは光コードディスク３３２Ａから反射光を検出するように構成されており、位置検出センサ３３６Ｂは磁気コードディスク３３２Ｂから放出された信号を検出するように構成されている。
【0047】
図４ａ～４ｃは、本開示の実施形態に従う、例示的コントローラ回路を示す。コントローラ４５０は、プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのハードウェアデバイスを含むサーボドライブとして構成することができる。これらのデバイスの各々は、アクチュエータアセンブリ１００を駆動及び／又は制御すること、及び／又は、位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂ及び／又はアクチュエータアセンブリ１００の他の構成要素又は回路によって検出されたデータ、を処理、分析、及び／又は操作するための動作を実行するために、ソフトウェア又はプログラミングコードで特別にプログラムされ得る。コントローラ４５０は、アクチュエータ出力シャフト１１２及びモータシャフト１１０の回転をそれぞれ検出する位置センサ４３６Ａ、４３６Ｂとともに、基板４３４上に直接集積することができる構成要素及び回路を含むことができる。回路は例えば、電源回路４０２、故障検出回路４０４、及びドライバ／コントローラ４５０を特に含むことができる。図４ａに示すように、回路は、基板の１つ又は複数の側又は表面に取り付けることができる。例えば、電力回路４０２、故障検出回路４０４、及びドライバ／コントローラ４５０は基板４３４のサイドＡに取り付けることができ、位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂは基板４３４のサイドＢに取り付けることができる。位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂは、電源回路４０２からの電源信号出力を共有するように構成される。図４ｂは、位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂが基板４３４内に埋め込まれた実施形態を示す。他の構成要素及び／又は回路のいずれも、位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂと組み合わせて、又はその代わりに、基板内に埋め込むことができることを理解されたい。実施形態によると、コントローラ４５０は、様々な構成要素及び回路が基板の任意のサイドＡ又はＢに取り付けられるか、又は所望により任意の組み合わせで基板内に埋め込まれることができるように、基板４３４上に任意の適切な構成で取り付けることができる。
【0048】
代替の実施形態では、コントローラ４５０は、モータアセンブリ内の別個の基板上に、又はアクチュエータアセンブリのハウジング１０２の外部に取り付けることができる。コントローラ４５０は、複数の位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂのうちの少なくとも２つにより検出されるシャフトの回転位置に基づいて、故障であるか否かを決定するように構成することができる。例えば、コントローラ４５０は、少なくとも２つの位置検出器４３６Ａ、４３６Ｂによって検出されたシャフトの回転位置を比較し、比較された回転位置が所定の許容範囲外であると判定されたときに、故障信号を生成するように構成することができる。例えば、１５ビット（１回転あたり３２７６８カウント）の位置検出器がモータシャフト１１０の位置を監視しており、１４ビット（１回転あたり１６３８４カウント）の位置検出器が１００：１の減速比でアクチュエータ出力シャフト１１２の位置を監視しており、モータが５０．７５回転した場合、モータシャフト位置検出器は、１回転の０．７５位置を２４７５６カウントとして出力し、一方、アクチュエータ出力は５０回転及びその１００：１の減速が８１９２＋１２３又は８３１５カウントである０．７５回転をカウントする。１６４アクチュエータ位置検出器カウントに等しい１モータシャフト回転又は３２７６８カウントの変換は、モータシャフトからアクチュエータ出力位置検出がこの例では２００であるので、１０００カウント以内のモータ位置が集積された位置検出器の精度及び再現性に依存する５カウント以内のアクチュエータ位置に相関しない場合、故障を設定するためにコントローラによって使用されるのであろう。
【0049】
図４ｃ及び４ｄは、実施形態に従う位置センサ及び基板アセンブリの配線スキームを示す図である。一実施形態によると、エンコーダアセンブリは、各位置センサが別個のデータ及びクロックライン又は信号を含む複数の位置センサを構成することができる。例えば、位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂ、４３６Ｃは、データライン４０８と、ドライバ／コントローラ４５０に接続されたクロックライン４１０と、電源回路４０２からの共有電源及びグラウンド４１２とを有するように構成することができる。図４ｃに示される実施形態は、センサが共通データバスを共有するように、デイジーチェーン構成で位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂ、４３６Ｃを接続するための例示的な図を提供するため、先の実施形態とは異なり、利点を提供する。この構成の結果として、エンコーダアセンブリの位置検出センサ４３６Ａ、４３６Ｂ、４３６Ｃを配線するために必要なラインの総数を大幅に削減することができ、例えば、本開示の例示的な技術は、８つの冗長データ通信配線（２つのセンサのためのデータ＋、データ－、クロック＋、クロック）をなくす。本開示の例示的なエンコーダアセンブリ１２６は、位置データ又は他のモータアセンブリデータを、マルチビットワードとして共通データバス４１４上に必要に応じて提供するように構成される。エンコーダアセンブリは、パラレル又はシリアルインターフェースを介してデータを通信するように構成することができる。シリアルデータは、同期シリアルインターフェース（ＳＳＩ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｅｒｉａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プロトコル又は双方向同期シリアル（ＢｉＳＳ：Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ／ｓｅｒｉａｌ／ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ）インタフェースプロトコルに従って出力されることができる。図４ｄに示されるように、位置検出センサ位置センサ４３６Ａ及び４３６Ｂは、差動ライン送信機及び受信機に従って接続される。各センサ４３６Ａ及び４３６Ｂについて、２つのラインが差動データ受信（ＳＬＯ＋及びＳＬＯ－）のためのものである。２つのラインは、差動クロック及びデータ送信信号（ＭＡ＋及びＭＡ－）のためのものである。位置センサは、マスタ（ＭＡ）／スレーブ（ＳＬＯ）構成で接続される。この構成は、必要に応じて任意の数のセンサを含むようにスケールされ得る。
【0050】
図５ａ～５ｃは、本開示の例示的な実施形態によるエンコーダアセンブリのための磁石のタイプを示す。
【0051】
図５ａに示すように、コードディスク５３２は、適用可能な場合、図１及び図３ａ～図３ｃに関連して述べたコードディスク１３２Ａ、３３２Ａ、及び３３２Ｂを表す。コードディスク５３２は、回転が検出される１つ又は複数のモータシャフト１１０又は他の回転要素に同軸で固定することができる多極磁石として構成することができる。位置検出センサ１３６Ａと組み合わせたコードディスク５３２は、図１に示すように、アクチュエータ出力シャフト又はモータシャフト１１０に対する軸外回転検出を提供する。コードディスク５３２は、リング又は円周形状を有することができ、複数の交互のＮ及びＳ極対５２５を含むように構成することができる。磁極対Ｎ及びＳは、モータシャフト１１０の軸線に対してコードディスク５３２の軸方向表面５１５上に構成されることができる。本開示の実施形態によれば、コードディスク５３２は、１６、３２、及び６４の磁極対のいずれか、又は所望に応じて任意の他の適切な数の磁極を有することができる。コードディスク５３２の軸方向表面５１５は１つ又は複数のトラック５２０を含むことができ、各トラック５２０は、円周に沿って交互のパターンで配置された複数のＮ及びＳ磁極５２５を含む。各トラック５２０について、複数のＮ及びＳ極５２５は、コードディスク５３２の円周の周りの等距離又は等角度の位置に配置することができる。図５ａは、２つのトラック５２０Ａ、５２０Ｂを備え、１８ビット（すなわち、２６２１４４カウント）までの分解能を有するコードディスク５３２を示す。光学式エンコーダアセンブリの場合、透明又は不透明領域は、磁気コードディスクのＮ及びＳ極対の代わりに使用される。しかしながら、コードディスク５３２は、検出されるべき位置の所望の分解能に従って、任意の数の適切なトラックを有し得ることが理解されるべきである。
【0052】
図５ｂに示すように、コードディスク５３２は、Ｎ及びＳ極対が半径方向表面５１０又は外縁に形成されるように構成されることができる。
【0053】
図５ｃに示すように、エンコーダアセンブリ１２６は、回転が検出されるアクチュエータ出力シャフト１１２の中空容積に取り付けられるか、又はその中に配置されるように構成された２極磁石５３５を含むことができる。別の実施形態によると、２つの磁極磁石５３５は、後端１１６に最も近いモータシャフト１１０の中空の内容積の内側に配置することができる。位置検出センサ５３６と組み合わせた磁石５３５は、アクチュエータ出力シャフト１１２に対する軸上検出を提供する。
【0054】
図６ａ～６ｇは、本開示の実施形態に従う、位置検出センサの様々な取り付け構成を示す。
【0055】
図６ａに示されるように、エンコーダアセンブリ１２６は基板６３４がアクチュエータアセンブリ上に取り付けられたときに、位置検出センサ６３６Ｂがモータシャフト１１０の中空の内容積内に取り付けられたコードディスク６３２Ｂ又は位置が検出されるべき他の回転要素に対して軸上の位置にあるように、基板６３４上に配置された位置検出センサ６３６Ｂを含むことができる。軸上位置では、位置検出センサ６３６Ｂが図１に示すように、後端１１６に最も近いモータシャフト１１０の中空容積内、又はアクチュエータ出力シャフト１１２の後端に取り付けられたコードディスク６３２Ｂの極を感知するように配置される。コードディスク６３２Ａはモータシャフト１１０に取り付けることができ、位置検出センサ６３６Ａはコードディスク６３２Ａからの信号を検出するために、モータシャフト１１０に対する軸外位置で基板６３４に取り付けることができる。位置検出センサのこの構成及び向きは、既知のエンコーダアセンブリデザインよりも冗長性及び向上された精度を提供する。
【0056】
図６ｂに示すように、エンコーダアセンブリ１２６は図６ａのようにモータシャフト１１０に対して基板６３４上の軸上位置に配置された位置検出センサ６３６Ｂを含むことができ、また、モータシャフト１１０に対して軸外位置に配置された１つ又は複数の位置検出センサ６３６Ａを基板６３４上に含むことができる。すでに議論したように、軸外位置において、位置検出センサ６３６Ａは、コードディスク６３２ＡのＮ極及びＳ極５２５を感知するように配置される。少なくとも２つの位置検出センサ６３６Ａが使用される構成では、センサ６３６Ａが９０°、１８０°の角度、又は必要に応じて任意の他の適切な角度だけオフセットされた位置に配置され得る。位置検出センサ６３６Ａ、６３６Ｂは同一基板表面上に位置し、したがって、位置検出センサ６３６Ｂが中心上にあるのと同一軸方向位置に取り付けられる。
【0057】
図６ｃに示すように、エンコーダアセンブリ１２６は、モータシャフト１１０に対して基板６３４上のそれぞれの軸外位置に配置された１つ又は複数の位置検出センサ６３６Ａを含むことができる。位置検出センサ６３６Ａの数を増やすことは、冗長性又はより良い精度につながる。本実施形態によると、モータシャフト１１０の位置を検出するのに軸上位置検出センサ６３６Ｂは使用されない。
【0058】
図６ｄに示されるように、エンコーダアセンブリ１２６は、モータシャフト１１０に対して半径方向に配置され、第１の基板の部分６３４Ａに垂直な平面内に延在する基板６３４の第１の部分６３４Ａ及び基板６３４の第２の部分６３４Ｂ上に取り付けられる１つ又は複数の位置検出センサ６３６Ｂを含むことができる。第１の基板部分６３４Ａはコードディスク６３２Ｂの軸方向表面に隣接するように配置され、第２の基板部分６３４Ｂはコードディスク６３２Ｂの半径方向表面に隣接するように配置される。位置検出センサ６３６Ｃは、垂直な第２の基板の部分６３４Ｂの表面に取り付けることができる。位置検出センサ６３６Ｃは、半径方向表面６１０又は外縁上に配置された一対のＮ及びＳ極５２５を有するコードディスク６３２Ｃと位置合わせされる。第１の基板の部分６３４Ａはステータアセンブリ１２２（図１）に取り付けることができ、したがって、動作中は静止する。コードディスク６３２Ｂは、アクチュエータ出力シャフト１１２に取り付けられている。
【0059】
図６ｅ及び図６ｆは、図１に示すように基板６３４をステータアセンブリ１２２に取り付けることができる例示的なエンコーダアセンブリを示す。単一基板６３４は、アクチュエータ出力シャフト１１２の完全な通過を可能にする中央穴又は開口６３５を有するように形成される。基板６３４は、その上に取り付けられた１つ又は複数の位置検出センサ６３６Ａ、６３６Ｂを有する。図６ｅに示されるように、位置検出センサ６３６Ａ、６３６Ｂは、基板６３４の前端１１４に対向する面又は後端１１６に対向する面のうちの１つに取り付けられ得る。位置検出センサ６３６Ａ、６３６Ｂに基づいて、モータシャフト１１０及びアクチュエータシャフト１１２に取り付けられたコードディスク６３２Ａ、６３２Ｂの回転に基づいて、モータシャフトの位置を検出することができる。図６ｆに示されるように、位置検出センサ６３６Ａ、６３６Ｂは単一基板の両側に取り付けることができ、その結果、コードディスク６３２Ａ、６３２Ｂの回転に基づいて、モータ位置を検出する際の精度及び冗長性が向上する。
【0060】
図６ｇは、本開示の実施形態に従う、半径方向軸外エンコーダと軸上エンコーダとを有する単一の基板を有する例示的なエンコーダアセンブリを示す。図６ｇに示すように、エンコーダアセンブリ１２６は、第１の部分６３４Ａと、第１の部分６３４Ａに垂直な方向に延在する第２の部分６３４Ｂとを有する基板６３４を含むことができる。位置検出センサ６３６Ｂは、アクチュエータ出力シャフト１１２の中空容積内に取り付けられたコードディスク６３２Ｂと軸上アライメントするように第１の基板部分６３４Ａに取り付けることができる。位置検出センサ６３６Ｃは、モータシャフト１１０の外面に取り付けられたコードディスク６３２Ｃと軸外アライメントするように、第２の基板部分６３４Ｂに取り付けることができる。位置検出センサ６３６Ｃは、コードディスク６３２Ｃの半径方向表面６１０又は外縁上に配置されたＮ及びＳ極対５２５からの信号を検出するために位置合わせされる。
【0061】
本開示の例示的なロータリエンコーダアセンブリは単一の基板上に取り付けられており、これにより、公知の実装よりもはるかに小さなスペース要求を可能にする。結果として、本明細書に記載されるエンコーダアセンブリは、モータ／アクチュエータにより近い位置に取り付けることが許容され、その結果、長さが縮小され、トルク密度が向上する。結果として、単一の基板上にデュアルエンコーダの組み合わせを使用するエンコーダアセンブリが、統合されたサーボドライブ上に直接集積される場合、エンコーダ配線を完全になくすことができる。さらに、位置検出器はデイジーチェーン構成で接続することができ、これは、空間及び熱効率、ならびにサーボドライブ又はコントローラに接続されるワイヤの数の減少につながる。両面基板の両面に実装された構成要素及び回路を有するエンコーダアセンブリは、省スペースだけでなく、コストの節約ももたらす。エンコーダアセンブリの性能をさらに向上させるために、モータ／アクチュエータシャフトをアルミニウムで形成して、磁気干渉からのクロストーク及びノイズの量を減らし、トルク密度を改善し、慣性を減らし、又はシャフトの振れをなくすことができる。磁石に関する他の公知の取り付け技術及び材料の使用は、エンコーダアセンブリの公差、電気的振れ、及び全体的な性能を向上するために使用することができる。
【0062】
したがって、本発明は、その精神又は本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができることが当業者には理解されよう。したがって、本開示の実施形態はすべての点で例示的であり、限定されるものではないと考えられる。本発明の範囲は前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、その意味及び範囲内に入るすべての変更及び同等物はその中に包含されることが意図される。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図6e】
【図6f】
【図6g】