JPH0820206B2

JPH0820206B2 - 駆動システム

Info

Publication number: JPH0820206B2
Application number: JP62124145A
Authority: JP
Inventors: 裕敏山本; 英夫小山
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPS63289403A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、アクチュエータを備えた駆動システムに
おいて、当該アクチュエータの固定部と可動部との相対
的位置関係を検出するための技術の改良に関する。

（従来の技術とその問題点）モータなどのアクチュエータを備えた駆動システムの
駆動制御を行なうためには、アクチュエータの固定部と
可動部との相対的位置関係を正確に知ることが必要であ
る。このような目的で使用される位置検出装置として代
表的なものはエンコーダであるが、その中でも高い分解
能を得る必要があるときには光学式エンコーダが使用さ
れる。

周知のように、従来の光学式エンコーダは、ディスク
面にスリットの配列を設けて、このスリットを透過する
光を検出するものである。このため、従来の光学式エン
コーダの分解能はスリットの幅およびスリット間の間隔
によって制限されるものであって、実用上は、スリット
幅として約８μｍが限界となっている。

一方、産業用ロボットの駆動に用いられるようなアク
チュエータでは、極めて高い分解能が必要とされること
も少なくない。このため、従来の光学式エンコーダを用
いてさらに分解能を高めようとする場合には、スリット
と光検出器との位置関係に応じて三角関数的に変化する
光検出信号を発生させ、これをレベル分割して位置検出
信号を得ている。しかしながら、このような分割に用い
られる分割器は高価であるため、上記のような分割によ
って分解能を高めようとすると、システム全体のコスト
アップを招いてしまう。また、三角関数的な光検出信号
を正確に得るためには、光学式エンコーダの組立て精度
や取付け精度を高めねばならず、システムの製造工程を
複雑化させることになる。

さらに、従来の光学式エンコーダでは、スリット幅を
狭くすると高次回折光の影響が相対的に大きくなるた
め、ディスクに近接して、窓を持ったマスクを設けねば
ならない。そして、マスクによる高次回折光の遮蔽効果
を十分に発揮させるために、ディスクとマスクとの間の
ギャップは10μｍ程度の小さな距離とされている。とこ
ろが、ディスクはアクチュエータの可動部側に取付けら
れているのに対して、マスクは固定部側に固定されてい
るため、アクチュエータの運動に伴ってディスクとマス
クとは相対的に回転する。このため、外力や温度変化に
よるディスクやマスクのたわみ、それに回転に伴う振れ
などが生ずると、可動部の回転によってディスクとマス
クとは衝突し、それらが破壊されてしまう。したがっ
て、このような光学式エンコーダは、振動や温度変化な
どの大きな悪環境下で使用することが困難である。ま
た、剛性などの問題があるため、ディスクの径を大きく
して分解能を上げることもできない。ギヤなどの伝道機
構を用いて光学式エンコーダとアクチュエータとを連結
した場合にも、バックラッシュや剛性低下の影響によっ
て実質的に分解能が低下してしまう。

このように、従来の光学式エンコーダを備えた駆動シ
ステムては、安価かつ容易に位置検出の分解能を高める
ことができず、汎用性も低いという問題があった。

（発明の目的）この発明は従来技術における上述の問題の克服を意図
しており、容易かつ安価に位置検出の分解能を高めるこ
とができるとともに、汎用性も高い駆動システムを提供
することを目的とする。

（目的を達成するための手段）上述の目的を達成するため、この発明は、所定の固定
部と可動部との相対運動によって被駆動体を駆動するア
クチュエータと、前記アクチュエータに取付けられて前
記固定部と前記可動部との相対的位置関係に応じた位置
検出信号を発生する位置検出装置とを備えた駆動システ
ムにおいて、前記位置検出装置を、（ａ）所定の規則で
配列した光反射ピット群を有し、前記可動部側に直付け
された光反射体と、（ｂ）前記固定部に対して固定的位
置関係にある場所に取付けられるとともに自動焦点制御
装置によって前記光反射体上に焦点を結ぶ検出光を照射
し、前記検出光が前記光反射ピットで反射されることに
よって得られる反射光を検出して当該検出結果に応じた
光検出信号を発生する反射型の光ピックアップとを有す
る装置とし、前記位置検出信号を前記光ピックアップか
らの光検出信号に基いて発生させる。

そして、前記アクチュエータはダイレクトドライブモ
ータであり、前記固定部および前記可動部はそれぞれ、
前記ダイレクトドライブモータのステータおよびロータ
であって、このロータが単一のベアリングによって前記
ステータ側から支持されている。

さらに、前記光反射体と前記光ピックアップとが、前
記ベアリングの近傍の位置に互いに対向して取付けられ
ている。

なお、この発明において「光反射体を可動部側に直付
けする。」とは、ギヤなどの伝導機構を介さずに取付け
ることを言う。従って、単なる取付部材を介して取付け
ることは、この発明から排除されるものではない。

（実施例） A.アクチュエータの構成第１図は、この発明の第１の実施例である駆動システ
ムの要部模式断面図であり、この実施例では、アクチュ
エータとしてダイレクトドライブモータが使用されてい
る。同図において、このダイレクトドライブモータ１で
は、円筒形のステータハウジング２の内周部にステータ
３が固定されている。このステータ３は、ステータコア
４内のスロット（図示せず）を通して巻回されたステー
タ巻線５を備えている。

一方、ステータハウジング２の上端内周面にはクロス
ローラベアリングや４点接触型ボールベアリングなどの
ベアリング６が配設されている。このベアリング６は、
ステータハウジング２の内周段差部と固定リング７とに
よって挾持されている。そして、ベアリング６の内側に
ロータシャフト９が挿入されている。

ロータシャフト９は、上部ロータシャフト9aおよび下
部ロータシャフト9bの組合せによって形成されており、
それらによってロータ８が支持されている。ロータ８
は、ロータヨーク11と、その周辺に取付けられたマグネ
ット12とを有している。また、上部ロータシャフト9aの
外周段差部と出力フランジ13とによって、ベアリング６
の内周部が挾持されている。

したがって、ステータ巻線５に交流電流を流すことに
より、ロータ８と出力フランジ13との結合体は、図のα
方向に回転し、出力フランジ13に連結した被駆動体（図
示せず）が回転駆動される。

さらに、ステータハウジング２の下部には穴あき円板
状の底板14が取付けられており、底板14の中央穴の内周
面14aと下部ロータシャフト9bとの間には、磁性流体シ
ールやゴムシールなどのシール材15が設けられている。
このため、ステータハウジング２の内部は実質的に密閉
されており、ダイレクトドライブモータ１の外部に存在
する塵埃や水分、それに薬品などがステータハウジング
２の内部に入り込まないような防塵構造となっている。

なお、このシール材15はあくまでシール用のものであ
って、ロータ８の支持は単一のベアリング６によってな
されている。

B.位置検出装置の概略構成このダイレクトドライブモータ１内には、ステータ３
とロータ８との相対的位置関係（回転角度関係）を検出
する位置検出装置の検知部が設けられている。この検知
部は、光反射ディスク20、光ピックアップ30、およびオ
プティカルセンサ40a,40bをその主要構成要素としてい
る。

このうち、光反射ディスク20は、穴あき円盤状であっ
て、上部ロータシャフト9aの外周段差部に直付けされて
おり、その光反射面（後述する。）が、ベアリング６と
反対の向き（図示例では下向き）となるように配置され
ている。

また、光ピックアップ30およびオプティカルセンサ40
a,40bは、円周まわりに所定の角度間隔を隔てて配置さ
れており、それぞれが支持部材16によってステータハウ
ジング２に支持されている。換言すれば、これらの光ピ
ックアップ30およびオプティカルセンサ40a,40bは、ス
テータ４に対して固定的位置関係にある場所に設けられ
ていることになる。そして、光ピックアップ30およびオ
プティカルセンサ40a,40bのそれぞれの光検出ヘッドは
光反射ディスク20の光反射面に対向しており、これらと
光反射ディスク20との間のギャップは約2mmとされてい
る。

この光ピックアップ30およびオプティカルセンサ40a,
40bは、後述する原理によってステータ３とロータ８と
の相対的角度位置関係に応じた光検出信号を発生し、こ
の光検出信号を信号処理回路（第１図中には図示せ
ず。）に転送する。

C.光反射ディスクこれらのうち、光反射ディスク20は、光学式DAD（デ
ジタルオーディオディスク）として音響工学において使
用されているものと類似の構成を持っている。すなわ
ち、第2A図中に部分拡大断面模式図として示すように、
ポリカーボネートなどから成る透明基板21の表面に所定
の規則で線状ピット22を形成し、その表面にアルミ薄膜
などの光反射膜23と、硬質樹脂製の保護層24とを積層さ
せている。このため、透明基板21の表面は光反射面Ｑと
なっており、ピット22も光反射ピットとしての性質を有
している。

この光反射ピット22の深さは、光ピックアップ30から
照射される検出光Ｌの波長λのn/4倍程度（ｎは波長λ
の光に対する透明基板１の屈折率）とされている。した
がって、光反射ピット22で反射された光と、光反射膜23
の平坦面25で反射された光との位相差はπとなる。その
結果、検出光Ｌの照射スポット内に光反射ピット22と平
坦面25とがどのような面積比で存在しているか、換言す
れば、光反射ディスク20のｘ方向の回転位置に応じて、
これらの光の干渉成分を含んだ反射光Ｒの強度が変化す
る。このため、この反射光Ｒの強度を検知することによ
って、光反射ディスク20と光ピックアップ30との相対的
角度位置関係が検出される。このような光干渉原理につ
いての詳細は、たとえば「コンパクトディスク読本」
（中島平太郎他，オーム社，昭和57年）第90頁他に記載
されている。

第３図は、光反射ディスク20における光反射ピット22
等の配列状態を示す図であり、この実施例では、次のよ
うな光反射ピット群などが光反射ディスク20に設けられ
ている。

インクリメンタル型エンコード信号（A,B相）を与
えるためのインクリメンタル型光反射ピット群26。この
光反射ピット群26は、光反射ディスク20の動径方向に伸
びた線状の光反射ピット22を円周方向に等角度間隔に全
周配列して形成されている（第３図中ではその一部のみ
が示されている）。この光反射ピット22は、第4A図に示
すように約0.8μｍの幅ｄを有しており、隣接する光反
射ピット間の間隔Δｘは約1.5μｍである。このため、
この光反射ピット22を光ピックアップ30で読取ることに
より、極めて高精度の位置検出が行なわれることにな
る。

このような線状（溝状）の光反射ピット22は、たとえ
ば透明基板21のフォトエッチングにおいて、直径0.8μ
ｍのスポットSPを持つレーザ光でフォトレジストを走査
露光すれば製造することができる。また、第4B図に示す
ように、円形の小ピットPTを配列することによって光反
射ピット22を形成することなども可能である。この明細
書では、これらのように、直線的に伸びる光反射ピット
のすべてを総称して「筋状の光反射ピット」と呼ぶ。

このように筋状の光反射ピット22を等間隔に配列する
ことによって、半径方向ｙについての光反射ディスク20
の取付誤差や回転振動などに対する検出もれが防止でき
るが、このような回転振動などがあまり問題とならない
ような用途では、たとえば矩形の光反射ピットの配列な
どであってもよい。

インクリメンタル型エンコード信号のＺ相（原点検
知信号）を与えるための光反射ピット群27。これは、円
周上の１ヶ所〜数ヶ所（図示例では４ヶ所）に設けられ
た光反射ピット22a〜22dによって形成されており、原点
検知の際にA,B相の光反射ピット26aと組合せて使用され
る。特に、ダイレクトドライブモータのような大口径モ
ータの場合には、比較的大きな負荷（被駆動物体）を安
全のためにゆっくりと動かして原点検知を行なうと長時
間を要することになり、このような原点検知用の光反射
ピット22a〜22dを設けておくことによるメリットは大き
い。

一方、この光反射ディスク20には、上記光反射ピット
22,22a〜22dのほかに、暗色パターン群28,29が設けられ
ている。この暗色パターン群28,29は、光反射ディスク2
0の透明基板21の下面、または透明基板21と光反射膜23
との境界面に、印刷などによって暗色材料（たとえば黒
色材料）を付与して形成される。これらの暗色パターン
群28,29の詳細は次の通りである。

アブソリュート型エンコード信号を与えるための暗
色パターン群28。図示例では、３ビットのアブソリュー
ト型エンコード信号を与える弧状の暗色パターン28a〜2
8cによって暗色パターン群28が形成される。この暗色パ
ターン28a〜28cは、その周囲とのコントラスト差がオプ
ティカルセンサ40aによって読取られるが、それによっ
て得られるアブソリュート信号は、４ヶ所の原点検知用
の光反射ピット27a〜27dの相互識別などに使用される。

ステータ巻線のコミュテーション用の暗色パターン
群29。これは、モータ電源回路からステータ巻線５（第
１図）に与えるべき交流電力のコミュテーション情報を
得るためのものである。図示例では、３相２極のコミュ
テーションを行なうための弧状の遮光パターン29U,29V,
29Wがこれに含まれており、これらはオプティカルセン
サ40bによって読取られる。

D.光ピックアップおよびオプティカルセンサ光ピックアップ30は、３組の単位ピックアップを有し
ており、そのうちの１組の単位ピックアップ30aの概略
構成が第2A図中に示されている（他の単位ピックアップ
も同様の構成を有している）。第2A図において、単位ピ
ックアップ30aはレーザダイオードなどの単色光源32を
有しており、この光源32からのレーザ光（検出光）Ｌ
が、偏光ビームスプリッタ33,1/4波長板34およびレンズ
系35,36を介して、光反射ディスク20中の光反射面Ｑに
集光・照射される。これが光反射面Ｑで反射されること
によって得られる反射光Ｒは、レンズ系36,35および1/4
波長板34を通って再び偏光ビームスプリッタ33へと到
る。

1/4波長板34を２度通過していることにより反射光Ｒ
の偏光面は、照射前のレーザ光の偏光面と直交してい
る。このため、反射光Ｒは偏光ビームスプリッタ33で反
射されて光検出器37に入射し、この光検出器37において
その強度が検出される。

光検出器37は、第2B図に示すように、４分割された受
光面P₁〜P₄を有している。これらの受光面P₁〜P₄のそれ
ぞれから得られた光電変換信号は互いに加算されて光検
出信号となるとともに、対角方向の２つずつの成分の和
の差が求められてフォーカスエラー信号となる。このフ
ォーカスエラー信号は自動焦点制御装置（フォーカスサ
ーボ）31に与えられる。自動焦点制御装置31は、このフ
ォーカスエラー信号に基いてフォーカスコイル38に流す
電流値を変化させる。これによってマグネット39aおよ
びヨーク39bからなる磁気回路とフォーカスコイル38と
の間の磁気的相互作用の大きさが変化し、フォーカスコ
イル38がＨ方向に移動する。レンズ系36はフォーカスコ
イル38に連結されているため、上記移動に伴ってレンズ
系36もＨ方向（光反射面Ｑに垂直な方向）に移動する。
この移動は、フォーカスエラー信号のレベルがゼロ（す
なわち合焦点状態）となったときに停止する。その結
果、光反射ディスク20と光ピックアップ30との距離が変
化しても、レーザ光Ｌは常に光反射面Ｑ上に焦点を結ぶ
ようになっている。

３個の単位ピックアップのうち、第１と第２の単位ピ
ックアップは、それぞれインクリメンタル型エンコード
信号のＡ相およびＢ相の成分を検出するために使用され
る。したがって、第５図中に示すように、これらからの
光スポットSPA,SPBは光反射ピット群26の配列位置に向
けて照射される。ただし、周知のように、回転方向識別
のためのエンコード信号のＢ相は、Ａ相に対して所定の
位相差を持つようにする必要があるため、光スポットSP
A,SPBのそれぞれの照射位置には、光反射ピット22の配
列周期に対して、互いに、（2N＋δ）π …（１）（Ｎは整数、δはたとえば1/2）だけのずれを持たせて
いる。

また、残りの１組の単位ピックアップからの光スポッ
トSPZは、Ｚ相検出のための光反射ピット群27の配列位
置に向けて照射されている。

これらのうち、光スポットSPA,SPBとしては、CD（コ
ンパクトディスク）用の光ピックアップにおいて使用さ
れるメインスポットおよびトラッキング用スポットを利
用することもできる。すなわち、CD用の光ピックアップ
では、第６図に示すようなデータ読取り／焦点合わせの
ためのメインスポットSPMと、このメインスポットSPMを
挟む２個のトラッキング用スポットSP1,SP2とを与える
ようになっているが、このうちのメインスポットSPMと
一方のトラッキング用スポットSP1とを、それぞれＡ相
およびＢ相用の光スポットとして使用する。この場合の
位相調整は、メインスポットSPMとトラッキング用スポ
ットSP1とを結ぶ線分l₁が、光反射ピット22の配列方向
（光反射ディスク20の円周方向）ｘに対して、次のよう
な関係を満すような角度となるようにしておく。

L₁cosθ＝（Ｎ＋δ/2）Δｘ …（２）ただし、L₁はメインスポットSPMとトラッキング用スポ
ットSP1との間隔（たとえば30μｍ）である。

このようにすれば、メインスポットSPMとトラッキン
グ用スポットSP1とのｘ方向の相互間隔L₂が（Ｎ＋δ/
2）Δｘとなり、光反射ピット22の配列間隔Δｘを基準
として（2N＋δ）πの位相差を得ることができる。な
お、この場合には、他方のトラッキング用スポットSP2
は使用しない。

一方、アブソリュート型エンコード信号を得るための
第１のオプティカルセンサ40aと、コミュテーション信
号を得るための第２のオプティカルセンサ40bとは、第
７図に示すように照射光Ｌ′を光反射ディスク20の表面
に照射し、反射光Ｒ′をハーフミラー41で分離して、そ
の強度を光検出器42で検出するようになっている。すな
わち、アブソリュート型エンコード信号やコミュテーシ
ョン信号は比較的粗い精度で十分であるため、暗色パタ
ーン22a〜22c,29U〜29Wの濃度と周囲の濃度とのコント
ラスト差（光反射率の差）による反射光Ｒ′の強度変化
をとらえ、それによって、これらの暗色パターン22a〜2
2c,29U〜29Wの存在を検出すれば足りる。もちろん、光
反射ピットと光ピックアップ、それに自動焦点制御装置
との組合せに利用することもできるが、この実施例のよ
うにすることによって、さらにコストの低減を図ること
ができる。

E.信号処理回路以上のような構成によって光ピックアップ30およびオ
プティカルセンサ40a,40bから出力される光検出信号
は、第８図に示した信号処理回路50へ転送される。この
信号処理回路50中に設けられた信号変換回路51では、次
のような信号変換を行なう。

Ａ相およびＢ相用の単位ピックアップからの光検出
信号S_A，S_Bに基づいて、インクリメンタル型エンコード
信号（位置検出信号）D_incを求める。これは、従来のイ
ンクリメンタル型エンコーダと同様の信号処理によって
行なわれる。また、Ｚ相用の単位ピックアップからの光
検出信号S_Zが観測されている時期内に所定のＡ相（また
はＢ相）パルスが検出された時点で、原点検知信号D_Zが
出力される。

アブソリュート光検出信号S₀〜S₂からは、粗いアブ
ソリュート型エンコード信号D_absが得られる。既述した
ように、このアブソリュート型エンコード信号D_absは、
複数のＺ相用光反射ピット22a〜22dの相互識別などに使
用される。

この実施例では、信号変換回路51中に、光ピックア
ップ30からの光検出信号の発生不良状態を検知してエラ
ー信号ERを発生するエラー検知回路が設けられている。
このエラー検出回路の構成例を第９図に示す。第９図に
おいて、Ａ相およびＢ相の光検出信号S_A，S_Bを２値化し
て得られたデジタル光検出信号D_A，D_Bは周波数／電圧変
換器61,62に与えられる。したがって、インクリメンタ
ル型の光検出信号S_A，S_Bが正常に与えられてデジタル光
検出信号D_A，D_Bが繰返しパルスとなっているときには、
周波数／電圧変換器61,62の出力電圧V₁，V₂は、論理値
“1"の電圧となる。これらの電圧V₁，V₂は１入力反転型
のAND回路63,64に与えられるが、このAND回路63,64の他
方の入力には、位置制御コントローラ52（第８図）から
のモータ駆動制御信号V_Cが入力されている。そして、AN
D回路63,64の出力電圧V₃，V₄はOR回路65に与えられてい
る。

したがって、（ａ）モータ駆動制御信号V_Cが“0"であ
ってロータ８が停止しているか、（ｂ）モータ駆動制御
信号V_Cが“1"であってロータ８が回転しており、かつデ
ジタル光検出信号D_A，D_Bが正常に発生している（V₁＝V₂
＝“1"）ときには、エラー信号ERは“0"であって、「正
常」の旨が検知される。

一方、モータ駆動制御信号V_Cが“1"であるにもかかわ
らずデジタル光検出信号D_A，D_Bのうちの少なくとも一方
が、“0"である場合を考える。すると、電圧V₁，V₂のう
ちの一方または両方が“0"となるため、エラー信号ERは
“1"となり、光検出信号S_A，S_Bの発生不良が検知される
ことになる。

このようなエラー検知回路は、次のような構成によっ
て実現することもできる。すなわち、まず、ロータ８の
回転中における光検出信号S_A，S_Bは、第10図（ａ）に示
すように、アナログ繰返しパルス信号V_A1または正弦波
状繰返し信号V_A2となることに着目する。これらの光検
出信号S_A，S_Bは反射光Ｒの強度を反映しているわけであ
るが、その繰返し波形の極小値S_minが“0"ではない有限
の値となるようにすることが可能である。これは、たと
えば光反射ピット22の深さを、レーザ光Ｌの波長のn/4
倍と若干異なる深さにして、干渉における打消しを不完
全にすることによって達成することができる。したがっ
て、光検出信号S_A，S_Bをしきい値S_TH1（第10図（ａ））
と比較してデジタル光検出信号D_A，D_B（第10図（ｂ））
を得るだけでなく、上記極小値S_minとゼロレベルとの間
に設定された第２のしきい値S_TH2と比較すれば、光検出
信号S_A，S_Bの発生不良によってこれらの光検出信号S_A，
S_Bがゼロレベルに落ちてしまった状態を検知することが
できる。

第11図はこのような原理を実現する回路例であって、
コンパレータ66,67は、光検出信号S_A，S_Bがしきい値S
_TH2以下となると“1"となる信号V₅，V₆を発生し、それ
に基いて、OR回路68からのエラー信号ERが“1"となる。

以上のようにして得られた第８図の各信号D_inc，D_Z，
D_abs,ERは、モータ回転位置制御を行なう位置制御コン
トローラ52に出力される。

第８図の信号変換回路51から出力される残りの信号
D_comは、ステータ巻線５への三相電力のコミュテーショ
ン信号である。すなわち、暗色パターン29U,29V,29Wの
読取りによって光検出信号S_U，S_V，S_Wが得られるが、こ
れらの光検出信号S_U，S_V，S_Wのレベル変化に応じてコミ
ュテーション信号D_comが発生され、それに基いて、モー
タ電源回路53におけるステータ巻線５への電力のコミュ
テーション動作が行なわれる。

F.第１の実施例の動作以上の構成を有する第１の実施例では、モータ駆動制
御信号V_Cに基いてロータ８が回転し、その回転角度に応
じた各種エンコード信号D_inc，D_Z，D_absおよびコミュテ
ーション信号D_comが発生する。この動作において、光反
射ピット22は非常に高密度に配列しているため、インク
リメンタル型エンコード信号D_incは極めて高精度の信号
（たとえば６万〜100万パルス／回転）となる。また、
自動焦点制御装置31が使用されていることにより、光反
射ディスク20や光ピックアップ30に取付け誤差や回転変
形が生じても、常に高精度の検出が行なわれることにな
る。このような自動焦点制御装置31が設けられているた
め、焦点ボケの問題を生じることなく、光反射ディスク
20と光ピックアップ30との距離を比較的大きくとること
ができる。その結果、ロータに外力が加わるなどして光
反射ディスク20が多少たわんでも、光ピックアップ30に
衝突してこれを破損してしまうことはない。光反射ディ
スク20をロータ８側に直付けしているため、ギヤ等を介
した場合のように、バックラッシュなどによる検出誤差
もない。光反射ピット22を、光反射ディスク20の半径方
向に伸びた筋状としているため、半径方向の振れによる
読落しも防止できる。

さらに、この第１の実施例では、光反射ディスク20を
ステータハウジング２内の防塵空間内に設けているた
め、モータ外部からの塵埃が光反射ディスク20の表面に
付着して検出精度を低下させることもない。光反射ディ
スク20の反射面が第１図のベアリング６に向かう方向と
は逆の方向に設けられていることから、ベアリング６か
らのグリースの飛沫が反射面に付着することも少ない。

単一のベアリング６によってロータシャフト９がステ
ータハウジング２に支持されており、その近傍に光反射
ディスク20が取付けられているため、ロータ８の倒れや
振れによる誤差も生じにくい。また、ロータヨーク11や
ステータ３を取付ける前に、光反射ディスク20や光ピッ
クアップ30などの取付け位置調整を行なうことができ
る。

G.第２および第３の実施例第12図はこの発明の第２の実施例を示す図である。こ
の実施例では、光反射ディスク20が、ロータ８をはさん
でベアリング６と反対側に取付けられている。また、こ
れに対応して、光ピックアップ30およびオプティカルセ
ンサ40a,40bもロータ８をはさんでベアリング６と反対
側に固定されている。

このようにすると、ステータ３の発熱に対して放熱条
件の良い場所に光ピックアップ30などが設置されること
になる。また、ロータ８の回転によってベアリング６が
発熱しても、その熱が光反射ディスク20や光ピックアッ
プ30などに伝播することが少なく、温度上昇による誤差
や劣化を有効に防止できる。さらに、ベアリング６から
のグリースの飛沫の影響もさらに少なくなる。

第13図は、この発明の第３の実施例である。この実施
例では、出力フランジ13に光反射ディスク20を取付け、
光ピックアップ30やオプティカルセンサ40a,40bも、ス
テータハウジング２の上部に取付けた断面略Ｌ字状の円
環材18の内壁の固定されている。このようにすると、モ
ータ組立後に光ピックアップ30や光反射ディスク20の調
整を行なうことができるという利点がある。また、ベア
リング６のごく近傍で位置検出を行なうため、倒れなど
の影響もほとんどない。モータの発熱の影響もさらに防
止される。

H.変形例以上、このような各実施例を説明したが、この発明は
上記実施例に限定されるものではなく、たとえば以下の
ような変形も可能である。

光反射体はディスク状である必要はなく、ドラム状
などであってもよい。ドラム状の場合には、モータを小
型化できるという効果が加わる。また、リニアアクチュ
エータを含む駆動システムにおいては、板状や帯状とす
ればよい。さらに、第14図に示すように、光反射ピット
71を配列したテープ状のコード帯72をリング状の支持体
73の外周に貼付けてもよい。この場合、コード帯72の切
れ目（継ぎ目）74が存在することになる。ところが、産
業用ロボットに用いられるダイレクトドライブモータな
どではロータが360°回転する必要はなく、360°以下の
角度範囲で回転させればよいものが多い。このため、切
れ目74をロータの非回転角度範囲部分に対応させておけ
ば、位置検出において切れ目74の影響を受けることはな
い。

光反射ピット22のサイズは、従来のスリットなどに
比べて格段に小さくすることができるが、その半面で、
光反射ピット22を読落す確率もある程度高くなる。検出
精度が特に厳しく要求される用途では、このような読落
しを特に防止する必要があるが、そのためには、たとえ
ば次のようにすればよい。すなわち、まず、第15図に示
すように、ひとつの信号（たとえばＡ相信号）を得るた
めの光スポットとして３個以上の光スポットSP_a〜SP_cを
準備する。そして、これらの光スポットSP_a〜SP_cの反射
に基いて得られた３個以上の光検出信号の多数決をと
り、それによって、光反射ピット22を検出したかどうか
を決定する。このような多数決回路そのものは、簡単な
論理回路で形成できる。このようにすると、光反射ピッ
ト22の読落しのみでなく、ゴミなどによる誤検出も防止
することができる。

上記各実施例ではダイレクトドライブモータ内に光
反射体や光ピックアップなどを組込んでおり、それによ
ってダイレクトドライブモータ内部の空間を有効に利用
しているが、光反射体や光ピックアップをアクチュエー
タの外部に独立したエンコーダとして設けてもよい。こ
の場合にも、バックラッシュなどの影響を防止するため
に、光反射体はロータ（可動部）側に直付けする。

第１図のダイレクトドライブモータにおいて、出力
フランジ13と固定リング７との間もシールすれば、ベア
リング６のグリースの飛沫がモータ外部に出ることはな
い。したがって、このようにすれば、このモータをクリ
ーンルーム内などで使用する際の、クリーンルームの防
塵性が高まる。また、工場に供給されるドライエアとラ
インフィルタとを用いてモータ内部をエアパージするよ
うにすれば、光反射ディスクなどを、塵害や温度上昇、
それに結露から守ることもできる。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、光反射ピッ
ト群が配列形成された光反射体をアクチュエータの可動
部側に直付けするとともに、自動焦点制御装置を有する
反射型の光ピックアップでこの光反射ピットを読取るよ
うにしているため、駆動システムにおける位置検出の分
解能を容易に著しく高めることができる。また、複雑な
信号処理回路を必要としないために安価であり、光反射
体と光ピックアップとの距離も比較的大きくとれるた
め、外力による変形や振動などにも強く、汎用性も極め
て高くなっている。

そして、光反射体と光ピックアップを、ロータを支持
するベアリングの近傍の位置に取付けているので、ロー
タの倒れや振れによる誤差も生じにくく、さらに、ロー
タヨークやステータを取付ける前に、光反射ディスクや
光ピックアップなどの取付け位置調整を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に用いられるダイレクト
ドライブモータの要部模式断面図、第2A図は、光反射ディスク，光ピックアップおよび自動
焦点制御装置の概略構成を示す図、第2B図は、光ピックアップに用いられる光検出器の受光
面を示す図、第３図は、光反射ディスクの平面模式図、第4A図および第4B図は、光反射ピットの説明図、第５図および第６図は、光反射ピットと検出光の光スポ
ットとの関係を示す図、第７図は、暗色パターンとオプティカルセンサとの説明
図、第８図は、信号処理回路のブロック図、第９図および第11図は、エラー信号発生回路の回路図、第10図は、エラー信号の発生原理を示す波形図、第12図および第13図はそれぞれ、この発明の第２および
第３の実施例に用いられるダイレクトドライブモータの
要部模式断面図、第14図および第15図は、この発明の変形例の説明図であ
る。１……ダイレクトドライブモータ、２……ステータハウ
ジング、３……ステータ、８……ロータ、９……ロータ
シャフト、20……光反射ディスク、22,22a〜22d……光
反射ピット、30……光ピックアップ、31……自動焦点制
御装置、40a,40b……オプティカルセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｋ 11/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の固定部と可動部との相対運動によっ
て被駆動体を駆動するアクチュエータと、前記アクチュ
エータに取付けられて前記固定部と前記可動部との相対
的位置関係に応じた位置検出信号を発生する位置検出装
置とを備えた駆動システムであって、前記位置検出装置が、所定の規則で配列した光反射ピット群を有し、前記可動
部側に直付けされた光反射体と、前記固定部に対して固定的位置関係にある場所に取付け
られるとともに自動焦点制御装置によって前記光反射体
上に焦点を結ぶ検出光を照射し、前記検出光が前記光反
射ピットで反射されることによって得られる反射光を検
出して当該検出結果に応じた光検出信号を発生する反射
型の光ピックアップと、を備え、前記位置検出信号が前記光ピックアップからの光検出信
号に基いて発生され、前記アクチュエータはダイレクトドライブモータであ
り、前記固定部および前記可動部はそれぞれ、前記ダイレク
トドライブモータのステータおよびロータであって、前記ロータが単一のベアリングによって前記ステータ側
から支持され、前記光反射体と前記光ピックアップとが、前記ベアリン
グの近傍の位置に互いに対向して取付けられたことを特
徴とする駆動システム。
【請求項２】前記光反射ピット群は、筋状の光反射ピッ
トを等間隔に配列して形成したインクリメンタル型光反
射ピット群である、特許請求の範囲第１項記載の駆動シ
ステム。
【請求項３】前記光検出信号の発生不良状態を検知して
エラー信号を発生する手段がさらに設けられた、特許請
求の範囲第１項または第２項記載の駆動システム。
【請求項４】前記光反射体と前記光ピックアップとが、
前記ロータをはさんで前記ベアリングと反対の場所に互
いに対向して取付けられた、特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれかに記載の駆動システム。