JP2013072742A - Encoder and actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンコーダ、アクチュエータに関する。 The present invention relates to an encoder and an actuator.
リニアモータは、回転型モータの固定子側と回転子（可動子）側を直線状に引き伸ばしたように構成され、電気エネルギを直線運動するための推力に変換する。直線的な推力が得られるリニアモータは、移動体を直線運動させる一軸のアクチュエータとして用いられる。 The linear motor is configured such that the stator side and the rotor (movable element) side of the rotary motor are linearly extended, and converts electric energy into thrust for linear motion. A linear motor capable of obtaining a linear thrust is used as a uniaxial actuator that linearly moves a moving body.
リニアモータの一例として、複数の板形の磁石を直線状に並べた磁石部（固定部）とこの磁石部に対向して配置される複数のコイルを有するコイル部（可動部）とを有するものが知られている（特許文献１参照）。
コイルは、例えば、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相を順次繰り返し配列した状態で可動部本体に支持される。これらのコイルに１２０度ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイルの軸線方向に移動する移動磁界が発生する。
そして、コイルを有する可動部は、移動磁界により磁石部との間に発生する推力を得て、移動磁界の速さに同期し磁石部に対して直線運動を行う。
As an example of a linear motor, it has a magnet part (fixed part) in which a plurality of plate-shaped magnets are arranged in a straight line and a coil part (movable part) having a plurality of coils arranged to face this magnet part. Is known (see Patent Document 1).
For example, the coil is supported by the movable part main body in a state where three phases of U, V, and W phases are sequentially and repeatedly arranged. When a three-phase current having a phase difference of 120 degrees is passed through these coils, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coils is generated.
And the movable part which has a coil acquires the thrust which generate | occur | produces between magnet parts with a moving magnetic field, and performs a linear motion with respect to a magnet part synchronizing with the speed of a moving magnetic field.
可動部の移動位置などを検出するために、磁気を利用したエンコーダなどが用いられる。エンコーダは、固定部に取り付けられる磁気スケールと、可動部に取り付けられる磁気センサを有する。そして、磁気センサのＭＲ素子やホール素子で磁気スケールを検出することにより、可動部の移動位置などが求められる。 In order to detect the moving position of the movable part, an encoder using magnetism is used. The encoder has a magnetic scale attached to the fixed part and a magnetic sensor attached to the movable part. Then, by detecting the magnetic scale with the MR element or Hall element of the magnetic sensor, the moving position of the movable part is obtained.
上述の磁気センサは、薄箱形の筐体を有しており、この筐体に、ＭＲ素子、ホール素子、ケーブル及び取付用インターフェース（ネジ穴など）が設けられる。磁気センサ等の機器は、小型化・軽量化・低コスト化が一般に要請されるため、ＭＲ素子やホール素子、ケーブル及び取付用インターフェースの配置は必ずしも最適ではない。
したがって、磁気センサの設置姿勢を変更すると、ケーブルの引き回しが困難になったり、磁気センサ取付用ブラケットを取り替えなければならなくなったりする等の問題がある。
The above-described magnetic sensor has a thin box-shaped casing, and an MR element, a Hall element, a cable, and a mounting interface (such as a screw hole) are provided in the casing. Since devices such as magnetic sensors are generally required to be small, light, and low in cost, the arrangement of MR elements, Hall elements, cables, and mounting interfaces is not necessarily optimal.
Therefore, when the installation posture of the magnetic sensor is changed, there are problems such as that it becomes difficult to route the cable and the magnetic sensor mounting bracket needs to be replaced.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、センサ本体部の設置姿勢を変更したとしても、ケーブルの引き回しや取付用ブラケットの変更が不要なエンコーダ及びこれを用いたアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the installation posture of the sensor main body is changed, an encoder that does not require cable routing or mounting bracket change and an actuator using the encoder are provided. The purpose is to provide.
本発明に係るエンコーダは、一方向に向けて所定のパターンが形成されたスケールと、前記スケールの側方に配置される原点識別部と、前記スケール及び前記原点識別部に対して対向可能に配置されるセンサ本体部と、を備えるエンコーダにおいて、前記センサ本体部は、前記スケールのパターンを読み取る第一素子と前記原点識別部を読み取る２つの第二素子と筐体とを有し、前記第一素子が前記筐体の中央に配置され、前記２つの第二素子が前記筐体の中央に対して点対称又は線対称となる位置に配置されることを特徴とする。 An encoder according to the present invention includes a scale on which a predetermined pattern is formed in one direction, an origin identifying unit disposed on a side of the scale, and an opposing to the scale and the origin identifying unit. The sensor main body portion includes a first element that reads the scale pattern, two second elements that read the origin identifying portion, and a housing. An element is arranged at the center of the casing, and the two second elements are arranged at positions that are point-symmetric or line-symmetric with respect to the center of the casing.
本発明に係るアクチュエータは、表面にＮ極とＳ極を着磁された磁石部と、複数のコイルを前記磁石部に対向して配列したコイル部と、前記磁石部の磁界と前記コイルに流れる電流とにより前記磁石部と前記コイル部と相対移動させる駆動部と、前記磁石部と前記コイル部の相対位置を検出するエンコーダ部と、前記エンコーダ部からの検出信号に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えるアクチュエータにおいて、前記エンコーダ部として、本発明に係るエンコーダを用いることを特徴とする。 The actuator according to the present invention includes a magnet portion having N and S poles magnetized on the surface, a coil portion in which a plurality of coils are arranged to face the magnet portion, a magnetic field of the magnet portion, and a flow through the coil. A drive unit that moves relative to the magnet unit and the coil unit by an electric current, an encoder unit that detects a relative position between the magnet unit and the coil unit, and the drive unit that is controlled based on a detection signal from the encoder unit In the actuator comprising the control unit, the encoder according to the present invention is used as the encoder unit.
本発明によれば、センサ本体部の設置姿勢（取り付け方向）を変更した場合であっても、スケールに対する第一素子の配置は不変であるため、センサ取付用ブラケットを代えることなく、第一素子によりスケールを良好に検出することができる。
本発明によれば、センサ本体部の設置姿勢を任意に設定できるので、ケーブルの取り回しの自由度が高まり、ケーブルチェーンなどを効率的に配置することができる。
According to the present invention, even when the installation posture (mounting direction) of the sensor main body is changed, the arrangement of the first element with respect to the scale is unchanged, so the first element can be replaced without changing the sensor mounting bracket. Therefore, the scale can be detected well.
According to the present invention, since the installation posture of the sensor main body can be arbitrarily set, the degree of freedom of cable handling is increased, and the cable chain and the like can be efficiently arranged.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係るアクチュエータＡ（リニアモータ５）の概略構成を示す斜視図である。
図２は、ベース１０及びテーブル２０を示す拡大斜視図（一部断面図）である。
図３は、リニアモータ５の概略構成を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an actuator A (linear motor 5) according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view (partially sectional view) showing the
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
アクチュエータＡは、リニアモータ５と、リニアモータ５を駆動する駆動部８０と、駆動部８０及び磁気センサ６４に接続されてリニアモータ５を制御する制御部９０と、を備える。
リニアモータ５は、一方向（Ｘ方向）に細長く伸びるベース１０と、ベース１０に対して摺動自在に設けられたテーブル２０と、からなる。
また、ベース（固定部）１０とテーブル（移動部）２０の間には、一対のリニアガイド５０が設けられ、ベース１０に対してテーブル２０が円滑に摺動可能である。
The actuator A includes a
The
A pair of
ベース１０に対するテーブル２０の位置・速度・加速度は、リニア磁気エンコーダ６０により検出される（図３参照）。リニア磁気エンコーダ６０は、例えば、１μｍ程度の分解能を有している。
リニア磁気エンコーダ（エンコーダ、エンコーダ部）６０は、ベース１０の外側面に取り付けられた磁気スケール６１と、原点用磁石６２と、テーブル２０の下面に取り付けられた磁気センサ６４等とから構成される。
The position / velocity / acceleration of the table 20 with respect to the
The linear magnetic encoder (encoder / encoder unit) 60 includes a
磁気スケール（スケール）６１は、細長い矩形の磁性体からなり、その上面をＮ極とＳ極が交互に一定のピッチ（例えば２ｍｍ）になるように着磁した（所定のパターンが形成された）ものである。
磁気スケール６１は、ベース１０の側壁部１２の外面側（外側面）に、ベース１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って密着配置される。
The magnetic scale (scale) 61 is made of an elongated rectangular magnetic material, and its upper surface is magnetized so that N poles and S poles alternately have a constant pitch (for example, 2 mm) (a predetermined pattern is formed). Is.
The
原点用磁石（原点識別部）６２は、薄くて小さな矩形の磁性体からなり、その厚み方向にＮ極とＳ極を着磁したものである。
原点用磁石６２は、磁気スケール６１の側方に、僅かに隙間を空けて近接配置される。原点用磁石６２は、ベース１０の外側面において、磁気スケール６１の上方側（＋Ｚ方向側）に配置される。原点用磁石６２のＸ方向の取り付け位置は、任意に設定される。
The origin magnet (origin identification part) 62 is made of a thin and small rectangular magnetic body, and is magnetized with N and S poles in the thickness direction.
The
磁気スケール６１には、可撓性マグネットが用いられる。磁気スケール６１は、強い磁力を有する第一シート１と、第一シート１の裏面に溶着された弱い磁力を有する第二シート２の二層構造に形成されたボンド磁石である。第一シート１の表面（上面）にＮ極とＳ極を交互に一定のピッチで長手方向に沿って着磁される。
そして、磁気スケール６１は、ベース１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って固定される。具体的には、裏面側の第二シート２をベース１０の底壁部１１の間に両面テープや接着剤を配置して密着固定する。これにより、表側の第一シート１が磁気スケールとして機能する。
なお、磁気スケール６１は、一層構造であってもよい。
A flexible magnet is used for the
The
The
磁気センサ（センサ本体部）６４は、ＭＲ素子（第一素子）６６とホール素子（第二素子）６７を有する。
磁気センサ６４は、ＭＲ素子６６により磁気スケール６１の磁気を検出し、磁気スケール６１に沿って相対移動することで正弦波信号を出力する。
磁気センサ６４は、ホール素子６７により原点用磁石６２の磁気を検出し、検出信号を出力する。この検出信号が得られた位置は、磁気スケール６１の基準位置（原点）に設定される。
磁気センサ６４（ＭＲ素子６６、ホール素子６７）が検出した信号は、不図示の信号処理部を介して、制御部９０に送られる。そして、制御部９０は磁気センサ６４からの信号に基づいて、駆動部８０に対して位置指令を出す。駆動部８０は、制御部９０からの位置指令に基づいてテーブル２０が指令位置に移動するように、コイル部４０に電流を供給する。このようにして、リニアモータ５の制御が行われる。
The magnetic sensor (sensor main body) 64 has an MR element (first element) 66 and a Hall element (second element) 67.
The
The
Signals detected by the magnetic sensor 64 (
リニアモータ５の制御方法としては、フィードバック制御等が行われる。すなわち、テーブル２０が検出したテーブル２０の位置情報、速度情報、加速度情報を制御部９０に送り、目標値（指令値）との差分を算出し、テーブル２０の位置、速度、加速度が目標値に近づくようにコイル部４０の３つのコイル４１に対する三相交流電流を制御する。
As a control method of the
ベース１０は、細長い矩形の底壁部１１と、この底壁部１１の幅方向（Ｙ方向）の両端に垂直に設けられた一対の側壁部１２とから形成される。ベース１０は、例えば、鉄鋼等の磁性体材料又はアルミニウム等の非磁性体材から形成される。
ベース１０の底壁部１１の上面には、複数のマグネットが配列された磁石部３０が取り付けられる。
また、ベース１０の側壁部１２のそれぞれの上面には、リニアガイド５０の軌道レール５１が一軸方向に沿って配置される。この２本の軌道レール５１は平行に配置され、それぞれ２つの移動ブロック５２が取り付けられる。
The
A
Further, the track rails 51 of the
テーブル２０は、アルミニウム等の非磁性材料からなり、矩形の板状に形成される。
テーブル２０の下面２０ｂの四隅には、リニアガイド５０の移動ブロック５２が取り付けられる。そして、この移動ブロック５２は、上述した２本の軌道レール５１に取り付けられる。すなわち、テーブル２０は、一対のリニアガイド５０により、ベース１０に直線運動可能に支持される。
The table 20 is made of a nonmagnetic material such as aluminum and is formed in a rectangular plate shape.
The moving blocks 52 of the
また、テーブル２０の下面のうち、４つの移動ブロック５２の間には、３つのコイル４１等からなるコイル部４０が吊り下げられる。この３つのコイル４１は三相コイル（電機子）として機能する。
そして、ベース１０に取り付けられた磁石部３０と、テーブル２０に取り付けられたコイル部４０との間には、ギャップｇが設定される。このギャップｇは、テーブル２０が一対のリニアガイド５０によりベース１０に対して直線運動しても一定に維持される。
In addition, a
A gap g is set between the
磁石部３０は、コイル部４０に向けて磁界を発生させるものである。具体的には、磁石部３０は、細長い矩形板状に形成された磁石であり、その表面（上面）がＮ極とＳ極を交互に一定のピッチでベース１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って着磁したものである。
The
磁石部３０は、薄板状の磁石プレート３１と、磁石プレート３１上に一列に並べられる複数の板状の永久磁石３２と、から構成される。永久磁石３２は、保磁力の高いネオジウム磁石などの希土類磁石である。永久磁石３２の表側にはＮ極又はＳ極の一方、裏側には残りの一方が形成される。長手方向にＮ極とＳ極が交互に形成されるように、Ｎ極の永久磁石とＳ極に永久磁石が磁石プレート３１上に交互に並べられる。永久磁石２１は接着などで磁石プレート３１に固定される。
磁石部３０は、ベース１０の長手方向（Ｘ方向）に沿って固定される。具体的には、磁石プレート３１をベース１０の底壁部１１に密着固定する。これにより、永久磁石３２からコイル部４０に向けて磁界を発生させる。
The
The
図４は、コイル部４０を示す斜視図である。
テーブル２０の下面の中央部には、三相コイルとして機能する３つのコイル４１とコア４２からなる電機子としてのコイル部４０が取り付けられる。コア４２の材質は、ケイ素鋼等の磁性体である。コア４２は、三相コイル（コイル４１）に発生する磁界を強める３つの櫛歯４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する。
３つのコイル４１は、コア４２の３つの櫛歯４２ａ，４２ｂ，４２ｃの周囲にそれぞれ巻かれ、Ｕ相コイル４１ａ、Ｖ相コイル４１ｂ、Ｗ相コイル４１ｃとなる。３つのコイル４１は、テーブル２０の移動方向に沿って並べられる。
FIG. 4 is a perspective view showing the
A
The three coils 41 are respectively wound around the three
そして、３つのコイル４１には、１２０度ずつ位相が異なる三相交流電流が流される。
これにより、コイル部４０から進行磁界が発生する。これにより、磁石部３０に発生する磁界との作用により、コイル部４０（テーブル２０）に推力が発生する。
コイル部４０の３つのコイル４１に流れる電流は、駆動部８０によって制御される。
The three coils 41 are supplied with three-phase alternating currents having different phases by 120 degrees.
As a result, a traveling magnetic field is generated from the
The current flowing through the three
図５は、リニアガイド５０の構成を示す斜視図を示す。
リニアガイド５０は、ベース１０の側壁部１２の上面に取り付けられた軌道レール５１を有する。
軌道レール５１には、長手方向に所定のピッチで複数の取付け孔５１ｂが開けられる。
取付け孔５１ｂにボルトを通し、ボルトをベース１０の側壁部１２のねじ孔にねじ込むことによって、軌道レール５１が側壁部１２に固定される。
軌道レール５１には、長手方向に沿ってボール５５が転がる複数条のボール転走溝５１ａが形成される。ボール転走溝５１ａの断面形状は、ボール５５の半径よりも僅かに大きい単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状、または二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状である。
ボール転走溝５１ａは、軌道レール５１の側面だけでなく、軌道レール５１の上面にも形成されている。軌道レール５１の上面にボール転走溝５１ａを形成することで、リニアガイド５０の垂直方向の剛性を高めることができる。
FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the
The
A plurality of mounting
The
A plurality of
The
移動ブロック５２は、軌道レール５１を跨る鞍形状に形成される。移動ブロック５２には、軌道レール５１のボール転走溝５１ａに対向する負荷ボール転走溝５２ａが形成されると共に、負荷ボール転走溝５２ａを含むボール循環路が形成される。
移動ブロック５２の一軸方向の各端面にはエンドプレート５３が取り付けられる。ボール循環経路は、負荷ボール転走溝５２ａと、負荷ボール転走溝５２ａと平行に伸びるボール戻し路５２ｂと、エンドプレート５３に形成されて負荷ボール転走溝５２ａの端部とボール戻し路５２ｂの端部とを接続するＵ字状の方向転換路５３ｃと、から構成され、全体がサーキット状に形成される。
そして、ボール循環経路には複数のボール５５が配列・収容される。
移動ブロック５２には、テーブル２０を取り付けるための取付けねじ５２ｄが加工される。そして、移動ブロック５２は、テーブル２０の下面２０ｂにねじ止めされる。
The moving
An
A plurality of
A mounting
軌道レール５１に対して移動ブロック５２を相対的に移動させると、軌道レール５１のボール転走溝５１ａと移動ブロック５２の負荷ボール転走溝５２ａとの間に介在されたボール５５が転がり運動する。負荷ボール転走溝５２ａの一端まで転がったボール５５は、方向転換路５３ｃに導かれ、ボール戻し路５２ｂ及び反対側の方向転換路５３ｃを経由した後、負荷ボール転走溝５２ａの他端に戻される。軌道レール５１と移動ブロック５２との間にボール５５を介在させることによって、軌道レール５１に対して移動ブロック５２が移動するときの抵抗を低減できる。
When the moving
次に、磁気センサ６４の詳細構成について説明する。
図６は、本発明の実施形態に係る磁気センサ６４の構成を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は側面図である。
図７は、磁気センサ６４の第一設置姿勢を示す図である。図８は、磁気センサ６４の第二設置姿勢を示す図である。図７及び図８は、磁気センサ６４を同一方向から見た図である。
Next, the detailed configuration of the
6A and 6B are diagrams showing the configuration of the
FIG. 7 is a diagram illustrating a first installation posture of the
磁気センサ６４は、薄箱形（薄型直方体形状）のセンサ筐体７０を有している。
センサ筐体７０は、最も面積の大きい一対の面（主面７０ｓ１，７０ｓ２）のうちの一方の面（主面７０ｓ１）に、ＭＲ素子６６を有する。ＭＲ素子６６は、主面７０ｓ１の中央（中心Ｃ）に配置される。
The
The
主面７０ｓ１の四隅のうちの対向する２箇所（隅）には、ホール素子６７（６７ａ，６７ｂ）が配置される。ホール素子６７ａ，６７ｂは、主面７０ｓ１の中心Ｃに対して点対称となる位置に配置される。
Hall elements 67 (67a, 67b) are arranged at two opposing (corner) of the four corners of the main surface 70s1.
センサ筐体７０の長手方向の側面（側面７０ｔ１，７０ｔ２）のうちの一方の面（側面７０ｔ１）には、電源供給及び信号出力用のセンサケーブル６８が接続される（引き出される）。
センサケーブル６８は、側面７０（一つの側面）ｔ１の長手方向の中央に接続される。つまり、センサケーブル６８は、主面７０ｓ１側から見て、中心Ｃを通り側面７０ｔ１，７０ｔ２に直交する中心線ＣＬ上に接続される。そして、センサケーブル６８は、中心線ＣＬに沿って引き出される。
A
The
センサ筐体７０の短手方向の一対の側面（一対の面）７０ｕ１，７０ｕ２には、センサ筐体７０を他の部材に取り付けるための取付用インターフェース７２ａ，７２ｂが設けられる。
取付用インターフェース（取付用部位）７２ａ，７２ｂは、それぞれの側面７０ｕ１，７０ｕ２に形成された一対のネジ穴７３である。取付用インターフェース７２ａ，７２ｂは、主面７０ｓ１側から見て、中心Ｃに対して点対称となる位置に配置される。つまり、側面７０ｕ１に形成された一対のネジ穴７３と側面７０ｕ２に形成された一対のネジ穴７３は、中心Ｃに対して点対称となる位置に形成される。
The pair of side surfaces (a pair of surfaces) 70u1 and 70u2 in the short direction of the
The attachment interfaces (attachment portions) 72a and 72b are a pair of screw holes 73 formed in the respective side surfaces 70u1 and 70u2. The attachment interfaces 72a and 72b are arranged at positions that are point-symmetric with respect to the center C when viewed from the main surface 70s1 side. That is, the pair of screw holes 73 formed in the side surface 70u1 and the pair of screw holes 73 formed in the side surface 70u2 are formed at positions that are point-symmetric with respect to the center C.
磁気センサ６４（センサ筐体７０）は、テーブル２０の下面２０ｂに、センサブラケット７５を介して取り付けられる。
センサブラケット７５は、矩形の板金のうち、向き合う辺側（端部）を同一方向に直角に折り曲げて形成した部材である。折り曲げた部位には、ボルト用貫通孔（不図示）が形成される。
そして、センサブラケット７５は、折り曲げた部位の一方がテーブル２０の下面２０ｂに対してボルト締結により固定され、折り曲げた部位の他方がセンサ筐体７０の側面７０ｕ１，７０ｕ２（取付用インターフェース７２ａ，７２ｂ）に対してボルト締結により固定される。
The magnetic sensor 64 (sensor housing 70) is attached to the
The
In the
図７，図８に示すように、第一設置姿勢及び第二設置姿勢では、センサ筐体７０は、主面７０ｓ１が磁気スケール６１に対して僅かな隙間を空けて平行になるように、テーブル２０に取り付けられる。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the first installation posture and the second installation posture, the
図７に示すように、第一設置姿勢では、センサ筐体７０の側面７０ｕ１がセンサブラケット７５に対してボルト締結により固定される。つまり、取付用インターフェース７２ａを用いて、磁気センサ６４がセンサブラケット７５を介してテーブル２０に取り付けられる。
したがって、第一設置姿勢では、センサ筐体７０の側面７０ｔ１は、テーブル２０の移動方向（磁気スケール６１の長手方向）であるＸ方向のうち、図中左側（−Ｘ方向）を向くことになる。つまり、磁気センサ６４を主面７０ｓ２側から見ると、磁気センサ６４のセンサケーブル６８が図中左側（−Ｘ方向）に向けて引き出される。
As shown in FIG. 7, in the first installation posture, the side surface 70
Therefore, in the first installation posture, the side surface 70t1 of the
一方、図８に示すように、第二設置姿勢では、センサ筐体７０の側面７０ｕ２がセンサブラケット７５に対してボルト締結により固定される。つまり、取付用インターフェース７２ｂを用いて、磁気センサ６４がセンサブラケット７５を介してテーブル２０に取り付けられる。
したがって、第二設置姿勢では、センサ筐体７０の側面７０ｔ１は、テーブル２０の移動方向（磁気スケール６１の長手方向）であるＸ方向のうち、図中右側（＋Ｘ方向）を向くことになる。磁気センサ６４を主面７０ｓ２側から見ると、磁気センサ６４のセンサケーブル６８が図中右側（＋Ｘ方向）に向けて引き出される。
On the other hand, as shown in FIG. 8, in the second installation posture, the side surface 70u2 of the
Therefore, in the second installation posture, the side surface 70t1 of the
このように、磁気センサ６４は、２つの取付用インターフェース７２ａ，７２ｂを有している。２つの取付用インターフェース７２ａ，７２ｂは、センサ筐体７０の中心Ｃに配置されたＭＲ素子６６を基準にして点対称となる位置に配置されている。
このため、図７，図８に示すように、磁気センサ６４の設置姿勢（取り付け方向）が第一設置姿勢，第二設置姿勢のいずれの場合であっても、磁気スケール６１に対するＭＲ素子６６の配置は同一（不変）である。したがって、磁気センサ６４の設置姿勢を変更した場合であっても、センサブラケット７５を代えることなく、磁気センサ６４（ＭＲ素子６６）により磁気スケール６１を良好に検出することができる。
Thus, the
For this reason, as shown in FIGS. 7 and 8, the
また、磁気センサ６４は、２つのホール素子６７（６７ａ，６７ｂ）を有している。２つのホール素子６７ａ，６７ｂは、センサ筐体７０の中心Ｃに対して点対称となる位置に配置されている。
このため、図７，図８に示すように、磁気センサ６４の設置姿勢（取り付け方向）が第一設置姿勢，第二設置姿勢のいずれの場合であっても、原点用磁石６２に対する２つのホール素子６７のＺ方向の配置は同一（不変）であり、いずれか一方のホール素子６７が必ず対向することになる。したがって、磁気センサ６４の設置姿勢を変更した場合であっても、センサブラケット７５を代えることなく、磁気センサ６４（ホール素子６７）により原点用磁石６２を検出することができる。
The
For this reason, as shown in FIGS. 7 and 8, two holes for the
また、磁気センサ６４は、センサケーブル６８が側面７０ｔ１の中央に取り付けられている。このため、図７，図８に示すように、磁気センサ６４の設置姿勢（取り付け方向）が第一設置姿勢，第二設置姿勢のいずれの場合であっても、上下方向（Ｚ方向）におけるセンサケーブル６８の接続位置は同一（不変）である。したがって、磁気センサ６４の設置姿勢を変更した場合であっても、Ｚ方向におけるセンサケーブル６８の引き回しが変わらないので、センサブラケット７５を代えることなく、そのまま使用することができる。
The
図９は、本発明の第二実施形態に係るアクチュエータＢを示す概略図である。図１０は、アクチュエータＢの変形例を示す概略図である。
図１１，図１２は、従来のアクチュエータの例を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an actuator B according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic view showing a modification of the actuator B.
11 and 12 are schematic views showing examples of conventional actuators.
アクチュエータＢは、１つのベース１０に対して２つテーブル１２１，１２２が摺動可能である。テーブル１２１，１２２（第一移動部、第二移動部）は、上述したテーブル２０と同一構成である。
２つのテーブル１２１，１２２には、それぞれ磁気センサ１６４，１６５（第一センサ本体部、第二センサ本体部）が設けられている。磁気センサ１６４，１６５は、上述した磁気センサ６４と同一構成である。
磁気センサ１６４，１６５は、同一形状のセンサブラケット７５（図９において不図示）を介してテーブル１２１，１２２にそれぞれ取り付けられる。
In the actuator B, two tables 121 and 122 can slide with respect to one
The two tables 121 and 122 are provided with
The
磁気センサ１６４，１６５は、ベース１０の外側面に取り付けられた１つ（共通）の磁気スケール６１を検出する。
原点用磁石６２（図９において不図示）は、磁気センサ１６４，１６５に対して一対一に用意してもよいし、１つだけ用意してもよい。
The
The origin magnets 62 (not shown in FIG. 9) may be prepared one-to-one with respect to the
テーブル１２１，１２２とベース１０の間には、磁気センサ１６４，１６５のそれぞれのセンサケーブル６８を別個に収容するケーブルチェーン１３１，１３２がそれぞれ配置される。
ケーブルチェーン１３１，１３２は、センサケーブル６８を収容する部材であって、一端（移動端）がテーブル１２１，１２２に固定され、他端（固定端）がベース１０に固定されて、Ｚ方向に重なるようにＵ字形に折れ曲がっている。そしてテーブル１２１，１２２がベース１０に対して移動すると、ケーブルチェーン１３１，１３２の移動端がテーブル１２１，１２２に伴ってＸ方向に移動して、ケーブルチェーン１３１，１３２の全体がキャタピラ状に動作（移動）する。
なお、図９，図１０では、ケーブルチェーン１３１，１３２の固定端側（ベース１０側）の図示を省略している。
Between the tables 121 and 122 and the
The
9 and 10, illustration of the fixed end side (
上述したように、磁気センサ６４は、センサブラケット７５を代えることなく、設置姿勢（取り付け方向）を、特段の支障もなく、容易に変更（任意に設定）することができる。
このため、アクチュエータＢでは、磁気センサ１６４，１６５のセンサケーブル６８の引き回し（敷設経路）をテーブル１２１，１２２からベース１０に至るまでにおいて任意に設定することができる。つまり、磁気センサ１６４，１６５のセンサケーブル６８の引き回し（敷設経路）の選択の自由度が高い。
As described above, the
Therefore, in the actuator B, the routing (laying path) of the
具体的には、図９，図１０に示すように、２つの磁気センサ１６４，１６５の設置姿勢を異ならせて、ケーブルチェーン１３１，１３２の設置姿勢も異ならせることができる。
そして、ケーブルチェーン１３１，１３２の設置姿勢も異ならせたとしても、ケーブルチェーン１３１，１３２をアクチュエータＢの幅方向において重ねなくても干渉が避けられる。このため、ケーブルチェーン１３１，１３２は、効率的（省スペース）に配置される。
Specifically, as shown in FIGS. 9 and 10, the installation postures of the two
Even if the installation postures of the
一方、従来のアクチュエータにおいては、磁気センサの設置姿勢（取り付け方向）を変更すると、センサブラケットを代える必要がある等の様々な支障が発生する。このため、２つの磁気センサの設置姿勢が同一となるように設置しなければならない。
このため、従来のアクチュエータにおいては、２つの磁気センサのセンサケーブル６８の引き回し（敷設経路）を、テーブル１２１，１２２からベース１０に至るまでにおいて任意に設定できない。つまり、２つの磁気センサのセンサケーブル６８の引き回し（敷設経路）の選択の自由度が殆どない。
したがって、図１１，図１２に示すように、２つのケーブルチェーン１３１，１３２は、干渉を避けるためにアクチュエータ（ベース１０）の幅方向において重なるように配置される。つまり、２つのケーブルチェーン１３１，１３２は、無駄なスペースを有して配置される。
On the other hand, in the conventional actuator, when the installation posture (mounting direction) of the magnetic sensor is changed, various troubles such as the need to replace the sensor bracket occur. For this reason, it is necessary to install the two magnetic sensors so that the installation postures are the same.
For this reason, in the conventional actuator, the routing (laying path) of the
Accordingly, as shown in FIGS. 11 and 12, the two
このように、アクチュエータＢでは、２つの磁気センサ１６４，１６５を用いているものの、センサケーブル６８の引き回し（敷設経路）の選択の自由度が高いので、ケーブルチェーン１３１，１３２等の設置スペースの効率化が容易に図られる。
As described above, although the actuator B uses the two
図１３は、磁気センサの変形例を示す正面図、上面図、底面図及び側面図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は側面図である。
なお、磁気センサ６４と同一の部材等には同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 13 is a front view, a top view, a bottom view, and a side view showing a modification of the magnetic sensor, where (a) is a front view, (b) is a top view, (c) is a bottom view, and (d). Is a side view.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the
磁気センサ（センサ本体部）２６４では、ＭＲ素子６６がセンサ筐体７０の中心Ｃではなく、中心線ＣＬ上に配置される。
また、２つのホール素子６７（６７ａ，６７ｂ）は、中心線ＣＬに対して線対称となる位置に配置される。
さらに、側面７０ｕ１，７０ｕ２に設けられる取付用インターフェース７２ａ，７２ｂも、中心線ＣＬに対して線対称となる位置に配置される。
In the magnetic sensor (sensor body portion) 264, the
The two Hall elements 67 (67a, 67b) are arranged at positions that are line-symmetric with respect to the center line CL.
Furthermore, the attachment interfaces 72a and 72b provided on the side surfaces 70u1 and 70u2 are also arranged at positions that are line-symmetric with respect to the center line CL.
このため、図９，図１０に示すように、磁気センサ６４の設置姿勢（取り付け方向）が第一設置姿勢，第二設置姿勢のいずれの場合であっても、磁気スケール６１に対するＭＲ素子６６のＺ方向の配置は同一（不変）である。したがって、磁気センサ６４の設置姿勢を変更した場合であっても、センサブラケット７５を代えることなく、磁気センサ６４（ＭＲ素子６６）により磁気スケール６１を検出することができる。
For this reason, as shown in FIGS. 9 and 10, the
また、磁気センサ６４の設置姿勢（取り付け方向）が第一設置姿勢，第二設置姿勢のいずれの場合であっても、原点用磁石６２に対する2つのホール素子６７のＺ方向の配置は同一（不変）であり、いずれか一方のホール素子６７が必ず対向する。したがって、磁気センサ６４の設置姿勢を変更した場合であっても、センサブラケット７５を代えることなく、磁気センサ６４（ホール素子６７）により原点用磁石６２を検出することができる。
In addition, the arrangement of the two
上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The operation procedure shown in the above-described embodiment, the various shapes and combinations of the constituent members, and the like are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
磁気センサ６４では、ＭＲ素子６６がセンサ筐体７０の中心Ｃに配置される場合には、２つのホール素子６７及び２つの取付用インターフェース７２を中心Ｃに対して点対称の位置に配置したが、これに限らない。２つのホール素子６７や２つの取付用インターフェース７２を、中心線ＣＬを基準にした線対称の位置に配置してもよい。
In the
磁気センサ２６４では、ＭＲ素子６６がセンサ筐体７０の中心線ＣＬ上に配置される場合には、２つのホール素子６７及び２つの取付用インターフェース７２を中心線ＣＬに対して線対称の位置に配置したが、これに限らない。２つのホール素子６７や２つの取付用インターフェース７２を、中心Ｃを基準にした点対称の位置に配置してもよい。
In the
磁気センサ６４，９５では、２つのホール素子６７（６７ａ，６７ｂ）を設ける場合について説明したが、これに限らない。センサ筐体７０の主面７０ｓ１の複数箇所に、ホール素子６７を取り付ける部位を形成し、この複数箇所の取り付け部位に対して１つのホール素子６７を選択的に配置するようにしてもよい。
In the
取付用インターフェース７２は、一対のネジ穴７３に限らない。ネジ穴７３が３つ以上あってもよい。また、ボルトを挿通する貫通孔などを用いてもよい。
また、取付用インターフェース７２は、側面７０ｕ１，７０ｕ２に限らず、主面７０ｓ１，７０ｓ２や側面７０ｔ１，７０ｔ２に形成してもよい。
また、取付用インターフェースの数は２つに限らない。複数の面に複数の取付用インターフェースを設ける場合であってもよい。
The attachment interface 72 is not limited to the pair of screw holes 73. There may be three or more screw holes 73. Moreover, you may use the through-hole etc. which penetrate a volt | bolt.
Further, the attachment interface 72 is not limited to the side surfaces 70u1 and 70u2, but may be formed on the main surfaces 70s1 and 70s2 and the side surfaces 70t1 and 70t2.
Further, the number of attachment interfaces is not limited to two. A plurality of attachment interfaces may be provided on a plurality of surfaces.
磁気スケール６１及び磁気センサ６４（ＭＲ素子６６、ホール素子６７）を用いる場合に限らず、光学式スケール及び光学式センサを用いる場合であってもよい。
Not only the case where the
５…リニアモータ、 １０…ベース（固定部）、 ２０…テーブル（移動部）、 ３０…磁石部、 ４０…コイル部、 ６０…リニア磁気エンコーダ（エンコーダ、エンコーダ部）、 ６１…磁気スケール（スケール）、 ６２…原点用磁石（原点識別部）、 ６４…磁気センサ（センサ本体部） ６６…ＭＲ素子（第一素子）、 ６７…ホール素子（第二素子）、 ６８…センサケーブル、 ７０…センサ筐体、 ７０ｓ１…主面、 ７０ｔ１…側面（一つの側面）、 ７０ｕ１，７０ｕ２…側面（一対の面）、 ７２ａ，７２ｂ…取付用インターフェース（取付用部位）、 ７５…センサブラケット、 ８０…駆動部、 ９０…制御部、 １２１…テーブル（第一移動部）、 １２２…テーブル（第二移動部）、 １３１，１３２…ケーブルチェーン、 １６４…磁気センサ（第一センサ本体部）、 １６５…磁気センサ（第二センサ本体部）、 ２６４…磁気センサ（センサ本体部）、 Ａ，Ｂ…アクチュエータ、 Ｃ…中心、 ＣＬ…中心線
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記スケールの側方に配置される原点識別部と、
前記スケール及び前記原点識別部に対して対向可能に配置されるセンサ本体部と、
を備えるエンコーダにおいて、
前記センサ本体部は、前記スケールのパターンを読み取る第一素子と前記原点識別部を読み取る２つの第二素子と筐体とを有し、
前記第一素子が前記筐体の中央に配置され、
前記２つの第二素子が前記筐体の中央に対して点対称又は線対称となる位置に配置されることを特徴とするエンコーダ。 A scale on which a predetermined pattern is formed in one direction;
An origin discriminating part disposed on the side of the scale;
A sensor main body arranged to be opposed to the scale and the origin identifying unit;
In an encoder comprising:
The sensor main body has a first element for reading the scale pattern, two second elements for reading the origin identifying part, and a housing.
The first element is disposed in the center of the housing;
The encoder, wherein the two second elements are arranged at positions that are point-symmetric or line-symmetric with respect to the center of the casing.
前記取付用部位が前記筐体の中央に対して点対称となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。 The sensor body is formed with attachment portions for attachment to other members on the pair of surfaces of the housing,
The encoder according to claim 1, wherein the attachment portion is disposed at a position that is point-symmetric with respect to a center of the casing.
前記ケーブルが前記一つの側面の中央に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。 The sensor body is attached to one side surface of the housing with a cable connected to the first element and the second element,
The encoder according to claim 1, wherein the cable is disposed at a center of the one side surface.
複数のコイルを前記磁石部に対向して配列したコイル部と、
前記磁石部の磁界と前記コイルに流れる電流とにより前記磁石部と前記コイル部と相対移動させる駆動部と、
前記磁石部と前記コイル部の相対位置を検出するエンコーダ部と、
前記エンコーダ部からの検出信号に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を備えるアクチュエータにおいて、
前記エンコーダ部として、請求項１から３のいずれか一項に記載のエンコーダを用いることを特徴とするアクチュエータ。 A magnet portion magnetized with N and S poles on the surface;
A coil portion in which a plurality of coils are arranged to face the magnet portion;
A drive unit that moves relative to the magnet unit and the coil unit by a magnetic field of the magnet unit and a current flowing through the coil;
An encoder unit for detecting a relative position of the magnet unit and the coil unit;
A control unit for controlling the drive unit based on a detection signal from the encoder unit;
In an actuator comprising:
An actuator using the encoder according to any one of claims 1 to 3 as the encoder section.
前記第一移動部と前記第二移動部に、前記エンコーダ部のセンサ本体部がそれぞれ設置され、
前記第一移動部に取り付けられた第一センサ本体部と前記第二移動部に取り付けられた第二センサ本体部は、同一形状のブラケットを介して、異なる取り付け姿勢で取り付けられることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。 The moving part having the coil part has a first moving part and a second moving part that are individually movable relative to the fixed part having the magnet part,
The first moving unit and the second moving unit are each provided with a sensor main body of the encoder unit,
The first sensor main body part attached to the first moving part and the second sensor main body part attached to the second moving part are attached in different attachment postures via brackets having the same shape. The actuator according to claim 4.
前記ケーブルチェーンが前記固定部の幅方向において重ならない位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。 Between the first moving part and the second moving part, the cable chain that separately accommodates cables from the first sensor main body part and the second sensor main body part is arranged between the fixed part and the first moving part,
The actuator according to claim 5, wherein the cable chain is disposed at a position where the cable chain does not overlap in the width direction of the fixing portion.
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