JP5195188B2 - 回転直動位置検出装置および回転直動位置検出方法 - Google Patents
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本発明の一観点による回転直動位置検出装置は、モータ出力軸1の一端に設けられ回転位置を検出するための回転スケール6と前記回転スケールの外周固定端に設けられた回転検出器7とモータ出力軸1の直動方向の直動位置を検出するための直動スケール8と前記直動スケールの外周固定端に設けられた直動検出器9を備えた回転直動モータの回転直動位置検出装置において、
前記回転スケール6と前記直動スケール8は円柱状で同じ長さdを持ち、モータ出力軸の一端に直列に配置され、全体のスケールは前記回転スケール6と前記直動スケール8の組み合わせを複数組直列に備え、前記回転検出器7は前記回転スケール6の長さdと同じ間隔で2組備え、前記直動検出器9は前記直動スケール8の長さdと同じ間隔で2組備えたことを特徴とするものである。
また、この回転直動位置検出装置は、前記2組の回転検出器7は、前記回転スケール6に対して、位相が90度ずれた信号を得るための回転A相検出器711,721および回転B相検出器712,722と、前記回転A相検出器711,721および前記B相検出器712,722のおのおのの出力信号に対して180度位相のずれた信号を出力する回転/A相検出器713,723および回転/B相検出器714,724からなり、前記2組の直動検出器9は、前記直動スケール8に対して、位相が90度ずれた信号を得るための直動A相検出器911、921および直動B相検出器912,922と、前記直動A相検出器911,921および前記直動B相検出器912.922のおのおのの出力信号に対して180度位相のずれた信号を出力する直動/A相検出器913,923および、直動/B相検出器914、924を備えてもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、交互に配置された前記回転スケール6と前記直動スケール8の組み合わせを2組備えてもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、前記回転検出器7および前記直動検出器9のB相検出器1011,1021を1つの素子で共用してもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、前記回転検出器7および前記直動検出器9のA相検出器を1つの素子で共用してもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、前記回転スケール6と前記直動スケールをN極とS極が一定間隔で磁化された永久磁石により形成するとともに、前記回転検出器7および前記直動検出器9が磁気式検出器からなってもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、前記回転スケール6と前記直動スケール8を凹凸の形状もしくは滑らかな山谷形状を設けた軟磁性材により形成すると共に、前記回転検出器7および前記直動検出器9がインダクタンス変化を検出するレゾルバ式検出器からなってもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、前記回転スケール6と前記直動スケール8を凹凸の形状もしくは明暗の印刷パターンにより形成するとともに、前記回転検出器7および前記直動検出器9が光学式検出器からなってもよい。
また、この回転直動位置検出装置は、1組目の前記回転検出器のA相検出器711の出力Vθ1a、/A相検出器713の出力Vθ1/a、B相検出器712の出力Vθ1b、/B相検出器714の出力Vθ1/bを求め、2組目の前記回転位置検出器のA相検出器721の出力Vθ2a、/A相検出器723の出力Vθ2/a、B相検出器722の出力Vθ2b、/B相検出器724の出力Vθ2/bを求め、これら出力信号から演算により回転方向の回転位置θを求めてもよい。
また、本発明の他の観点による回転直動位置検出方法は、上記回転直動位置検出装置を使用して、1組目の前記直動検出器の直動A相検出器911の出力VZ1a、直動/A相検出器913の出力VZ1/a、直動B相検出器912の出力VZ1b、直動/B相検出器914の出力VZ1/bを求め、2組目の前記直動検出器の直動A相検出器921の出力VZ2a、直動/A相検出器923の出力VZ2/a、直動B相検出器922の出力VZ2b、直動/B相検出器924の出力VZ2/bを求め、これら出力信号から演算により直動方向の直動位置Zを求めることを特徴とするものである。
また、本発明の更に他の観点による回転直動位置検出方法は、上記回転直動位置検出装置を使用して、1組目の前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ1a、回転/A相検出器の出力Vθ1/a、回転B相検出器の出力Vθ1b、回転/B相検出器の出力をVθ1/b、を求め、2組目の前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ2a、回転/A相検出器の出力Vθ2a、回転B相検出器の出力Vθ2b、回転/B相検出器の出力Vθ2/bを求め、前記出力信号から演算により回転位置θを、次に1組目の前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ1a、直動/A相検出器の出力VZ1/a、直動B相検出器の出力VZ1b、直動/B相検出器の出力VZ1/bを求め、2組目の前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ2a、直動/A相検出器の出力VZ2/a、直動B相検出器の出力VZ2b、直動/B相検出器の出力VZ2/bを求め、これら出力信号から演算により直動方向の直動位置Zを求めることを特徴とするものである。
また、本発明の更に他の観点による回転直動位置検出方法は、上記回転直動位置検出装置を使用して、1組目の、前記回転検出器の回転A相検出器711の出力Vθ1a、回転/A相検出器713の出力Vθ1/a、前記直動検出器の直動A相検出器911の出力VZ1a、直動/A相検出器913の出力VZ1/a、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転B相検出器1011の出力VθZ1b、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転/B相検出器1012の出力VθZ1/bを求め、次に2組目の前記回転検出器の回転A相検出器721の出力Vθ2a、回転/A相検出器723の出力Vθ2/a、前記直動検出器の直動A相検出器921の出力VZ2a、直動/A相検出器923の出力VZ2/a、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転B相検出器1021の出力VθZ2b、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転/B相検出器1022の出力VθZ2/bを求め、これら出力信号から演算により回転方向の回転位置θおよび直動方向の直動位置Zを求めることを特徴とするものである。
また、この回転直動位置検出装置及び回転直動位置検出方法によると、回転検出器と直動検出器のB相検出器と/B相検出器もしくはA相検出器と/A相検出器を共用するため、回転検出器と直動検出器の検出素子数を減らすことができる。
また、この回転直動位置検出装置及び回転直動位置検出方法によると、検出手段が磁気式やレゾルバであるので、周囲温度が高い用途やオイルミスト雰囲気中でも使用することができる。
また、この回転直動位置検出装置及び回転直動位置検出方法によると、精密に刻まれた目盛を光学式検出手段を用いているので高精度な角度と位置を検出することができる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールa61の磁界変化のみが反映されることになる。また、直動A相検出器1a 911の出力VZ1aと直動/A相検出器1/a913の出力VZ1/aの磁界強度は同じ強度で極性が逆となるので、VZ1a+VZ1/a=0となる。同様の理由で、直動B相検出器1b 912の出力VZ1bと直動/B相検出器1/b 914の出力VZ1/bの磁界強度は同じ強度で極性が逆となるので、VZ1b+VZ1/b=0となり、図5(1)の位置での直動位置Zは式(2)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールa81の磁界変化のみを検出することになる。ここで、上記式中のVZ2a+VZ2/aとVZ2b+VZ2/bの値は、近傍の回転スケールa61の磁界の影響を受けるが、VZ2aとVZ2/a、もしくはVZ2bとVZ2/bへの回転スケールa61の磁界強度は、同じ強度で極性が逆となるので、キャンセルされ直動位置Zの算出には影響をおよばさない。
となる。このように、回転位置θは回転スケールa61の磁界変化のみが反映されることになる。また、直動B相検出器1b 912の出力VZ1bと直動/B相検出器1/b914の出力VZ1/bの磁界強度は同じ強度で極性が逆となるので、VZ1b+VZ1/b=0、VZ2a+VZ2/a=0となり、図5(2)の位置での直動位置Zは式(2)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールa 81の磁界変化のみが反映されることになる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールb 62の磁界変化のみが反映されることになる。また、VZ2a+VZ2/a=0、VZ2b+VZ2/b=0となり、直動位置Zは式(2)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールa81の磁界変化のみが反映されることになる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールb62の磁界変化のみが反映されることになる。また、VZ1a+VZ1/a=0、VZ1b+VZ1/b=0となり、直動位置Zは式(2)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールb 82の磁界変化のみが反映されることになる。
となる。このように、回転スケール6と直動スケール8の組み合わせの積層数を増やすことで、回転スケール6と直動スケール8の組み合わせの2組分の長さL2’を短く構成することが可能となる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールa 61の磁界変化のみが反映されることになる。また、VZ1aとVZ1/aの磁界強度は同じ強度で極性が逆となるので、VZ1a+VZ1/a=0となる。同様の理由で、VθZ1b+VθZ1/b=0となり、図5(1)の位置での直動位置Zは式(4)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールa 81の磁界変化のみを検出することになる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールa 61の磁界変化のみが反映されることになる。また、VθZ1b+VθZ1/b=0、VZ2a+VZ2/a=0となり、図5(2)の位置での直動位置Zは式(4)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールa 81の磁界変化のみが反映されることになる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールb 62の磁界変化のみが反映されることになる。また、VZ2a+VZ2/a=0、VθZ2b+VθZ2/b=0となり、直動位置Zは式(4)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールa 81の磁界変化のみが反映されることになる。
となる。このように、回転位置θは回転スケールb 62の磁界変化のみが反映されることになる。また、VZ1a+VZ1/a=0、VθZ1b+VθZ1/b=0となり、直動位置Zは式(4)より、
となる。このように、直動位置Zは直動スケールb 82の磁界変化のみが反映されることになる。
2 モータフレーム
3 検出器フレーム
4 回転軸受
5 直動軸受
51 直動軸受インナーレース
52 直動軸受アウターレース
6 回転スケール
6a 回転スケール
6b 回転スケール
61 回転スケールa
62 回転スケールb
63 回転スケールc
64 回転スケールd
65 回転スケールe
66 回転スケールf
7 回転検出器
7a 回転検出器
7b 回転検出器
711 回転A相検出器1a
712 回転B相検出器1b
713 回転/A相検出器1/a
714 回転/B相検出器1/b
721 回転A相検出器2a
722 回転B相検出器2b
723 回転/A相検出器2/a
724 回転/B相検出器2/b
8 直動スケール
8a 直動スケール
8b 直動スケール
81 直動スケールa
82 直動スケールb
83 直動スケールc
84 直動スケールd
85 直動スケールe
86 直動スケールf
9 直動検出器
9a 直動検出器
9b 直動検出器
911 直動A相検出器1a
912 直動B相検出器1b
913 直動/A相検出器1/a
914 直動/B相検出器1/b
921 直動A相検出器2a
922 直動B相検出器2b
923 直動/A相検出器2/a
924 直動/B相検出器2/b
10 回転直動検出器
1011 回転直動B相検出器1b
1012 回転直動B相検出器1/b
1021 回転直動B相検出器2b
1022 回転直動B相検出器2/b
Claims (12)
- モータ出力軸の一端に接続され、該モータ出力軸と同一の軸を中心とした円柱状に延長形成されたスケールと、
前記スケールに対向して固定配置され、前記モータ出力軸の回転方向の回転位置及び直動方向の直動位置を検出する検出器と、
を備え、
前記スケールは、前記軸に沿って、長さが同一で交互に配置された2以上の回転スケール及び2以上の直動スケールを有し、
前記検出器は、
前記回転スケールの長さと同一の間隔で前記軸に沿って配置され、それぞれ前記回転スケールから前記回転位置を検出する2組の回転検出器と、
前記直動スケールの長さと同一の間隔で前記軸に沿って配置され、それぞれ前記直動スケールから前記直動位置を検出する2組の直動検出器と
を有する、回転直動位置検出装置。 - 2組の前記回転検出器のそれぞれの組は、
前記回転スケールに対して、位相が90度ずれた信号を得るための回転A相検出器および回転B相検出器と、
前記回転A相検出器および前記回転B相検出器のおのおのの出力信号に対して180度位相のずれた信号を出力する回転/A相検出器および回転/B相検出器と、
を有し、
2組の前記直動検出器のぞれぞれの組は、
前記直動スケールに対して、位相が90度ずれた信号を得るための直動A相検出器および直動B相検出器と、
前記直動A相検出器および前記直動B相検出器のおのおのの出力信号に対して180度位相のずれた信号を出力する直動/A相検出器および直動/B相検出器と、
を有する、請求項1記載の回転直動位置検出装置。 - 前記回転検出器および前記直動検出器のB相検出器を1つの素子で共用する、請求項2記載の回転直動位置検出装置。
- 前記回転検出器および前記直動検出器のA相検出器を1つの素子で共用する、請求項2又は3に記載の回転直動位置検出装置。
- 前記回転スケールおよび前記直動スケールは、N極とS極が一定間隔で磁化された永久磁石により形成され、
前記回転検出器および前記直動検出器は、磁気式検出器からなる、請求項1〜4のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置。 - 前記回転スケールおよび前記直動スケールは、凹凸の形状もしくは滑らかな山谷形状を設けた軟磁性材により形成され、
前記回転検出器および前記直動検出器は、インダクタンス変化を検出するレゾルバ式検出器からなる、請求項1〜4のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置。 - 前記回転スケールおよび前記直動スケールは、凹凸の形状もしくは明暗の印刷パターンにより形成され、
前記回転検出器および前記直動検出器は、光学式検出器からなる、請求項1〜4のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置。 - 交互に配置された前記回転スケールと前記直動スケールの組み合わせを2組備えている、請求項1〜7のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置を使用して、
1組目の前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ1a、回転/A相検出器の出力Vθ1/a、回転B相検出器の出力Vθ1b、回転/B相検出器の出力Vθ1/bを求め、
2組目の前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ2a、回転/A相検出器の出力Vθ2/a、回転B相検出器の出力Vθ2b、回転/B相検出器の出力Vθ2/bを求め、
これら出力信号から演算により回転方向の回転位置θを求める、回転位置検出方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置を使用して、
1組目の前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ1a、直動/A相検出器の出力VZ1/a、直動B相検出器の出力VZ1b、直動/B相検出器の出力VZ1/bを求め、
2組目の前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ2a、直動/A相検出器の出力VZ2/a、直動B相検出器の出力VZ2b、直動/B相検出器の出力VZ2/bを求め、
これら出力信号から演算により直動方向の直動位置Zを求める、直動位置検出方法。 - 請求項1〜8のいずれか1項記載の回転直動位置検出装置を使用して、
1組目の前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ1a、回転/A相検出器の出力Vθ1/a、回転B相検出器の出力Vθ1b、回転/B相検出器の出力Vθ1/bを求め、
2組目の前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ2a、回転/A相検出器の出力Vθ2/a、回転B相検出器の出力Vθ2b、回転/B相検出器の出力Vθ2/bを求め、
これら出力信号から演算により回転方向の回転位置θを求め、
1組目の前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ1a、直動/A相検出器の出力VZ1/a、直動B相検出器の出力VZ1b、直動/B相検出器の出力VZ1/bを求め、
2組目の前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ2a、直動/A相検出器の出力VZ2/a、直動B相検出器の出力VZ2b、直動/B相検出器の出力VZ2/bを求め、
これら出力信号から演算により直動方向の直動位置Zを求める、回転直動位置検出方法。 - 請求項3記載の回転直動位置検出装置を使用して、
1組目の、前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ1a、回転/A相検出器の出力Vθ1/a、前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ1a、直動/A相検出器の出力VZ1/a、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転B相検出器の出力VθZ1b、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転/B相検出器の出力VθZ1/bを求め、
2組目の、前記回転検出器の回転A相検出器の出力Vθ2a、回転/A相検出器の出力Vθ2/a、前記直動検出器の直動A相検出器の出力VZ2a、直動/A相検出器の出力VZ2/a、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転B相検出器の出力VθZ2b、前記回転検出器および前記直動検出器で共用の直動回転/B相検出器の出力VθZ2/bを求め、
これら出力信号から演算により回転方向の回転位置θおよび直動方向の直動位置Zを求める、回転直動位置検出方法。
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