JPS63121494A - リニアモ−タ−の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 搬送機器、或いは位置決め機構に於いて用いられている
電気エネルギーを直接直線的機械エネルギーに変換して
推力を得るリニアモーターに於いて、可動子が実際に移
動した方向と移動量を自動的に検出することができるリ
ニアモーターの位置検出装置に関する。

「従来技術」 リニアモーターは、それ自身では可動子の位置を検出す
る機能を有していない。このために位置検出機能を必要
とする場合には、第５図に示す様にリニアスケールの固
定子側（９）と移動子側（８）を、それぞれリニアモー
ターの可動子（１）と固定子（２）に取り付けるか或い
はこの逆の組合わせになるように取り付けることによっ
て目的を果たしている。

「発明が解決しようとする問題点」 第５図の様にリニアモーターにリニアスケールを取り付
けることによって、可動子（１）の位置を検出する方法
は、リニアスケールが比較的高価であるために装置全体
のコストアップの要因となる。更に又大きな慣性を有す
るリニアスケールの固定子側（９）をリニアモーターの
可動子（１）に取り付けて位置検出を行う場合には、リ
ニアモーターに対して余分な推力が要求されることにな
る。

「問題点を解決する手段」 リニアモーターの固定子（以後単に、固定子と称する）
（２）に設けられている凹凸の状態を検出することの出
来る２個或いは２組の検出器を、固定子（２）に於ける
凹凸部のピンチに対して（整数±１／４）倍の間隔でリ
ニアモーターの可動子（以後単に、可動子と称する）（
１）に固定し、これらの検出器が移動する際に通過した
固定子（２）の凹凸状態を感知することによって出力す
る２種類の信号から、可動子（１）の移動した方向と移
動量を検出する。

「実施例」 第１図に本発明の１実施例を示す。第１図に於いて各々
の光学系に於いて発光素子と受光素子の中間点となるＡ
ｏとＢｏとの間隔が、可動子（１）の移動方向に於いて
固定子（２）に於ける凹凸部のピッチに対して（２＋１
／４）倍の間隔で可動子（１）に固定されている。これ
らの各光学系では発光素子（３ａ、　　３　ｂ）より出
力された光が鉄を材料として成る固定子（２）の凸面で
反射された場合には、同一光学系の受光素子（４ａ又は
４ｂ）に入射されるようになっている。

以上の様な構成になっているために可動子（１）が移動
する際に各発光素子（３ａ、　　３　ｂ）より出力され
た光が固定子（２）の凸面を照射した場合は、その反射
光が同じ光学系の受光素子（４ａ又は４ｂ）へ入射さる
。しかし凹面或いはエツジ面を照射した場合にはその反
射光が受光素子（４ａ、４ｂ）へ入射されることがない
。各受光素子（４ａ、４ｂ）より出力される２信号の関
係は、第１図からも明らかな様に可動子（１）が右側に
移動する際に第２受光素子（４ｂ）より出力される信号
は、第１受光素子（４ａ）より出力される　。

信号に比べて一９０°の位相を有している。文通に可動
子（１）が左側に移動する際に第２受光素子（４ｂ）よ
り出力される信号は、第１受光素子（４ａ）より出力さ
れる信号に比べて−２７０”の位相を有していることに
なる。

上記の様な関係に在る第１受光素子（４ａ）及び第２受
光素子（４ｂ）より同時に出力された２つの信号は、第
２図に示す様な回路に入力される。各受光素子（４ａ、
４ｂ）より出力された信号は、個別に波形整形されて矩
形波の状態で信号分離回路（６）へ入力される。この信
号分離回路（６）に於いては、同時に入力された２つの
信号の相対的な位相が９０″であるか或いは２７０”で
あるかによって信号を出力するラインが決定され、この
決定されたラインより２つの矩形波信号のエツジに同期
したパルスが出力される。この信号分離回路（６）の２
つのラインから可動子（１）の移動量に比例して出力さ
れたパルスをアップ・ダウンカウンター（７）によって
カウントすることによって可動子（１）の位置を検出す
ることが可能になる。尚ここで用いられる信号分離回路
（６）は例えば第４図に示すような構成であればよい。

ここで信号分離回路（６）に於いて矩形波のエツジにパ
ルスを同期させて出力するのは、次の様な理由によるも
のである。可動子（１）の移動に際しては始動時には加
速を又停止時には減速を伴うために、２組の光学系が通
過した固定子（２）の凹凸面を感知することによって受
光素子（４ａ、４ｂ）より出力される信号の周期は定ま
った値にならない。即ち可動子（１）の移動量は、移動
に要した時間との間に一定の関係を有するものではなく
受光素子（４ａ、４ｂ）より出力された信号の周波数に
比例する。従って可動子（１）の移動量を検出するため
に、受光素子（４ａ、　　４　ｂ）より出力された信号
の周波数に比例したパルスを得る目的で、矩形波のエツ
ジに同期させたパルスを出力させている。

又２組の光学系の間隔を固定子（２）のピンチに対して
（２＋１／４）倍に設定して（１／４）ピッチのズレを
持たせたのは、以下の様な条件を満たすためである。可
動子（１）の移動方向を検出するためには、可動子（１
）の移動する方向によって、各受光素子（４ａ、　　４
　ｂ）から出力される２つの信号の相対的な位相が異な
ることが必要である。更にこの各受光素子（４ａ、４ｂ
）より出力された信号を波形整形して得た２つの矩形波
のエツジと同期を取られて信号分離回路（６）より出力
されるパルスの数は、矩形波の周波数の４倍となる。こ
れらのパルスの数を可動子（１）の移動量に比例させる
には、４パルスを矩形波の１波長に、つまり１パルスを
矩形波の（１／４）波長に対応させれば良い。そのため
には受光素子（４ａ、４ｂ）より同時に出力される２種
類の信号に於いて、常に（１／４）波長のズレが必要と
なる。従って固定子（２）の凹凸の状態を感知すること
によってその信号を出力する２組の光学系の間隔が固定
子（２）に設けられている凹凸面のピッチに対して（１
／４）だけズレを有していなければならない。

本実施例に於いては２組の光学系が取り付けられている
間隔が、固定子（２）に設けられている凹凸のピッチの
（２＋１／４）倍になっているが、これは必ずしも此の
値である必要はなく凹凸のピッチの（整数±１／４）で
あれば良い。但しく整数−１／４）倍の場合に於いては
、可動子（１）が右方に移動する際に第２受光素子（４
ｂ）より出力される信号は第１受光素子（４ａ）より出
力される信号に対して一２７０’の位相を有することに
成る。又この反対に可動子（１）が左方に移動する場合
に第２受光素子（４ａ）より出力される信号は第１受光
素子（４ａ）より出力される信号に対して一９０″の位
相を有することになる次にタイミングチャートに基づい
て本発明の動作に関する説明を行う。ここで最初に、そ
の中心が（イ）の位置にあった可動子（１）が−時（ロ
）まで移動した後に（ハ）の位置に戻ってきたものと仮
定すると、２組の光学系もそれぞれ可動子（１）と同じ
距離だけ移動することに成る。このために可動子（１）
の中心が（イ）から（ロ）の位置に移動する場合は、２
組の光学系の中心も（Ｘ、）から（Ｘｌ）へ、及び（Ｙ
ｏ）から（ｙ。

）へと移動することになる。この際に各回路に於いて出
力される信号のタイミングチャートが第３図における（
イ）〜（ロ）である。

第１受光素子（４ａ）および第２受光素子（４ｂ）より
発せられた信号は波形整形されてＳ、及びＳ２となり、
信号分離回路（６）へ入力される。これらの信号は、第
３図に示す様に可動子（１）が右方へ移動することから
８２はＳｌに対して一９０度の位相を存している。この
Ｓ、と８２との相対的な位相によって信号分離回路（６
）からパ・ルス信号の出力されるラインが（Ａ）となり
、このライン（Ａ）よりＳｌ及びＳ２のエツジに同期さ
せたパルス信号Ｓ、が出力される。

次に可動子（１）の中心が（ロ）から（ハ）の位置に移
動する場合は、２組の光学系の中心もそれぞれに（Ｘ＋
）から（Ｘ２）へ、及び（Ｙ、）から（Ｙ２）へと移動
することになる。この際に各回路に於いて出力される信
号のタイミングチャートが第３図における（口）〜（ハ
）である。

各受光素子（４ａ、　　４　ｂ）より発せられた信号は
波形整形されてＳｌ及びＳ２となり、信号分離回路（６
）へ入力される。これらの信号は、第３図に示す様に可
動子（１）が左方へ移動することから、Ｓ２はＳ、に対
して一２７０度の位相を有している。このＳｌと８２と
の相対的な位相によって信号分離回路（６）よりパルス
信号の出力されるラインが（Ｂ）となり、このライン（
Ｂ）よリＳＩ及びＳ２のエツジに同期させたパルス信号
Ｓ４が出力される。

つまり可動子（１）が、固定子（２）上を右方に移動し
た時には信号分離回路（６）のライン（Ａ）より移動量
に比例した数のパルス信号Ｓ３が、左方に移動した時に
は信号分離回路（６）のライン（Ｂ）より移動量に比例
した数のパルス信号Ｓ、４が出力される。

以上の様な原理で信号分離回路（６）の（Ａ）、（Ｂ）
２つのラインより出力されたパルス信号Ｓ３．Ｓ４をア
ップ・ダウンカウンター（７）によってカウントするこ
とによって可動子（１）の位置を検出することができる
。

本実施例においては固定子（２）の凹凸状態を光学的な
方法によって検出しているが、この凹凸状態の検出につ
いては光学的な方法に限られるものではない。例えば２
個の磁気検出器を、固定子（２）の長手方向に沿って凹
凸面のピッチに対して（整数±１／４）倍の間隔で、可
動子（１）に固定し、この磁気検出器より出力される信
号から可動子（１）の位置を検出することも可能である
「発明の効果」 リニアモーターの可動子（１）の移動方向に所定の間隔
で固定された２個或いは２組の検出器が、通過した固定
子（２）の凹凸面を感知することによって可動子（１）
の移動方向と移動量を検出することが出来るようになっ
たために、従来の様にリニアスケールをリニアモーター
に付加して可動子（１）の位置を検出する方法と比較し
て、可動子（１）に要求される推力が小さくなるばかり
でなくリニアモーターを用いた搬送機器或いは位置決め
機構のコストダウンが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２組の光学系が固定子に設けられている凹凸面
のピッチの（２＋１／４）倍の間隔で可動子に固定され
ている状態を示す断面図である。 第２図は各受光素子より発せられた信号が入力される回
路のダイヤグラムを示している。第３図は可動子の中心
位置が（イ）から（ロ）更に（ロ）から（ハ）へ移動す
る際に発生する信号のタイミングチャートを示し、第４
図は信号分離回路の一例を示している。第５図は従来の
リニアモーターの位置検出方法としてリニアモーターに
リニアスケールをとり付けた状態を示している。 １；リニアモーターの可動子 ２；リニアモーターの固定子 ３ａ、３ｂ；発光素子 ４ａ；第１受光素子 ４ｂ；第２受光素子 ５；波形整形回路 ６；信号分離回路 ７；アップ・ダウンカウンター ８；リニアスケールの固定子側 ９；リニアスケールの移動子側 Ｓｌ　；第１受光素子より出力され波形整形された信号 Ｓ２　；第２受光素子より出力され波形整形された信号 Ｓ３　；信号分離回路のライン（Ａ）より出力された信
号 Ｓ４　；信号分離回路のライン（Ｂ）より出力された信
号 （イ）；リニアモーターの可動子の初期の中心位置 （ロ）；リニアモーターの可動子の移動方向が変わった
時の可動子の中心位置 （ハ）；リニアモーターの可動子の移動後の中心位置 （Ｘｏ）；第１受光素子を有する光学系の初期の中心位
置 （Ｘ＋）；リニアモーターの可動子の移動方向が変わっ
た時の第１受光素子を有する光学系の中心位置 （Ｘｉ；第１受光素子を有する光学系の移動後の中心位
置 （Ｙｏ）；第２受光素子を有する光学系の初期の中心位
置 （ｙ＋　）；リニアモーターの可動子の移動方向が変わ
った時の第２受光素子を有する光学系の中心位置 （Ｙｚ）；第２受光素子を有する光学系の移動後の中心
位置 第　　５　図 手続補正書（自発）　　　　　　　　　　（１）　　１
昭和６１年１？：、月斜日　　　　リ１１、事件の表示
　　特願昭６１−２６８０３８２、発明の名称　　リニ
アモーターの位置検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ネリマ　　　アサし 住所　　東京都練馬区旭町１丁目３２番１号埼玉県行田
市富士見町１丁目 ６、補正の内容 図面中「第２図」を添付図面「第２図」の通訂正する。 図面中「第４図」を添付図面「第４図」の通訂正する。 以　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、（ａ）、固定子に設けられている凹凸状態を検
   出する２個或いは２組の検出器と、 （ｂ）、上記の２個或いは２組の検出器が、移動方向に
   於いて固定子に設けられている凹凸のピッチに対して（
   整数±１／４）倍の間隔で取り付けられている可動子と
   、 （ｃ）、２個或いは２組の検出器より発せられた各信号
   を個別に波形整形する波形整形回路と、 （ｄ）、波形整形された２信号の相対的な位相によって
   信号を出力するラインを決定しその決定したラインより
   パルス信号を発する信号分離回路と、 （ｅ）、信号分離回路の２つのラインより出力された信
   号を別個にカウントするアップ・ダウンカウンター とから成ることを特徴とするリニアモーターの位置検出
   装置。
2. （２）、発光素子と受光素子の組合せによってリニアモ
   ーターの固定子における凹凸状態を検出することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のリニアモーターの位
   置検出装置。
3. （３）、磁気検出器によってリニアモーターの固定子に
   設けられている凹凸状態を検出することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のリニアモーターの位置検出装
   置。