JP2001208503A - リニアアクチュエータの絶対位置検出装置 - Google Patents

リニアアクチュエータの絶対位置検出装置

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JP2001208503A JP2000015440A JP2000015440A JP2001208503A JP 2001208503 A JP2001208503 A JP 2001208503A JP 2000015440 A JP2000015440 A JP 2000015440A JP 2000015440 A JP2000015440 A JP 2000015440A JP 2001208503 A JP2001208503 A JP 2001208503A
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善規 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアアクチュエータの長ストローク範囲で
の絶対リニア位置を検出可能な廉価な絶対位置検出装置
を提案すること。 【解決手段】 絶対位置検出装置１０では、リニアアク
チュエータ１のモータ出力軸２ａに取り付けられている
ロータリエンコーダ５の出力からモータ１回転毎の絶対
回転位置を表わす回転アブソリュート信号Ａを得る。ま
た、リニアアクチュエータ１の出力軸３に取り付けた磁
気誘導型センサからなるリニアアブソリュートセンサ６
の出力から、出力軸３の軸線方向３ａの検出１ピッチ毎
の絶対リニア位置を表わすリニアアブソリュート信号Ｂ
を得る。モータ１回転毎の出力軸３の移動距離Ｌｐと、
リニアアブソリュートセンサの検出ピッチＳｐとが異な
る値に設定されているので、ａＬｐ＝ｂＳｐを満たすま
での間は、出力軸３の移動位置毎に現れるアブソリュー
ト信号Ａ、Ｂの組み合わせとして同一のものが発生しな
い。よって、これらの信号の組み合わせに基づき、長ス
トローク範囲での絶対リニア位置検出が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリニアアクチュエー
タの軸線方向の絶対位置を検出する絶対位置検出装置に
関し、特に、簡単な構成で、長ストローク範囲に亘り絶
対位置を検出可能な絶対位置検出装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】リニアアクチュエータの軸位置を絶対検
出する方法としては、リニアアブソリュートセンサをア
クチュエータ軸に取り付ける方法、およびボールねじが
形成されているアクチュエータ回転軸にマルチターン型
の回転アブソリュートセンサを取り付ける方法が知られ
ている。
【０００３】ここで、一般的なリニアアクチュエータ
は、本発明の実施例を示す図１に示す構成となってい
る。この図に示すように、リニアアクチュエータ１は、
モータ２と、出力軸３と、モータ２の出力回転を出力軸
３の直線運動に変換する変換機構４とを有している。変
換機構４は、モータ出力軸２ａに連結されたボールねじ
４１と、出力軸３の中心を貫通する状態に形成したボー
ルナット４２と、出力軸３を軸線方向３ａにのみ移動可
能に支持しているスプライン４３から構成されている。
【０００４】かかる構成のリニアアクチュエータ１の出
力軸３の絶対リニア位置を検出するために前者のリニア
アブソリュートセンサを用いる方法では、アクチュエー
タ出力軸３にリニアエンコーダを取り付ける構成とされ
る。
【０００５】この場合、リニアアブソリュートセンサと
して磁気誘導型センサを用いることができる。磁気誘導
型センサは、検出１ピッチの範囲内で絶対位置検出が可
能であり、回転型および直動型の双方に適用できる。
【０００６】図２には、磁気誘導型センサをリニアアク
チュエータ１の出力軸３に組み込んだ場合の例を示して
ある。この図に示すように、磁気誘導型センサ６は、ア
クチュエータ出力軸３において軸線方向３ａに沿って一
定のピッチで形成された磁気パターン６１と、その周囲
を取り囲む状態に配置した検出コイル６２を備えてい
る。この場合、検出の１ピッチは磁気パターン６１の１
ピッチに相当し、この１ピッチ間では軸線方向の絶対位
置を検出できる。一般にその分解能は１５ないし１６ビ
ットであるので、例えば、１ピッチを１６ｍｍとする
と、約０．２５ないし０．５ミクロンの分解能を実現で
きる。
【０００７】これに対して、リニアアクチュエータ１の
出力軸３の絶対リニア位置を検出するために後者の回転
アブソリュートセンサを用いる方法では、モータ２の出
力軸２ａに取り付けられているモータ用エンコーダ５に
マルチターン型のアブソリュートセンサを取り付ける構
成とされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リニア
アブソリュートセンサを用いる方法では、その分解能を
高めるとそれに比例して測定距離が短くなってしまう。
また、高分解能で測定距離が長い（長ストローク型の）
リニアアブソリュートセンサは一般に極めて高価なもの
になってしまう。
【０００９】ここで、リニアアブソリュートセンサとし
て磁気誘導型センサを用いる場合において、長い距離間
で絶対位置を検出したい場合には、検出ピッチが何ピッ
チ目であるのかを検出すればよい。通常は、検出コイル
の出力信号に基づき、何ピッチ目であるかをカウンタに
よりカウントし、カウント値をバッテリバックアップ型
のメモリに常に記憶保持するようにしている。しかしな
がら、かかる構成は、測定の信頼性がバッテリの信頼性
に依存するので好ましくなく、また、バッテリやカウン
タを付設する必要があるので価格も高くなってしまう。
【００１０】一方、後者の回転アブソリュートセンサを
用いる方法では、リニア型に比べてセンサ寸法が大き
く、また、変換機構を構成しているボールねじのバック
ラッシに起因した測定誤差が不可避的に発生してしま
う。
【００１１】本発明の課題は、このような従来における
長ストロークに亘り絶対位置を検出可能なリニアアクチ
ュエータの絶対位置検出装置の問題点に着目し、簡単な
構成で、しかも廉価に、長ストロークに亘る絶対位置検
出を行うことのできるリニアアクチュエータの絶対位置
検出装置を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のリニアアクチュ
エータの絶対位置検出装置では、リニアアクチュエータ
の駆動源であるモータ出力軸に取り付けられているエン
コーダに着目し、このエンコーダのエンコード出力と、
アクチュエータ出力軸に取り付けたリニアアブソリュー
トセンサの出力とを利用することにより、長ストローク
範囲、好ましくは全ストローク範囲での絶対位置検出を
可能にしている。勿論、モータ出力軸に新たに１回転毎
の絶対回転位置を検出可能な回転アブソリュートセンサ
を取付け、ここから得られる出力を利用することも可能
である。
【００１３】詳細に説明すると、本発明は、モータと、
出力軸と、前記モータの出力回転を前記出力軸の直線運
動に変換する変換機構とを有するリニアアクチュエータ
の絶対リニア位置を検出する絶対位置検出装置におい
て、前記モータ１回転毎の絶対回転位置を検出する回転
アブソリュートセンサと、前記出力軸の一定の移動範囲
内での絶対リニア位置を検出するリニアアブソリュート
センサと、前記回転アブソリュートセンサの出力および
前記リニアアブソリュートセンサの出力の組み合わせに
基づき、前記出力軸の絶対リニア位置を算出する絶対位
置算出手段とを有し、前記リニアアブソリュートセンサ
による絶対リニア位置を検出可能な前記出力軸の移動範
囲が、前記変換機構によるモータ１回転当たりの前記出
力軸の移動距離とは異なる値に設定されていることを特
徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、図１ないし図３を参照し
て、本発明を適用したリニアアクチュエータの絶対位置
検出装置の実施例を説明する。
【００１５】図１には、本例のリニアアクチュエータの
絶対位置検出装置の概略構成を示してある。リニアアク
チュエータ１は、前述したように、モータ２と、出力軸
３と、モータ２の出力回転を出力軸３の直線運動に変換
する変換機構４とを有しており、本例の変換機構４は、
モータ出力軸２ａに連結されたボールねじ４１と、出力
軸３の中心を貫通する状態に形成したボールナット４２
と、出力軸３を軸線方向３ａにのみ移動可能に支持して
いるスプライン４３から構成されている。
【００１６】また、マイクロコンピュータを中心に構成
される駆動制御回路７を備えており、この駆動制御回路
７は、外部指令に基づきモータ２を駆動して、出力軸３
を目標位置に移動させる制御を行う。出力軸３の移動制
御は、絶対位置検出装置１０から得られる出力軸３の絶
対リニア位置情報３Ｓに基づきフィードバック制御によ
り行われる。
【００１７】絶対位置検出装置１０は、モータ２に取り
付けられているロータリエンコーダ５からの出力信号
と、出力軸３に取り付けた磁気誘導型のリニアアブソリ
ュートセンサ６（図２参照）からの信号に基づき、出力
軸３の軸線方向３ａにおける絶対リニア位置を算出し、
算出した絶対リニア位置情報３Ｓを駆動制御回路７に供
給する。
【００１８】図３を参照して、絶対位置検出装置１０に
おける絶対リニア位置の算出方法を説明する。図３
（ａ）は、モータ出力軸２ａに取り付けられているロー
タリエンコーダ５から得られる出力に基づき得られるモ
ータ１回転毎の絶対回転位置を示す回転アブソリュート
信号Ａである。図３（ｂ）は、アクチュエータ出力軸３
に取り付けたリニアアブソリュートセンサ６の出力に基
づき得られるリニアストローク１ビッチ毎の絶対リニア
位置を示すアブソリュート信号である。これらの信号
Ａ、Ｂは、各センサ５、６からの出力信号に基づき、絶
対位置検出装置１０に組み込まれている信号処理回路
（図示せず）において生成される。
【００１９】モータ２の１回転毎に、ボールねじ４１の
リードピッチに従った移動量でアクチュエータ出力軸３
は軸線方向に往復直線運動する。ここで、モータ１回転
毎の絶対回転位置を示す回転アブソリュート信号Ａと、
リニアストローク１ピッチ毎の絶対リニア位置を示すリ
ニアアブソリュート信号Ｂの組み合わせについて考察す
る。
【００２０】この場合、モータ１回転毎の出力軸３の移
動量をＬｐとし、リニアアブソリュートセンサによる検
出ピッチ（リニアストローク１ピッチ）をＳｐとする
と、 Ｌｐ≠Ｓｐ であれば、２つの信号Ａ、Ｂを組み合わせると、 ａＬｐ＝ｂＳｐ （ａ，ｂは任意の係数） になるまでの間の移動区間においては、出力軸３が移動
しても、両方の信号Ａ、Ｂの組み合わせが同一となる移
動地点は発生しない。
【００２１】従って、係数ａ、ｂが十分に大きな値であ
れば、２つの信号の組み合わせに基づき、長ストローク
に亘り、出力軸の軸線方向の絶対位置を検出可能なリニ
アアブソリュートセンサを実現できる。
【００２２】特に、本例では、モータ１回転毎の絶対回
転位置を、通常モータに取り付けられているロータリエ
ンコーダ５を利用して取得しているので、当該絶対回転
位置を検出するためのセンサを別途、取り付ける必要が
ない。よって、リニアアクチュエータの寸法増加を抑制
でき、また、その価格高騰も抑制できるので好ましい。 （その他の実施の形態）上記の例では、変換機構はボー
ルねじを備えた構成であるが、これ以外の変換機構を備
えたリニアアクチュエータに対しても本発明を同様に適
用可能なことは勿論である。
【００２３】また、モータ１回転毎の絶対回転位置を検
出するセンサは、上記例のロータリエンコーダに限定さ
れるものではなく、その他の形式の回転位置検出用のセ
ンサであってもよい。同様に、リニアアブソリュートセ
ンサも磁気誘導型センサに限定されるものではなく、そ
れ以外の検出方式のセンサであってもいい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリニアア
クチュエータの絶対位置検出装置では、リニアアクチュ
エータのモータ出力軸に取り付けたエンコーダから得ら
れるモータ１回転毎の絶対回転位置を表わす回転アブソ
リュート信号と、アクチュエータ出力軸に取り付けたリ
ニアアブソリュートセンサから得られるその軸線方向の
検出１ピッチ毎の絶対位置を表わすリニアアブソリュー
ト信号との組み合わせに基づき、リニアアクチュエータ
出力軸の絶対リニア位置を検出するようにしている。
【００２５】従って、本発明によれば、簡単な構成で、
価格高騰を招くことなく、リニアアクチュエータの長ス
トローク範囲での絶対リニア位置を検出可能である。
【００２６】特に、モータ１回転毎の絶対回転位置を、
モータに搭載されているモータ制御用のエンコーダ出力
を利用して取得している場合には、従来のリニアアブソ
リュートセンサが備わっているリニアアクチュエータに
対して、センサを別途追加することなく、長ストローク
範囲での絶対リニア位置検出を行うことができるので、
装置構成を小型にでき、また、廉価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したリニアアクチュエータの絶対
位置検出装置を示す概略構成図である。
【図２】リニアアクチュエータの出力軸に組み込まれた
磁気誘導型センサを示す説明図である。
【図３】本発明による絶対位置の検出原理を説明するた
めの信号波形図である。
【符号の説明】
１ リニアアクチュエータ ２ モータ ２ａ モータ出力軸 ３ アクチュエータ出力軸 ４ 変換機構 ４１ ボールねじ ５ ロータリエンコーダ ６ 磁気誘導型センサ（リニアアブソリュートセン
サ） ７ 駆動制御回路 １０ 絶対位置検出装置
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA30 DA05 DD08 EA02 EA03 GA01 JA08 JA10 KA01 KA03 2F077 AA28 CC02 FF03 NN06 NN19 NN24 PP06 QQ17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータと、出力軸と、前記モータの出力
    回転を前記出力軸の直線運動に変換する変換機構とを有
    するリニアアクチュエータの絶対リニア位置を検出する
    絶対位置検出装置において、 前記モータ１回転毎の絶対回転位置を検出する回転アブ
    ソリュートセンサと、前記出力軸の一定の移動範囲内で
    の絶対リニア位置を検出するリニアアブソリュートセン
    サと、 前記回転アブソリュートセンサの出力および前記リニア
    アブソリュートセンサの出力の組み合わせに基づき、前
    記出力軸の絶対リニア位置を算出する絶対位置算出手段
    とを有し、 前記リニアアブソリュートセンサによる絶対リニア位置
    を検出可能な前記出力軸の移動範囲は、前記変換機構に
    よるモータ１回転当たりの前記出力軸の移動距離とは異
    なる値に設定されていることを特徴とするリニアアクチ
    ュエータの絶対位置検出装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記回転アブソリュートセンサは、前記モータ出力軸に
    取り付けられたモータ制御用のエンコーダであることを
    特徴とするリニアアクチュエータの絶対位置検出装置。
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