JP2002310606A

JP2002310606A - 位置検出方法および位置検出装置

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Publication number: JP2002310606A
Application number: JP2001121644A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Tamai; 博文玉井
Original assignee: MASSURU KK
Current assignee: MASSURU KK
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: JP4660719B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成にもかかわらず検出精度が向上さ
れてなる位置検出方法および位置検出装置を提供する。【解決手段】駆動軸に沿って移動させられる被駆動体
の位置検出を、前記被駆動体の移動に伴って、一方のｓ
ｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対と、他方のｓｉｎ信号お
よびｃｏｓ信号の対との周波数が同被駆動体の移動範囲
において１異なるようにしてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信
号の対を２組生成させ、前記２組のｓｉｎ信号およびｃ
ｏｓ信号の対から１対のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を
合成し、得られた合成ｓｉｎ信号および合成ｃｏｓ信号
から合成ｔａｎ信号を生成し、その合成ｔａｎ信号に基
づいて被駆動体の絶対位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は位置検出方法および
位置検出装置に関する。さらに詳しくは、簡易な構成に
もかかわらず検出精度が向上されてなるリニア駆動にお
ける位置検出方法および位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スライドテーブルなどの被駆
動部材を直線運動、つまりリニア駆動させる１軸ガイド
ユニットとして、高価なリニアモータではなく回転型モ
ータを用い、その回転出力を例えばボールねじにより直
線駆動力に変換する方式のガイドユニットが用いられて
いる。このような回転型モータを用いたガイドユニット
には、被駆動部材の位置・速度を制御するために、被駆
動部材の位置をリニアスケールにより直接的に検出し、
この検出結果に基づきモータを制御するいわゆるフルク
ローズド制御の他、モータの回転位置をロータリエンコ
ーダにより検出し、この検出信号を用いて被駆動部材の
位置を間接的に検出するいわゆるセミクローズド制御に
よるものが多い。

【０００３】これは、高精度なリニアスケールが非常に
高価であるため、被駆動部材の位置を直接的に検出する
ものとした場合、その検出機構が非常に高価なものにな
ってしまうという理由による。そこで、検出機構の安価
なセミクローズド制御によることが多いが、この場合に
は制御精度がボールねじなどの駆動機構の精度に直接的
に依存することになる。

【０００４】ところが、高精度なボールねじは高価であ
り、したがってセミクローズド制御で高精度な位置制御
を実現しようとすると、駆動機構が高価になってしまう
という問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、簡易な構成にも
かかわらず検出精度が向上されてなる位置検出方法およ
び位置検出装置を提供することを主たる目的とし、その
位置検出方法を用いた駆動方法およびその位置検出装置
を用いた駆動装置を提供することも目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１形態たる位
置検出方法は、駆動軸に沿って移動させられる被駆動体
の位置検出方法であって、前記被駆動体の移動に伴っ
て、一方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対と、他方の
ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対との周波数が同被駆動
体の移動範囲において１異なるようにしてｓｉｎ信号お
よびｃｏｓ信号の対を２組生成させ、前記２組のｓｉｎ
信号およびｃｏｓ信号の対から１対のｓｉｎ信号および
ｃｏｓ信号を合成し、得られた合成ｓｉｎ信号および合
成ｃｏｓ信号から合成ｔａｎ信号を生成し、その合成ｔ
ａｎ信号に基づいて被駆動体の絶対位置を検出すること
を特徴とする。

【０００７】本発明の第１形態たる位置検出方法におい
ては、得られた絶対位置を、一方のｓｉｎ信号もしくは
ｃｏｓ信号または他方のｓｉｎ信号もしくはｃｏｓ信号
により修正するのが好ましい。

【０００８】また、本発明の第１形態たる位置検出方法
においては、ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号は、例えばＮ
Ｓが交互に着磁された軸部材に対向配置された磁気抵抗
素子ブロックにより生成される。その場合、一方のｓｉ
ｎ信号およびｃｏｓ信号が着磁された一方の軸により生
成され、他方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が着磁され
た他方の軸により生成されてもよく、また一方のｓｉｎ
信号およびｃｏｓ信号が着磁された軸の一方の側面によ
り生成され、他方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が着磁
された軸の他方の側面により生成されてもよい。

【０００９】一方、本発明の第２形態たる位置検出装置
は、駆動軸に沿って移動させられる被駆動体の位置検出
装置であって、前記被駆動体の移動に伴って、一方のｓ
ｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対と、他方のｓｉｎ信号お
よびｃｏｓ信号の対との周波数が同被駆動体の移動範囲
において１異なるようにしてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信
号の対を２組生成させ、前記２組のｓｉｎ信号およびｃ
ｏｓ信号の対から１つのｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を
合成し、得られた合成ｓｉｎ信号および合成ｃｏｓ信号
から合成ｔａｎ信号を生成し、その合成ｔａｎ信号に基
づいて被駆動体の絶対位置を検出するように構成されて
なることを特徴とする。

【００１０】本発明の第２形態たる位置検出装置におい
ては、得られた絶対位置を、一方のｓｉｎ信号もしくは
ｃｏｓ信号または他方のｓｉｎ信号もしくはｃｏｓ信号
により修正するように構成されてなるのが好ましい。

【００１１】また、本発明の第２形態たる位置検出装置
においては、例えばｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が、Ｎ
Ｓが交互に着磁された軸部材に対向配置された磁気抵抗
素子ブロックにより生成されるように構成されてなるも
のとされる。この場合、一方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ
信号が着磁された一方の軸により生成され、他方のｓｉ
ｎ信号およびｃｏｓ信号が着磁された他方の軸により生
成されるように構成されてもよく、一方のｓｉｎ信号お
よびｃｏｓ信号が着磁された軸の一方の側面により生成
され、他方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が着磁された
軸の他方の側面により生成されるように構成されてもよ
い。

【００１２】そして、本発明の第１形態たる位置検出方
法は、リニア駆動方法に適用され、また本発明の第２形
態たる位置検出装置は、リニア駆動装置に備えられる。

【００１３】本発明の第３形態たる駆動方法は、駆動軸
に沿って移動させられる被駆動体を位置検出装置による
検出位置を用いて駆動する駆動方法であって、前記位置
検出装置が、運転時に、該被駆動体の位置に応じて変化
するｓｉｎ信号またはｃｏｓ信号に基づきインクリメン
タル式に同被駆動体の絶対位置を検出するとともに、運
転停止時に、駆動軸の絶対回転位置を検出するエンコー
ダ出力と前記インクリメンタル式に検出される被駆動体
の絶対位置との対応関係に関する情報を保持し、再起動
時に、前記保持された情報を参照して前記エンコーダ出
力に基づき被駆動体の絶対位置を演算し、該演算された
絶対位置を基準として前記インクリメンタル式に被駆動
体の絶対位置を検出することを特徴とする。

【００１４】本発明の第４形態たる駆動装置は、駆動軸
に沿って移動させられる被駆動体の位置検出装置を備え
た駆動装置であって、前記位置検出装置が、運転時に、
被駆動体の位置に応じて変化するｓｉｎ信号またはｃｏ
ｓ信号に基づきインクリメンタル式に被駆動体の絶対位
置を検出するとともに、運転停止時に、駆動軸の絶対回
転位置を検出するエンコーダ出力と前記インクリメンタ
ル式に検出される被駆動体の絶対位置との対応関係に関
する情報を保持し、再起動時に、前記保持された情報を
参照して前記エンコーダ出力に基づき被駆動体の絶対位
置を演算し、該演算された絶対位置を基準として前記イ
ンクリメンタル式に被駆動体の絶対位置を検出すること
を特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、安価
な構成により軸に沿って駆動されている被駆動体の位置
を精度よく検出できる。また、本発明の位置検出方法お
よび位置検出装置をリニア駆動などに適用すれば、位置
決め精度のよい駆動装置を安価に構成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【００１７】実施形態１図１に、本発明の実施形態１に係る位置検出方法が適用
されているガイドユニットの概略構成をブロック図で示
す。

【００１８】ガイドユニットＡは、具体的には、回転型
モータＭと、このモータＭの回転出力を直線駆動力に変
換して被駆動体としてのテーブルＴを直線駆動する駆動
機構（リニア駆動機構）１０と、駆動機構１０により駆
動されるテーブルＴの位置を検出し、検出された位置を
表す信号を位置検出信号として出力する位置検出機構２
０と、位置検出機構２０の出力信号に基づいてテーブル
Ｔが適切な加速運動、等速運動および減速運動を行って
所望の位置まで移動するようモータＭを制御する制御部
３０とを主要構成要素として備えてなる。

【００１９】図２に、本ガイドユニットの概略構成を示
す。なお、図２において、同（ａ）は側面図を示し、同
（ｂ）は平面図を示す。

【００２０】駆動機構１０は、図２に示すように、モー
タＭにより回転されるシャフト１１と、このシャフト１
１に嵌装されシャフト１１の回転に応じてシャフト１１
の軸方向に移動してテーブルＴを駆動するベアリング１
２と、テーブルＴの移動をガイドする２本のガイド部材
１３，１４とから構成される。

【００２１】シャフト１１は、滑らかな外周表面を有す
る丸棒状部材であり、モータＭの回転軸と接続されモー
タＭの回転出力により回転駆動される。

【００２２】ベアリング１２は、フリクション式のベア
リングとされ、シャフト１１外周表面との間に発生する
摩擦力によってシャフト１１の回転に応じて軸方向に移
動するものとされる。かかる機能を有するベアリングと
して、例えば旭精工製のロータリーライナーを好適に用
いることができる。

【００２３】各ガイド部材１３、１４は、丸棒状もしく
は角棒状部材とされ、テーブルＴと係合してテーブルＴ
の移動をガイドするとともに、次に説明する位置検出機
構２０の構成要素として機能するものとされる。

【００２４】次に、図３も参照して位置検出機構２０の
構成を説明する。

【００２５】位置検出機構２０は、テーブルＴの位置に
応じた信号を出力するセンサ部２１と、センサ部２１の
出力信号に基づき特にシステムの起動時にテーブルＴの
概略的な絶対位置を演算する概略絶対位置演算部２２
と、概略絶対位置演算部２２により演算される概略的な
絶対位置に関する情報を参照してセンサ部２１の出力信
号に基づき、より精確なテーブルＴの絶対位置を演算す
る修正絶対位置演算部２３とから構成される。

【００２６】センサ部２１は、駆動機構１０の各ガイド
部材１３、１４のそれぞれにテーブルＴの可動範囲Ｌに
亘って設けられる磁界発生部２４Ａ、２４Ｂと、各磁界
発生部２４Ａ、２４Ｂのそれぞれと対向するようにテー
ブルＴに設けられる一対の磁気抵抗素子ブロック２５
Ａ，２５Ｂとから構成される。

【００２７】より具体的には、図４に示すように、ガイ
ド部材１３（１４）にはテーブルＴの可動範囲Ｌに亘っ
て一対のＮ極およびＳ極からなる磁石片１５が複数形成
される。各磁石片１５は、ガイド部材１３（１４）の一
側でＮ極およびＳ極が軸方向に等間隔で交互に並ぶよう
に着磁されており、これにより磁界発生部２４Ａ（２４
Ｂ）がガイド部材１３（１４）の一側に形成されるもの
とされる。

【００２８】また、磁界発生部２４Ａ（２４Ｂ）におけ
る各磁石片１５の着磁は、磁界発生部２４Ａ（２４Ｂ）
に平行な所定の直線Ｒ上で磁界が精確に正弦波状に変化
するようになされるものとされる。

【００２９】さらに、各磁界発生部２４Ａ、２４Ｂに形
成される磁石片１５の個数は偶数個とされ、かつ各磁界
発生部２４Ａ、２４Ｂの磁極の数は互いに数２異なるよ
う形成される。したがって磁界発生部２４Ａ、２４Ｂの
軸方向に並ぶ一対のＮ極およびＳ極からなる磁極の組の
数（以下、磁極組数という）は、各磁界発生部２４Ａ、
２４Ｂの間で数１相違するものとされるとともに、いず
れかの磁界発生部２４Ａ、２４Ｂの磁極組数は、モータ
Ｍの電気的サイクルの整数分の１となるように形成され
る。例えば、モータＭの電気的サイクル数が５０であれ
ば、一方の磁界発生部２４Ａの磁極組数が５０（５０／
１）、２５（５０／２）、１０（５０／５）、５（５０
／１０）などとなるように形成され、他方の磁界発生部
２４Ｂの磁極組数が、５１または４９、２６または２
４、１１または９、６または４などとなるように形成さ
れる。

【００３０】次に、図５を参照して、磁気抵抗素子ブロ
ック２５の構成を説明する。なお、各磁気抵抗素子ブロ
ック２５Ａ，２５Ｂは同様の構成とされるため、一方の
磁気抵抗素子ブロック２５Ａについてその構成・動作を
説明し、他方の磁気抵抗素子ブロック２５Ｂについては
対応する構成要素の符号を（）付で示して付帯的に説明
するものとする。

【００３１】磁気素子ブロック２５Ａ（２５Ｂ）は、テ
ーブルＴが移動するとき前記直線Ｒに沿って移動するよ
うに設けられる２個の磁気抵抗素子（以下、単に素子と
いう）２６Ａ（２６Ｃ）、２６Ｂ（２６Ｄ）を備えてな
るものとされる。ここで、この素子２６は、よく知られ
ているように、透過する磁束の変化に応じて電気抵抗が
変化する特性を有する素子とされる。

【００３２】そして、この第１素子２６Ａ（２６Ｃ）お
よび第２素子２６Ｂ（２６Ｄ）は、直線Ｒ上の磁界変化
を１／４周期ずらして検出するように配設されるものと
される。また、第１素子２６Ａ（２６Ｃ）および第２素
子２６Ｂ（２６Ｄ）は、磁界変化に応じた電圧波形を出
力するように公知のブリッジ回路（例えば特許３０５８
４０６号公報参照）に組み込まれるものとされる。

【００３３】したがって、第１素子２６Ａ（２６Ｃ）お
よび第２素子２６Ｂ（２６Ｄ）の出力信号波形は、互い
に位相がπ／２ずれた正弦波状波形となる。なお、前掲
の特許３０５８４０６号公報と同様に、第１素子２６Ａ
（２６Ｃ）および第２素子２６Ｂ（２６Ｄ）とそれぞれ
１／２周期ずらして直線Ｒ上の磁界変化を検出するよう
に、第３、第４の磁気抵抗素子２６Ｅ、２６Ｆを設け、
これらを前記公知のブリッジ回路に組み込むようにして
検出精度の向上を図ることも可能である。

【００３４】次に、概略絶対位置演算部２２の動作を説
明する。

【００３５】概略絶対位置演算部２２は、センサ部２１
の出力信号に基づきテーブルＴの絶対位置を概略的に把
握する概略絶対位置演算処理を行う。以下、概略絶対位
置演算処理につき説明する。

【００３６】概略絶対位置演算処理各磁気抵抗素子ブロック２５Ａ，２５Ｂの第１素子２６
Ａ、２６Ｃが、対応する磁界発生部２１Ａ、２１Ｂの一
方の端点Ｐ（図４参照）にあるときのテーブルＴの位置
を基準位置（原点）Ｏ（図６参照）として設定する。こ
こで、第１磁界発生部２４Ａの磁極組数をｍで表し、第
２磁界発生部２４Ｂの磁極組数をｎで表すものとする
（以下、ｎ−ｍ＝１であるものとして説明する）。ま
た、テーブルＴの可動範囲Ｌの長さを値Ｌ１とし、テー
ブルＴの基準位置Ｏからの距離をＬｔで表すものとす
る。

【００３７】また、図６に示すように、円周が長さＬ１
である円Ｏ´において円周上の一点を基準位置Ｏとし、
点Ｏから反時計回りに円周上で距離Ｌｔを計るものとし
て、距離（円弧）Ｌｔに対応する内角θを定義する。

【００３８】ここで、テーブルＴが可動範囲Ｌの一方の
端点Ｐにあるときに、第１磁気抵抗素子ブロック２５Ａ
の第１素子２６Ａが同様に端点Ｐに対向する位置に配設
されているものとすると、その出力信号Ｖ₁は下記式
（１）のように表すことができる。

【００３９】Ｖ₁＝αsin（ｍθ）＋β （１）

【００４０】但し、αおよびβは、素子２６の出力特性
や各素子２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄが組み込まれ
るブリッジ回路の構成などに応じて決まる係数である。
以下、説明の簡単化のためにα＝１、β＝０として説明
する。すなわち、

【００４１】Ｖ₁＝sin（ｍθ）（２）とする。

【００４２】このとき、第１磁気抵抗素子ブロック２５
Ａの第２素子２６Ｂが第１素子２６Ａよりも位相がπ／
２進んだ磁界変化を検出する位置に配設されているもの
とすると、その出力信号Ｖ₂は下記式（３）のように表
すことが可能である。

【００４３】Ｖ₂＝cos（ｍθ）（３）

【００４４】同様に、第２磁気抵抗素子ブロック２５Ｂ
の第１素子２６Ｃおよび第２素子２６Ｄの出力信号Ｖ₃
およびＶ₄はそれぞれ下記式（４）および式（５）のよ
うに表すことができる。

【００４５】Ｖ₃＝sin（ｎθ）（４）

【００４６】Ｖ₄＝cos（ｎθ）（５）

【００４７】式（２）〜式（５）によく知られている三
角関数の公式を適用して、 sinθ＝sin（ｎ−ｍ）θ＝sin（ｎθ）cos（ｍθ）−cos（ｎθ）sin（ｍθ）＝Ｖ₃・Ｖ₂−Ｖ₄・Ｖ₁ （６）

【００４８】 cosθ＝cos（ｎ−ｍ）θ＝cos（ｎθ）cos（ｍθ）＋sin（ｎθ）sin（ｍθ）＝Ｖ₄・Ｖ₂＋Ｖ₃・Ｖ₁ （７）

【００４９】式（６）および式（７）より、 tanθ＝sinθ／cosθ＝（Ｖ₃・Ｖ₂−Ｖ₄・Ｖ₁）／（Ｖ₄・Ｖ₂＋Ｖ₃・Ｖ₁）（８）

【００５０】したがって、式（８）に三角関数の逆変換
を適用して、各信号Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃、Ｖ₄の具体的な信号
値を用いてその時点の距離Ｌｔに対応する角度（以下、
絶対位置角度という）θｔを演算することが可能とな
る。

【００５１】このようにして、センサ部２１の各素子２
６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄの出力信号Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ
₃、Ｖ₄を用いて、例えばガイドユニットＡの起動時にテ
ーブルＴの絶対位置Ｌｔをある程度の精度で演算するこ
とが可能となる。

【００５２】図７に第１磁界発生部２１Ａの磁極組数ｍ
を５とし、第２磁界発生部２１Ｂの磁極組数ｎを６とし
た場合の、各出力信号Ｖ₁，Ｖ₃の波形と、各出力信号Ｖ
₁、Ｖ₂、Ｖ₃、Ｖ₄から前記式（６）、（７）を用いて導
かれる関数sinθ、cosθの波形とを比較して示す。

【００５３】同図に示すように、各信号Ｖ₁，Ｖ₃はテー
ブルＴが可動範囲Ｌの一端点Ｐ（θ＝０）から他端点Ｐ
´（図４参照、θ＝２π）まで移動する間に正弦波状に
５周期または６周期で変化する。これに対して、前記関
数sinθ、cosθはそれぞれ可動範囲Ｌで１周期変化する
だけであるから、これら２つの関数sinθ、cosθを用い
て絶対位置角度θｔを演算することが可能である。

【００５４】ところが、このように可動範囲Ｌで１周期
しか変化しない関数sinθ、cosθを合成により求め、こ
れにより絶対位置角度θｔを演算するものとすると、元
の単独の信号Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃、Ｖ₄の信号値から位置を演
算する場合よりも精度自体は低下するという問題がある
（後述の精度に関する説明参照）。このため、本実施形
態では、概略絶対位置演算処理で得られた絶対位置（以
下、概略絶対位置という）Ｌｔをそのまま用いるのでは
なく、修正絶対位置演算部２３が概略絶対位置Ｌｔを参
照して、さらに高精度な絶対位置（以下、修正絶対位置
という）Ｌａを演算するための修正絶対位置演算処理を
実施し、この修正絶対位置Ｌａを用いて制御部３０がモ
ータＭを制御するものとされる。

【００５５】以下、修正絶対位置演算処理を説明する。

【００５６】修正絶対位置演算処理概略絶対位置演算処理により演算される絶対位置角度
（以下、概略絶対位置角度という）がθ₁であるものと
する。また、このとき、第１磁気抵抗素子ブロック２５
Ａの第１素子２６Ａの出力信号Ｖ₁の信号値がＶ_1Aであ
るものとすると、下記式（９）の方程式を解くことによ
り各修正絶対位置角度候補θ_A1，θ_A2，…が得られる。

【００５７】Ｖ_1A＝sin（ｍθ）（θ：０≦θ≦２π）（９）

【００５８】こうして得られる各修正絶対位置角度候補
θ_A1，θ_A2，…の中で概略絶対位置角度θ₁に一番近い
ものを修正絶対位置角度θ_Aとして選択する。

【００５９】このようにして、修正絶対位置角度θ_Aが
同定されると、これを用いてその時点の精確なテーブル
Ｔの絶対位置Ｌｔ、つまり修正絶対位置Ｌａが演算さ
れ、後はこの点を基準に信号Ｖ₁を用いてインクリメン
タル式にテーブルＴの絶対位置Ｌｔが演算される。

【００６０】このようにして、信号Ｖ₁を用いて演算さ
れる絶対位置Ｌｔの精度は、例えば、正弦波状信号Ｖ₁
の１波長を８ビットのディジタル信号で表し得るだけの
精度があれば、磁極組数ｍを５０として１／（５０×２
５６）＝１／１２８００の分解能を備えさせることがで
きる。

【００６１】したがって、シャフト１１とフリクション
式のベアリング１２とを用いた安価な駆動機構１０によ
りテーブルＴを駆動するものとした場合にも、テーブル
Ｔの位置を精確に検出することができるので、結果とし
て高精度なテーブルＴの位置制御・速度制御を実施する
ことが可能となる。また、本実施形態の位置検出機構２
０も例えば着磁用の高精度な治具を一度製作するだけで
高精度な磁界発生部を簡単に繰り返し製造することがで
きるから低コストなものとすることが容易である。

【００６２】実施形態２図８に本発明の実施形態２に係るガイドユニットの概略
構成を示す。このガイドユニットＡ１は、実施形態１の
被駆動部（テーブルＴ）を駆動するための駆動方法およ
び磁界発生部の設置態様を改変してなるものであり、そ
の余の構成は実施形態１と同様とされる。

【００６３】すなわち、ガイドユニットＡ１は、被駆動
部材としての平板状部材Ｔ１と、モータＭ１と、実施形
態１と同様構成の位置検出機構２０および制御部３０
（共に、図示省略する）とを備えてなるものとされる。

【００６４】平板状部材Ｔ１は、モータＭ１の回転軸６
１が例えば油圧機構（不図示である）により平板状部材
Ｔ１の一方の表面６２に押し付けられて、回転軸６１外
周部との間で働く摩擦力により回転軸６１により直接的
に駆動されるものとされる。

【００６５】また、平板状部材Ｔ１の両側面６３Ａ、６
３Ｂには、可動範囲Ｌ２に亘って実施形態１の磁界発生
部２４Ａ、２４Ｂと同様構成の磁界発生部６４Ａ、６４
Ｂが設けられている。ここで、各磁界発生部６４Ａ、６
４Ｂの磁極組数は、実施形態１と同様に互いに１異なる
ものとされる。

【００６６】位置検出機構２０の磁気抵抗素子ブロック
２５Ａ、２５Ｂは、各磁界発生部６３Ａ、６３Ｂのそれ
ぞれと対向する位置に設けられており、各磁気抵抗素子
ブロック２５Ａ、２５Ｂの第１素子２６Ａ、２６Ｃおよ
び第２素子２６Ｂ、２６Ｄが、各磁界発生部６３Ａ、６
３Ｂの磁界変化をそれぞれ１／４周期ずれた位置で検出
し得るよう配設されている。

【００６７】この構成により、ガイドユニットＡ１にお
いては、モータＭ１として例えば安価なＤＣモータを用
いて平板状部材Ｔ１を駆動するよう構成することも可能
となる。すなわち、回転半径の小さい回転軸６１により
直接的に平板状部材Ｔ１を駆動するものとされるため、
回転トルクの小さいＤＣモータを用いて容易に平板状部
材Ｔ１を駆動することができる。しかも駆動機構も回転
軸６１を平板状部材Ｔ１に押し付けるだけの極めて単純
な構成とすることができるので、モータＭ１を含めた駆
動系を極めて低コストなものとすることができる。

【００６８】このように、実施形態２のガイドユニット
Ａ１においては、駆動系は滑りが発生する比較的精度の
低い構成とされるが、平板状部材Ｔ１の位置自体は位置
検出機構２０により高精度に検出することができるの
で、結果として平板状部材Ｔ１の位置制御を高精度に行
うことが可能となる。

【００６９】実施形態３図９に本発明の実施形態３に係るガイドユニットの概略
構成を示す。このガイドユニットＡ２は、実施形態１の
ガイドユニットＡのモータＭを含めた駆動系および磁界
発生部の設置態様を改変してなるものであり、その他の
構成は実施形態１と同様とされる。

【００７０】すなわち、ガイドユニットＡ２は、被駆動
部Ｔ２と、実施形態１と同様構成の位置検出機構２０Ａ
および制御部３０（不図示である）とを備えてなるもの
とされる。

【００７１】被駆動部Ｔ２は、Ｎ極およびＳ極が交互に
着磁された丸棒状もしくは角棒状のガイド部材７１と係
合する各電磁コイル７２Ａ、７２Ｂを備えるものとされ
る。各電磁コイル７２Ａ、７２Ｂは、ガイド部材７１の
各磁極との間で働く電磁力によりガイド部材７１の軸方
向の推力を得るように配置および配線がなされるリニア
モータ型の推進機構とされる。

【００７２】また、被駆動部Ｔ２には、各電磁コイル７
２Ａ、７２Ｂに駆動用の交流電流を供給する交流電源７
３が設けられる。

【００７３】位置検出機構２０Ａは、実施形態１の各磁
気抵抗素子ブロック２５Ａ、２５Ｂと同様構成の各磁気
抵抗素子ブロック７４Ａ、７４Ｂを備えてなり、一方の
磁気抵抗素子ブロック７４Ａの第１素子７５Ａおよび第
２素子７５Ｂは、ガイド部材７１の各磁極に対して実施
形態１と同様にして対向配置されるとともに、他方の磁
気抵抗素子ブロック７４Ｂの第１素子７５Ｃおよび第２
素子７５Ｄは、補助ガイド部材７６の磁界発生部７７に
実施形態１と同様にして対向配置されるものとされる。

【００７４】補助ガイド部材７６は、ガイド部材７１と
平行に設けられる棒状部材とされ、その磁界発生部７７
には、ガイド部材７１の磁極組数と一組相違する組数の
磁極が設けられる。

【００７５】この構成により、ガイドユニットＡ２は、
被駆動部Ｔ２を駆動するためにガイド部材７１に設けら
れる各磁極を磁界発生部の一つとして利用して、被駆動
部Ｔ２の絶対位置を検出することが可能となる。したが
って、実施形態１および実施形態２と比較しても、位置
検出機構をさらに低コストに構成することが可能とな
る。

【００７６】実施形態４図１０に本発明の実施形態４に係る駆動方法が適用され
ているガイドユニット（駆動装置）の概略構成を機能ブ
ロック図で示す。このガイドユニットＡ３は、実施形態
１のガイドユニットＡを改変してなるものであって、実
施形態１のモータＭにアブソリュート式のエンコーダ８
０を設けるとともに、改変された位置検出機構２０´お
よび制御部３０´を備えてなるものとされる。

【００７７】すなわち、実施形態４のガイドユニットＡ
３においては、実施形態１と同様の駆動機構１０を備え
る一方、位置検出機構２０´は、センサ部２１が、一方
の磁界発生部２４Ａおよびこの磁界発生部２４Ａに対応
する一方の磁気抵抗素子ブロック２５Ａのみを備えるよ
うに改変される。また、概略絶対位置演算部２２は下記
のように動作が改変される一方、修正絶対位置演算部２
３は実施形態１と同様に動作するものとされる。

【００７８】また、制御部３０´は、ガイドユニットＡ
３の運転停止時に、停止直前におけるテーブルＴの絶対
位置に関する情報を記憶・保持する絶対位置情報保持部
３１が付加して設けられるものとされる。

【００７９】以下、本ガイドユニットＡ３の動作を説明
する。

【００８０】制御部３０´は、ガイドユニットＡ３の運
転時、常にアブソリュート式エンコーダ８０が出力する
絶対位置情報をトレースするものとされる。そして、ガ
イドユニットＡ３の運転停止時には、停止直前における
エンコーダ８０の出力とテーブルＴの絶対位置との対応
関係、つまりエンコーダ８０により検出されるモータＭ
の回転位置がテーブルＴの絶対位置とどのように対応す
るかに関する情報を絶対位置情報保持部３１に記憶・保
持させる。

【００８１】また、再起動時には、概略絶対位置演算部
２２が、絶対位置情報保持部３１に保持されている、エ
ンコーダ８０の出力とテーブルＴの絶対位置との対応関
係を示す情報を参照して、エンコーダ８０の出力に基づ
き概略絶対位置角度θ₁を演算する。修正絶対位置演算
部２３は、この概略絶対位置角度θ₁を用いて、実施形
態１と同様の修正絶対位置演算処理によりテーブルＴの
絶対位置Ｌｔを演算する。

【００８２】このように、実施形態４のガイドユニット
Ａ３は、絶対位置情報保持部３１が、ガイドユニットＡ
３の停止直前における、エンコーダ８０の出力とテーブ
ルＴの絶対位置との対応関係に関する情報を記憶・保持
するものとされるので、エンコーダ８０の出力とテーブ
ルＴの絶対位置との対応関係が固定していないフリクシ
ョン式ベアリング１２を用いたガイドユニットＡ３にお
いて、ガイドユニットＡ３の停止によって、位置検出機
構２０´によりインクリメンタル式に検出されるテーブ
ルＴの絶対位置情報がキャンセルされても、再起動時
に、前記対応関係に関する情報を参照してエンコーダ８
０の出力に基づきテーブルＴの絶対位置を把握すること
が可能となる。

【００８３】また、運転中は、エンコーダ８０の検出出
力ではなく位置検出機構２０´により直接的に検出され
るテーブルＴの絶対位置情報に基づきモータＭを制御す
るので、前記各実施形態におけると同様に、すべりの生
じるフリクション式ベアリング１２を用いた構成におい
ても精確にテーブルＴの動作を制御することが可能とな
る。

【００８４】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
てきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるも
のではなく、種々改変が可能である。例えば、各実施形
態においてはリニア駆動を例に採り説明されているが、
カーブしている軸に沿って移動させられる被駆動体に対
しても適用可能である。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
安価な構成により軸に沿って駆動されている被駆動体の
位置を精度よく検出できるという優れた効果が得られ
る。

【００８６】また、本発明の位置検出方法および位置検
出装置をリニア駆動などに適用すれば、位置決め精度の
よい駆動装置を安価に構成できるという優れた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る位置検出方法が適用
されるガイドユニットの概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同ガイドユニットの概略構成を示す図であっ
て、同（ａ）は側面図を示し、同（ｂ）は上面図を示
す。

【図３】位置検出機構の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図４】位置検出機構の詳細な構成を説明するための模
式図である。

【図５】位置検出機構の詳細な構成を説明するための模
式図である。

【図６】概略絶対位置演算処理を説明するための模式図
である。

【図７】修正絶対位置演算処理を説明するための模式図
である。

【図８】本発明の実施形態２に係る位置検出方法が適用
されるガイドユニットの概略構成を示すブロック図であ
る。

【図９】本発明の実施形態３に係る位置検出方法が適用
されるガイドユニットの概略構成を示すブロック図であ
る。

【図１０】本発明の実施形態４に係る駆動装置のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０駆動機構１１シャフト１２ベアリング２０位置検出機構２１センサ部２２概略絶対位置演算部２３修正絶対位置演算部２４磁界発生部２５磁気抵抗素子ブロック２６磁気抵抗素子３０制御部Ｌ可動範囲ＭモータＴテーブル

フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA02 CA09 CB03 CB04 CC05 DA01 DA05 DA24 DA25 DB04 DC08 DD05 EA03 GA52 KA04 LA03 LA22 LA29 2F077 JJ09 QQ06 RR03 TT21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動軸に沿って移動させられる被駆動体
の位置検出方法であって、前記被駆動体の移動に伴って、一方のｓｉｎ信号および
ｃｏｓ信号の対と、他方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号
の対との周波数が同被駆動体の移動範囲において１異な
るようにしてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対を２組生
成させ、前記２組のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対から１対の
ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を合成し、得られた合成ｓ
ｉｎ信号および合成ｃｏｓ信号から合成ｔａｎ信号を生
成し、その合成ｔａｎ信号に基づいて被駆動体の絶対位
置を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】得られた絶対位置を、一方のｓｉｎ信号
もしくはｃｏｓ信号または他方のｓｉｎ信号もしくはｃ
ｏｓ信号により修正することを特徴とする請求項１記載
の位置検出方法。
【請求項３】ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が、ＮＳが
交互に着磁された軸部材に対向配置された磁気抵抗素子
ブロックにより生成されることを特徴とする請求項１記
載の位置検出方法。
【請求項４】一方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が着
磁された一方の軸ににより生成され、他方のｓｉｎ信号
およびｃｏｓ信号が着磁された他方の軸により生成され
ることを特徴とする請求項３記載の位置検出方法。
【請求項５】一方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が着
磁された軸の一方の側面により生成され、他方のｓｉｎ
信号およびｃｏｓ信号が着磁された軸の他方の側面によ
り生成されることを特徴とする請求項３記載の位置検出
方法。
【請求項６】駆動軸に沿って移動させられる被駆動体
の位置検出装置であって、前記被駆動体の移動に伴って、一方のｓｉｎ信号および
ｃｏｓ信号の対と、他方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号
の対との周波数が同被駆動体の移動範囲において１異な
るようにしてｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対を２組生
成させ、前記２組のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号の対か
ら１つのｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号を合成し、得られ
た合成ｓｉｎ信号および合成ｃｏｓ信号から合成ｔａｎ
信号を生成し、その合成ｔａｎ信号に基づいて被駆動体
の絶対位置を検出するように構成されてなることを特徴
とする位置検出装置。
【請求項７】得られた絶対位置を、一方のｓｉｎ信号
もしくはｃｏｓ信号または他方のｓｉｎ信号もしくはｃ
ｏｓ信号により修正するように構成されてなることを特
徴とする請求項６記載の位置検出装置。
【請求項８】ｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が、ＮＳが
交互に着磁された軸部材に対向配置された磁気抵抗素子
ブロックにより生成されるように構成されてなることを
特徴とする請求項６記載の位置検出装置。
【請求項９】一方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が着
磁された一方の軸ににより生成され、他方のｓｉｎ信号
およびｃｏｓ信号が着磁された他方の軸により生成され
るように構成されてなることを特徴とする請求項８記載
の位置検出装置。
【請求項１０】一方のｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号が
着磁された軸の一方の側面により生成され、他方のｓｉ
ｎ信号およびｃｏｓ信号が着磁された軸の他方の側面に
より生成されるように構成されてなることを特徴とする
請求項８記載の位置検出装置。
【請求項１１】請求項１ないし請求項５のいずれかに
記載された位置検出方法により検出された位置を用いて
被駆動体の位置決めをなすことを特徴とするリニア駆動
方法。
【請求項１２】請求項６ないし請求項１０のいずれか
に記載された位置検出装置を備えてなることを特徴とす
るリニア駆動装置。
【請求項１３】駆動軸に沿って移動させられる被駆動
体を位置検出装置による検出位置を用いて駆動する駆動
方法であって、前記位置検出装置が、運転時に、該被駆動体の位置に応じて変化するｓｉｎ信
号またはｃｏｓ信号に基づきインクリメンタル式に同被
駆動体の絶対位置を検出するとともに、運転停止時に、
駆動軸の絶対回転位置を検出するエンコーダ出力と前記
インクリメンタル式に検出される被駆動体の絶対位置と
の対応関係に関する情報を保持し、再起動時に、前記保
持された情報を参照して前記エンコーダ出力に基づき被
駆動体の絶対位置を演算し、該演算された絶対位置を基
準として前記インクリメンタル式に被駆動体の絶対位置
を検出することを特徴とする駆動方法。
【請求項１４】駆動軸に沿って移動させられる被駆動
体の位置検出装置を備えた駆動装置であって、前記位置検出装置が、運転時に、被駆動体の位置に応じて変化するｓｉｎ信号
またはｃｏｓ信号に基づきインクリメンタル式に被駆動
体の絶対位置を検出するとともに、運転停止時に、駆動
軸の絶対回転位置を検出するエンコーダ出力と前記イン
クリメンタル式に検出される被駆動体の絶対位置との対
応関係に関する情報を保持し、再起動時に、前記保持さ
れた情報を参照して前記エンコーダ出力に基づき被駆動
体の絶対位置を演算し、該演算された絶対位置を基準と
して前記インクリメンタル式に被駆動体の絶対位置を検
出することを特徴とする駆動装置。