JP3134591B2 - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JP3134591B2
JP3134591B2 JP05113504A JP11350493A JP3134591B2 JP 3134591 B2 JP3134591 B2 JP 3134591B2 JP 05113504 A JP05113504 A JP 05113504A JP 11350493 A JP11350493 A JP 11350493A JP 3134591 B2 JP3134591 B2 JP 3134591B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、産業ロボット等に設
けられる移動体の位置を検出する位置検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の位置検出装置を示す概念
的斜視図である。図において、(1)は基台、(2)は基台
(1)の長手に沿って設けられた直線案内体、(3)は直線案
内体(2)に摺動可能に係合されて移動するスライダ、(4)
は基台(1)に設けられて直線案内体(2)と平行に配置され
たラック、(5)はスライダ(3)に設けられてラック(4)と
噛み合うピニオン、(6)スライダ(3)に設けられてピニオ
ン(5)の回転角度に応じた出力を発生するロータリーエ
ンコーダ、(7)はロータリーエンコーダ(6)に接続されて
ロータリーエンコーダ(6)の出力によりスライダ(3)の位
置を算出する信号処理装置である。
【０００３】従来の位置検出装置は上記のように構成さ
れ、スライダ(3)が図示が省略してあるが駆動機構によ
って駆動され、直線案内体(2)に案内されて移動するこ
とにより、ピニオン(5)がスライダ(3)の移動量に応じて
回転する。このピニオン(5)の回転角度によるロータリ
ーエンコーダ(6)の出力によって信号処理装置(7)が動作
してスライダ(3)の位置、すなわち、移動量が算出され
るようるなっている。なお、スライダ(3)の相対的な移
動量を測定する場合は、ロータリーエンコーダ(6)と信
号処理装置(7)がインクリメンタル式とされる。また、
定めた位置からの絶対的な位置を測定する場合は、ロー
タリーエンコーダ(6)と信号処理装置(7)がアブソリュー
ト式とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の位
置検出装置では、ラック(4)の歯切り加工精度、スライ
ダ(3)の移動量をロータリーエンコーダ(6)の回転角度に
変換するピニオン(5)の歯切り加工精度、及びラック(4)
とスライダ(3)の移動平行度が測定精度に影響する。こ
のため、高精度の測定のために関連部材の高精度の加
工、組付けが必要となる。したがって、長距離の測長の
場合に測定精度を維持するためには、広範囲にわたって
関連部材の高精度の加工、組付けを実現しなければなら
ず、製作が容易でなく費用が嵩むという問題点があっ
た。また、ラック(4)とピニオン(5)の間には、構造上バ
ックラッシを要するため、測定が１方向に１回のみでな
い場合、測定値にバックラッシ分の誤差が生じることに
なる。
【０００５】この発明は、かかる問題点を解消するため
になされたものであり、スライダの移動経路に沿って張
設された弾性条体の振動を介して動作し、誤差が少なく
容易に製作できる位置検出装置を得ることを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明に係る位置検出装置においては、基台に設けられ
た直線案内体と、この直線案内体に案内されて移動する
スライダと、長手が直線案内体に沿って配置されて両端
がそれぞれ基台に固定されて張設された横断面一定の弾
性条体と、基台に設けられ弾性条体の長手中間部に対向
して配置されこの弾性条体を加振する非接触形の加振器
と、スライダに設けられて加振器の加振により弾性条体
に発生する振動変位を測定する非接触形の測定器と、加
振器により弾性条体に作用する力及び測定器の出力が入
力されて弾性体の運動方程式により基台の端部寄りに設
定された原点とスライダの関係位置を算出する信号処理
装置とが設けられる。
【０００７】また、この発明の請求項２記載の発明に係
る位置検出装置においては、基台に設けられた直線案内
体と、この直線案内体に案内されて移動するスライダ
と、長手が直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞ
れ基台に固定されて張設された横断面一定の弾性条体
と、基台に設けられ弾性条体の長手中間部に対向して配
置されこの弾性条体を加振し、弾性条体に加振方向と同
じ方向に変位する固有振動モードの固有振動数で正弦波
状に変化し振幅が常に一定の力を加え弾性条体に加振方
向と同じ方向に変位する固有振動モードを発生させる非
接触形の加振器と、スライダに設けられて加振器の加振
により弾性条体に発生する位置のみに依存する振動変位
の振幅を測定する非接触形の測定器と、加振器により弾
性条体に作用する力及び測定器の出力が入力され弾性体
の運動方程式により周波数領域の弾性条体の基準モード
関数を解き基台の端部寄りに設定された原点とスライダ
の関係位置を算出する信号処理装置とが設けられる。
【０００８】また、この発明の請求項３記載の発明に係
る位置検出装置においては、基台に設けられた直線案内
体と、この直線案内体に案内されて移動するスライダ
と、長手が直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞ
れ基台に固定されて張設された横断面一定の弾性条体
と、基台に設けられ弾性条体の長手中間部に対向して配
置されこの弾性条体を加振し、弾性条体に加振方向と同
じ方向に変位する固有振動モードの固有振動数で正弦波
状に変化し振幅が常に一定の力を加え弾性条体に加振方
向と同じ方向に変位する固有振動モードを発生させる非
接触形の加振器と、スライダに設けられて加振器の加振
により弾性条体に発生する位置のみに依存する振動変位
の振幅を測定する非接触形の測定器と、加振器により弾
性条体に作用する力及び測定器の出力が入力され弾性体
の運動方程式により周波数領域の弾性条体の基準モード
関数を解くと共に、加振器の加振力の周波数と振幅に依
存する弾性条体の固有振動モードを、加振周波数を別の
固有振動数に変更して弾性条体の振動モードを変化さ
せ、弾性条体の固有振動モードに依存する測定分解能及
び測定範囲を変更して基台の端部寄りに設定された原点
とスライダの関係位置を算出する信号処理装置とが設け
られる。
【０００９】また、この発明の請求項４記載の発明に係
る位置検出装置においては、基台に設けられた直線案内
体と、この直線案内体に案内されて移動するスライダ
と、長手が直線案内体に沿って配置されて一端に無反射
端が形成され基台に張設された横断面一定の弾性条体
と、基台に設けられ弾性条体の反無反射端寄りに対向し
て配置されこの弾性条体を加振し、加振方向と同じ方向
に変位して加振端から無反射端へ向かう進行波を発生さ
せる非接触形の加振器と、スライダに設けられて加振器
の加振により弾性条体に発生する加振端側からの距離に
依存する弾性条体の振動の位相を測定する非接触形の測
定器と、この測定器の測定値の変化と加振器により発生
する加振力との位相差を処理して基台の端部寄りに設定
された原点とスライダの関係位置を算出する信号処理装
置とが設けられる。
【００１０】また、この発明の請求項５記載の発明に係
る位置検出装置においては、基台に設けられた直線案内
体と、この直線案内体に案内されて移動するスライダ
と、長手が直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞ
れ基台に固定されて張設された横断面一定の弾性条体
と、基台に設けられ弾性条体の長手中間部に対向して配
置されこの弾性条体を加振する非接触形の加振器と、ス
ライダに設けられて弾性条体の長手に沿い弾性条体に発
生する振動の１波長よりも短い所定間隔で複数個が配置
され加振器の加振により弾性条体に発生する振動変位を
測定する非接触形の測定器と、加振器により弾性条体に
作用する力並びにそれぞれの測定器の出力及びこれらの
出力の差が入力されて弾性体の運動方程式により基台の
端部寄りに設定された原点とスライダの関係位置を算出
する信号処理装置とが設けられる。
【００１１】また、この発明の請求項６記載の発明に係
る位置検出装置においては、基台に設けられた直線案内
体と、この直線案内体に案内されて移動するスライダ
と、長手が直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞ
れ基台に固定されて張設され、互いに離れて平行に配置
された複数の横断面一定の弾性条体と、基台に設けられ
それぞれの弾性条体の長手中間部に対向してそれぞれ配
置され対向した上記弾性条体を加振し、弾性条体に加振
方向と同じ方向に変位する固有振動モードの固有振動数
で正弦波状に変化し振幅が常に一定の力を加え弾性条体
に加振方向と同じ方向に変位する固有振動モードを発生
させる複数の非接触形の加振器と、スライダに設けられ
てそれぞれの弾性条体に対向してそれぞれ配置され、加
振器の加振により弾性条体に発生する位置のみに依存す
る振動変位の振幅を測定する複数の非接触形の測定器
と、それぞれの加振器によりそれぞれの弾性条体に作用
する力及びそれぞれの測定器の出力により加振器の加振
力と同じ方向の変位において互いに異なる固有振動モー
ドを発生させてそれぞれの信号を処理し、弾性条体全長
にわたって１意に弾性体の運動方程式を解き基台の端部
寄りに設定された原点とスライダの関係位置を算出する
信号処理装置とが設けられる。
【００１２】
【作用】上記のように構成されたこの発明の請求項１記
載の発明の位置検出装置では、張設されて加振された弾
性条体の変位が測定され、弾性体の運動方程式にもとず
く信号処理装置の動作によりスライダの位置が算出され
る。
【００１３】また、上記のように構成されたこの発明の
請求項２記載の発明の位置検出装置では、張設されて加
振された弾性条体の変位が測定され、弾性体の運動方程
式により周波数領域の弾性条体の基準モード関数を解く
信号処理装置の動作によりスライダの位置が算出され
る。
【００１４】また、上記のように構成されたこの発明の
請求項３記載の発明の位置検出装置では、張設されて加
振された弾性条体の変位が測定される。そして、加振器
の加振力の周波数と振幅に依存する弾性条体の固有振動
モードを、加振周波数を別の固有振動数に変更して弾性
条体の振動モードを変化させ、弾性条体の固有振動モー
ドに依存する測定分解能及び測定範囲が変更される。こ
れにより、弾性体の運動方程式により周波数領域の弾性
条体の基準モード関数を解く信号処理装置の動作により
スライダの位置が算出される。
【００１５】また、上記のように構成されたこの発明の
請求項４記載の発明の位置検出装置では、弾性条体の反
無反射端寄りで弾性条体を加振して加振方向と同じ方向
に変位して加振端から無反射端へ向かう進行波が発生さ
れる。そして、弾性条体に発生する加振端側からの距離
に依存する弾性条体の振動の位相が測定される。この測
定値の変化と加振器により発生する加振力との位相差を
処理する信号処理装置の動作によりスライダの位置が算
出される。
【００１６】また、上記のように構成されたこの発明の
請求項５記載の発明の位置検出装置では、張設されて加
振された弾性条体の変位が弾性条体の長手に沿い所定間
隔で配置された複数個の測定器によって測定され、弾性
体の運動方程式にもとずく信号処理装置の動作によりス
ライダの位置が算出される。
【００１７】また、上記のように構成されたこの発明の
請求項６記載の発明の位置検出装置では、張設されて加
振された複数の弾性条体それぞれの変位が測定され、加
振力と同じ方向の変位において互いに異なる固有振動モ
ードを発生させてそれぞれの信号を処理し、弾性条体全
長にわたって１意に弾性体の運動方程式を解く信号処理
装置の動作によりスライダの位置が算出される。
【００１８】
【実施例】
実施例１．図１は、この発明の一実施例を示す概念的斜
視図である。図において、(1)は基台、(2)は基台(1)の
長手に沿って設けられた直線案内体、(3)は直線案内体
(2)に摺動可能に係合されて移動するスライダ、(8)は鋼
線からなり長手が直線案内体(3)に沿って配置されて両
端がそれぞれ基台(1)の長手端部に固定されて張設され
た横断面一定の弾性条体、(9)は基台(1)に設けられ弾性
条体(8)の長手中間部に対向して配置され弾性条体(8)を
加振する非接触形の加振器で、磁力により弾性条体(8)
をそれの長手に直交する方向に、定常の周波数、力で加
振する。
【００１９】(10)はスライダ(3)に設けられて加振器(9)
の加振により弾性条体(8)に発生する加振力と同方向の
振動変位を測定する渦電流式からなる非接触形の測定
器、(7)は加振器(9)により弾性条体(8)に作用する力及
び測定器(10)の出力が入力されて弾性体の運動方程式に
より基台(1)の端部寄りに設定された原点Ｏ(11)とスラ
イダ(3)の関係位置を算出する信号処理装置である。
【００２０】上記のように構成された信号処理装置の基
本的な動作原理は、弾性条体(8)に生じる振動を基準と
してスライダ(3)の位置を測定するものである。なお、
弾性条体(8)は鋼線の弦の横振動を基準としたが、一般
には、直線状の弾性体であれば棒状弾性体の捩じり振
動、はり状弾性体の曲げ振動、縦振動のいずれでも測定
の基準とすることができる。図１の実施例の動作原理を
さらに詳しく述べる。すなわち、鋼線の弾性条体(8)の
長手方向に直交した変位による振動を表す運動方程式は
次の(1)式のようになる。
【００２１】
【数１】 ∂は偏微分記号
【００２２】ここで、弾性条体(8)の図１の左端を原点
Ｏ(11)とし、弾性条体(8)の図１における長手方向右方
をｘ(12)方向、すなわち、正方向とする。また、弾性条
体(8)の長手直交方向の変位をｙ、時刻をｔ、弾性条体
(8)に働く張力をＴ、弾性条体(8)の単位当たりの質量を
Ａ、加振力をＦ（ｘ，ｔ)としている。(1)式によれば、
弾性条体(8)の変位ｙは、時刻ｔが既知であるなら原点
Ｏ(11)からの距離ｘ(12)に依存することがわかる。加振
力Ｆ（ｘ，ｔ)、時刻ｔがわかっていて、変位ｙを測定
によって求められれば、測定を行った位置ｘは(1)式を
解けば求められるものである。なお、(1)式を解く演算
は信号処理装置(7)で行われる。
【００２３】このように、スライダ(3)の移動経路に沿
って張設された弾性条体(8)の振動を介してスライダ(3)
の位置が検出されるので、図７におけるラック(4)の歯
切り加工精度、スライダ(3)の移動量をロータリーエン
コーダ(6)の回転角度に変換するピニオン(5)の歯切り加
工精度、及びラック(4)とスライダ(3)の移動平行度精度
を高くすることによって測定精度を向上させる煩雑な手
数が解消される。このため、高精度の測定のために関連
部材の高精度の加工、組付けを要せず、また、ラック
(4)とピニオン(5)の間のバックラッシによる誤差の発生
が解消される。したがって、高い測定精度が得られ、少
ない費用によって容易に製作することができる。
【００２４】実施例２．図２は、この発明の他の実施例
を示す概念的斜視図である。図において、(1)は基台、
(2)は基台(1)の長手に沿って設けられた直線案内体、
(3)は直線案内体(2)に摺動可能に係合されて移動するス
ライダ、(8)は長さｌの弦状鋼製弾性体の両端を固定端
として形成され、長手が直線案内体(3)に沿って配置さ
れて両端がそれぞれ基台(1)の長手端部に配置されて張
設された横断面一定の弾性条体、(9)は基台(1)に設けら
れ弾性条体(8)の長手中間部に対向して配置され、弾性
条体(8)の横振動の固有振動数で常に一定の振幅で弾性
条体(8)を加振する非接触形の加振器である。
【００２５】(10)はスライダ(3)に設けられて加振器(9)
の加振により弾性条体(8)に発生する固有モードの振幅
を基準に測定する渦電流式からなる非接触形の測定器、
(7)は加振器(9)により弾性条体(8)に作用する力及び測
定器(10)の出力が入力されて弾性体の運動方程式により
基台(1)の端部寄りに設定された原点Ｏ(11)とスライダ
(3)の関係位置を算出する信号処理装置である。
【００２６】上記のように構成された信号処理装置にお
いて、振動形態を固有モードとすることでスライダ(3)
の位置に依存する弾性条体(8)の振幅のみを測定の対象
とすればよい。すなわち、加振器(9)でｎ次のモードの
みを加振したときの弾性条体(8)の振幅ａnを表す式は次
の(2)式のようになる。
【００２７】
【数２】 Ａnは定数、ｎ＝１、２、３、・・・・
【００２８】ここで、振幅ａnを測定器(10)によって測
定することにより、測定を行った位置ｘは(2)式を解け
ば求められる。なお、(1)式を解く演算は信号処理装置
(7)で行われる。加振器(9)による加振力が常に一定であ
れば、定数Ａnは一定である。なお、図２中、弾性条体
(8)に沿って描いた曲線は弾性条体(8)の固有振動モード
を示している。
【００２９】このように図２の実施例においても、スラ
イダ(3)の移動経路に沿って張設された弾性条体(8)の振
動を介してスライダ(3)の位置が検出される。したがっ
て、詳細な説明を省略するが図２実施例においても図１
の実施例と同様な作用が得られることは明白である。
【００３０】実施例３．図３も、この発明の他の実施例
を示す概念的斜視図である。図において、(1)は基台、
(2)は基台(1)の長手に沿って設けられた直線案内体、
(3)は直線案内体(2)に摺動可能に係合されて移動するス
ライダ、(8)は長さｌの弦状鋼製弾性体の両端を固定端
として形成され、長手が直線案内体(3)に沿って配置さ
れて両端がそれぞれ基台(1)の長手端部に配置されて張
設された横断面一定の弾性条体、(9)は基台(1)に設けら
れ弾性条体(8)の長手中間部に対向して配置され、弾性
条体(8)の横振動の固有振動数で常に一定の振幅で弾性
条体(8)を加振する非接触形の加振器である。
【００３１】(10)はスライダ(3)に設けられて加振器(9)
の加振により弾性条体(8)に発生する固有モードの振幅
を基準に測定する渦電流式からなる非接触形の測定器、
(7)は加振器(9)により弾性条体(8)に作用する力及び測
定器(10)の出力が入力されて弾性体の運動方程式により
基台(1)の端部寄りに設定された原点Ｏ(11)とスライダ
(3)の関係位置を算出する信号処理装置である。
【００３２】上記のように構成された信号処理装置にお
いて、図２の弾性条体(8)に加振する固有振動モードを
変更することにより測定時の分解能を可変とする例を示
している。すなわち、振動モードが異なることにより弾
性条体(8)の単位長さ当たりの振幅の変化量が変わるた
め、加振器(9)の加振周波数を別の固有振動数に変更す
るのみで、位置検出装置の他の部分は変更することなく
弾性条体(8)の振動を介してスライダ(3)の位置を検出す
ることができる。
【００３３】なお、図３中、弾性条体(8)に沿って描い
た曲線は変更後の弾性条体(8)の固有振動モードを示し
ている。このように図３の実施例においても、スライダ
(3)の移動経路に沿って張設された弾性条体(8)の振動を
介してスライダ(3)の位置が検出される。したがって、
詳細な説明を省略するが図３実施例においても図１の実
施例と同様な作用が得られることは明白である。
【００３４】実施例４．図４も、この発明の他の実施例
を示す概念的斜視図である。図において、(1)は基台、
(2)は基台(1)の長手に沿って設けられた直線案内体、
(3)は直線案内体(2)に摺動可能に係合されて移動するス
ライダ、(8)は長さ１の弦状鋼製弾性体の両端を固定端
として形成され、長手が直線案内体(3)に沿って配置さ
れて両端がそれぞれ基台(1)の長手端部に配置されて張
設された横断面一定の弾性条体、(9)は基台(1)に設けら
れ弾性条体(8)の長手中間部に対向して配置され、弾性
条体(8)の横振動の固有振動数で常に一定の振幅で弾性
条体(8)を加振する非接触形の加振器である。
【００３５】(10)はスライダ(3)に設けられて加振器(9)
の加振により弾性条体(8)に発生する固有モードの振幅
を基準に測定する渦電流式からなる非接触形の第２測定
器、(101)はスライダ(3)に設けられた第１測定器(10)と
同様な第２測定器で、第１測定器(10)から図４に示すｘ
方向に離れ、弾性条体(8)に発生する振動の１波長より
も短い所定位置に配置されている。(7)は加振器(9)によ
り弾性条体(8)に作用する力、第１測定器(10)及び第２
測定器(101)の出力が入力されて弾性体の運動方程式に
より基台(1)の端部寄りに設定された原点Ｏ(11)とスラ
イダ(3)の関係位置を算出する信号処理装置である。
【００３６】このように図４の実施例においても、スラ
イダ(3)の移動経路に沿って張設された弾性条体(8)の振
動を介してスライダ(3)の位置が検出される。したがっ
て、詳細な説明を省略するが図４実施例においても図１
の実施例と同様な作用が得られることは明白である。ま
た、図４の実施例において相互間隔が予め判っている第
１測定器(10)及び第２測定器(101)の測定値の差をとる
ことにより図４におけるｘ方向の差分値が得られる。こ
れによって、第１測定器(10)から得られる測定値と合わ
せて(1)式を解くことにより測長の精度を向上させるこ
とができる。
【００３７】実施例５．図５も、この発明の他の実施例
を示す概念的斜視図である。図において、(1)は基台、
(2)は基台(1)の長手に沿って設けられた直線案内体、
(3)は直線案内体(2)に摺動可能に係合されて移動するス
ライダ、(8)は鋼線からなり長手が直線案内体(3)に沿っ
て配置されて一端が基台(1)の一方の長手端部に固定さ
れ、他端が基台(1)の他方の長手端部に無反射端(13)を
介して保持されて張設された横断面一定の弾性条体、
(9)は基台(1)に設けられ弾性条体(8)の反無反射端(13)
側に対向して配置され弾性条体(8)を加振する非接触形
の加振器で、磁力により弾性条体(8)をそれの長手に直
交する方向に、定常の周波数、力で加振して１方向の進
行波を発生させる。
【００３８】(10)はスライダ(3)に設けられて加振器(9)
の加振により弾性条体(8)に発生する加振力と同方向の
振動変位を測定する渦電流式からなる非接触形の測定
器、(7)は加振器(9)により弾性条体(8)に作用する力及
び測定器(10)の出力が入力されて弾性体の運動方程式に
より基台(1)の端部寄りに設定された原点Ｏ(11)とスラ
イダ(3)の関係位置を算出する信号処理装置である。
【００３９】上記のように構成された信号処理装置にお
いて、加振器(9)の加振力と測定器(10)で測定する変位
の位相差はｘ方向の位置に依存するため、この位相差を
測定して信号処理装置(7)により処理し、スライダ(3)と
基台(1)の関係位置を求める。すなわち、進行波の位相
速度ｃは次の(3)式によって表される。
【００４０】
【数３】
【００４１】したがって、加振力に対する測定点の位相
差がＤと測定された場合の測定点の位置ｘは次の(4)式
によって表される。
【００４２】
【数４】 ｆは加振力周波数、ｎ＝１、２、３、・・・・
【００４３】そして、信号処理装置(7)によって(4)式を
解き位置ｘを求める。このように図５の実施例において
も、スライダ(3)の移動経路に沿って張設された弾性条
体(8)の振動を介してスライダ(3)の位置が検出される。
したがって、詳細な説明を省略するが図５実施例におい
ても図１の実施例と同様な作用が得られることは明白で
ある。
【００４４】実施例６．図６も、この発明の他の実施例
を示す概念的斜視図である。図において、(1)は基台、
(2)は基台(1)の長手に沿って設けられた直線案内体、
(3)は直線案内体(2)に摺動可能に係合されて移動するス
ライダ、(8)は鋼線からなり長手が直線案内体(2)に沿っ
て配置されて両端がそれぞれ基台(1)の長手端部に固定
されて張設された横断面一定の第１弾性条体、(81)は第
１弾性条体(8)と同様な第２弾性条体で、第１弾性条体
(8)から基台(1)面に沿う方向に離れ、かつ第１弾性条体
(8)と平行に設けられいる。
【００４５】(9)は基台(1)に設けられ第１弾性条体(8)
の長手中間部に対向して配置され第１弾性条体(8)を加
振する非接触形の第１加振器で、磁力により第１弾性条
体(8)をそれの長手に直交する方向に、定常の周波数、
力で加振する。(91)は第１加振器(9)と同様な第２加振
器であり、第２弾性条体(81)に対向して設けられてい
る。
【００４６】(10)はスライダ(3)に設けられて加振器(9)
の加振により第１弾性条体(8)に発生する固有モードの
振幅を基準に測定する渦電流式からなる非接触形の第１
測定器、(101)はスライダ(3)に設けられた第１測定器(1
0)と同様な第２測定器で、第２弾性条体(81)に対向して
配置されている。(7)は第１加振器(9)により第１弾性条
体(8)に作用する力及び第１測定器(10)の出力、並びに
第２加振器(91)により第２弾性条体(81)に作用する力及
び第２測定器(101)の出力が入力されて弾性体の運動方
程式により基台(1)の端部寄りに設定された原点Ｏ(11)
とスライダ(3)の関係位置を算出する信号処理装置であ
る。
【００４７】上記のように構成された信号処理装置にお
いて、第１加振器(9)により第１弾性条体(8)を周波数ｆ
nで加振し、ｎ次のモードで振動させる。また、第２弾
性条体(81)を周波数ｆn+1=で加振し、ｎ＋１=次のモー
ドで振動させる。そして、第１弾性条体(8)及び第２弾
性条体(81)の振動は第１測定器(10)及び第２測定器(10
1)により測定され、信号処理装置(7)で処理され位置を
求めることができる。すなわち、実施例２〜実施例５で
は測長がすべて弾性条体(8)に発生する振動の１波長分
のみが有効であったが、図６の実施例では、求められる
位置ｘは第１弾性条体(8)及び第２弾性条体(81)の全長
にわたり１意に求められる。ここに、第１測定器(10)の
測定値をａn、第２測定器(101)の測定値をａn+1とする
と、位置ｘは次の(5)(6)式を解くことによって求めるこ
とができる。
【００４８】
【数５】 Ａn、Ａn+1は定数、ｎ＝１、２、３、・・・・
【００４９】このように図６の実施例においても、スラ
イダ（３）の移動経路に沿って張設された第１弾性条体
(8)、第２弾性条体(81)の振動を介してスライダ(3)の位
置が検出される。したがって、詳細な説明を省略するが
図６実施例においても図１の実施例と同様な作用が得ら
れることは明白である。
【００５０】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の発明は以上説
明したように、基台に設けられた直線案内体と、この直
線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が直線
案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ基台に固定さ
れて張設された横断面一定の弾性条体と、基台に設けら
れ弾性条体の長手中間部に対向して配置されこの弾性条
体を加振する非接触形の加振器と、スライダに設けられ
て加振器の加振により弾性条体に発生する振動変位を測
定する非接触形の測定器と、加振器により弾性条体に作
用する力及び測定器の出力が入力されて弾性体の運動方
程式により基台の端部寄りに設定された原点とスライダ
の関係位置を算出する信号処理装置とを設けたものであ
る。
【００５１】これによって、張設されて加振された弾性
条体の変位による信号処理装置の動作によりスライダの
位置が算出される。したがって、高精度の測定のための
関連部材の高精度の加工、組付けを要せず、また、歯車
機構におけるバックラッシによる誤差の発生が解消さ
れ、高い測定精度が得られると共に、製作費を低減する
効果がある。
【００５２】また、この発明の請求項２記載の発明は以
上説明したように、基台に設けられた直線案内体と、こ
の直線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が
直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ基台に固
定されて張設された横断面一定の弾性条体と、基台に設
けられ弾性条体の長手中間部に対向して配置されこの弾
性条体を加振し、弾性条体に加振方向と同じ方向に変位
する固有振動モードの固有振動数で正弦波状に変化し振
幅が常に一定の力を加え弾性条体に加振方向と同じ方向
に変位する固有振動モードを発生させる非接触形の加振
器と、スライダに設けられて加振器の加振により弾性条
体に発生する位置のみに依存する振動変位の振幅を測定
する非接触形の測定器と、加振器により弾性条体に作用
する力及び測定器の出力が入力され弾性体の運動方程式
により周波数領域の弾性条体の基準モード関数を解き基
台の端部寄りに設定された原点とスライダの関係位置を
算出する信号処理装置とを設けたものである。
【００５３】これによって、張設されて加振された弾性
条体の変位が測定され、弾性体の運動方程式により周波
数領域の弾性条体の基準モード関数を解く信号処理装置
の動作によりスライダの位置が算出される。したがっ
て、高精度の測定のための関連部材の高精度の加工、組
付けを要せず、また、歯車機構におけるバックラッシに
よる誤差の発生が解消され、高い測定精度が得られると
共に、製作費を低減する効果がある。
【００５４】また、この発明の請求項３記載の発明は以
上説明したように、基台に設けられた直線案内体と、こ
の直線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が
直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ基台に固
定されて張設された横断面一定の弾性条体と、基台に設
けられ弾性条体の長手中間部に対向して配置されこの弾
性条体を加振し、弾性条体に加振方向と同じ方向に変位
する固有振動モードの固有振動数で正弦波状に変化し振
幅が常に一定の力を加え弾性条体に加振方向と同じ方向
に変位する固有振動モードを発生させる非接触形の加振
器と、スライダに設けられて加振器の加振により弾性条
体に発生する位置のみに依存する振動変位の振幅を測定
する非接触形の測定器と、加振器により弾性条体に作用
する力及び測定器の出力が入力され弾性体の運動方程式
により周波数領域の弾性条体の基準モード関数を解くと
共に、加振器の加振力の周波数と振幅に依存する弾性条
体の固有振動モードを、加振周波数を別の固有振動数に
変更して弾性条体の振動モードを変化させ、弾性条体の
固有振動モードに依存する測定分解能及び測定範囲を変
更し、基台の端部寄りに設定された原点とスライダの関
係位置を算出する信号処理装置とを設けたものである。
【００５５】これによって、張設されて加振された弾性
条体の変位が測定される。そして、加振器の加振力の周
波数と振幅に依存する弾性条体の固有振動モードを、加
振周波数を別の固有振動数に変更して弾性条体の振動モ
ードを変化させ、弾性条体の固有振動モードに依存する
測定分解能及び測定範囲が変更される。これにより、弾
性体の運動方程式により周波数領域の弾性条体の基準モ
ード関数を解く信号処理装置の動作によりスライダの位
置が算出される。したがって、高精度の測定のための関
連部材の高精度の加工、組付けを要せず、また、歯車機
構におけるバックラッシによる誤差の発生が解消され、
高い測定精度が得られると共に、製作費を低減する効果
がある。
【００５６】また、この発明の請求項４記載の発明は以
上説明したように、基台に設けられた直線案内体と、こ
の直線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が
直線案内体に沿って配置されて一端に無反射端が形成さ
れ基台に張設された横断面一定の弾性条体と、基台に設
けられ弾性条体の反無反射端寄りに対向して配置されこ
の弾性条体を加振し、加振方向と同じ方向に変位して加
振端から無反射端へ向かう進行波を発生させる非接触形
の加振器と、スライダに設けられて加振器の加振により
弾性条体に発生する加振端側からの距離に依存する弾性
条体の振動の位相を測定する非接触形の測定器と、この
測定器の測定値の変化と加振器により発生する加振力と
の位相差を処理して基台の端部寄りに設定された原点と
スライダの関係位置を算出する信号処理装置とを設けた
ものである。
【００５７】これによって、弾性条体の反無反射端寄り
弾性条体を加振して加振方向と同じ方向に変位して加振
端から無反射端へ向かう進行波が発生される。そして、
弾性条体に発生する加振端側からの距離に依存する弾性
条体の振動の位相が測定される。この測定値の変化と加
振器により発生する加振力との位相差を処理する信号処
理装置の動作によりスライダの位置が算出される。した
がって、高精度の測定のための関連部材の高精度の加
工、組付けを要せず、また、歯車機構におけるバックラ
ッシによる誤差の発生が解消され、高い測定精度が得ら
れると共に、製作費を低減する効果がある。
【００５８】また、この発明の請求項５記載の発明は以
上説明したように、基台に設けられた直線案内体と、こ
の直線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が
直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ基台に固
定されて張設された横断面一定の弾性条体と、基台に設
けられ弾性条体の長手中間部に対向して配置されこの弾
性条体を加振する非接触形の加振器と、スライダに設け
られて弾性条体の長手に沿い弾性条体に発生する振動の
１波長よりも短い所定間隔で複数個が配置され加振器の
加振により弾性条体に発生する振動変位を測定する非接
触形の測定器と、加振器により弾性条体に作用する力並
びにそれぞれの測定器の出力及びこれらの出力の差が入
力されて弾性体の運動方程式により基台の端部寄りに設
定された原点とスライダの関係位置を算出する信号処理
装置とを設けたものである。
【００５９】これによって、張設されて加振された弾性
条体の変位が弾性条体の長手に沿い所定間隔で配置され
た複数個の測定器によって測定され、弾性体の運動方程
式にもとずく信号処理装置の動作によりスライダの位置
が算出される。したがって、高精度の測定のための関連
部材の高精度の加工、組付けを要せず、また、歯車機構
におけるバックラッシによる誤差の発生が解消され、高
い測定精度が得られると共に、製作費を低減する効果が
ある。
【００６０】また、この発明の請求項６記載の発明は以
上説明したように、基台に設けられた直線案内体と、こ
の直線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が
直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ基台に固
定されて張設され、互いに離れて平行に配置された複数
の横断面一定の弾性条体と、基台に設けられそれぞれの
弾性条体の長手中間部に対向してそれぞれ配置され対向
した弾性条体を加振し、弾性条体に加振方向と同じ方向
に変位する固有振動モードの固有振動数で正弦波状に変
化し振幅が常に一定の力を加え弾性条体に加振方向と同
じ方向に変位する固有振動モードを発生させる複数の非
接触形の加振器と、スライダに設けられてそれぞれの弾
性条体に対向してそれぞれ配置され、加振器の加振によ
り弾性条体に発生する位置のみに依存する振動変位の振
幅を測定する複数の非接触形の測定器と、それぞれの加
振器によりそれぞれの弾性条体に作用する力及びそれぞ
れの測定器の出力により加振器の加振力と同じ方向の変
位において互いに異なる固有振動モードを発生させてそ
れぞれの信号を処理し、弾性条体全長にわたって１意に
弾性体の運動方程式を解き基台の端部寄りに設定された
原点とスライダの関係位置を算出する信号処理装置とを
設けたものである。
【００６１】これによって、張設されて加振された複数
の弾性条体それぞれの変位が測定され、加振力と同じ方
向の変位において互いに異なる固有振動モードを発生さ
せてそれぞれの信号を処理し、弾性条体全長にわたって
１意に弾性体の運動方程式を解く信号処理装置の動作に
よりスライダの位置が算出される。したがって、高精度
の測定のための関連部材の高精度の加工、組付けを要せ
ず、また、歯車機構におけるバックラッシによる誤差の
発生が解消され、高い測定精度が得られると共に、製作
費を低減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す概念的斜視図。
【図２】この発明の実施例２を示す概念的斜視図。
【図３】この発明の実施例３を示す概念的斜視図。
【図４】この発明の実施例４を示す概念的斜視図。
【図５】この発明の実施例５を示す概念的斜視図。
【図６】この発明の実施例６を示す概念的斜視図。
【図７】従来の位置検出装置を示す概念的斜視図。
【符号の説明】
１ 基台 ２ 直線案内体 ３ スライダ ７ 信号処理装置 ８ 弾性条体、第１弾性条体 ８１ 第２弾性条体 ９ 加振器、第１加振器 ９１ 第２加振器 １０ 測定器、第１測定器 １０１ 第２測定器 １１ 原点 １３ 無反射端

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基台に設けられた直線案内体と、この直
    線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が上記
    直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ上記基台
    に固定されて張設された横断面一定の弾性条体と、上記
    基台に設けられ上記弾性条体の長手中間部に対向して配
    置されこの弾性条体を加振する非接触形の加振器と、上
    記スライダに設けられて上記加振器の加振により上記弾
    性条体に発生する振動変位を測定する非接触形の測定器
    と、上記加振器により上記弾性条体に作用する力及び上
    記測定器の出力が入力されて弾性体の運動方程式により
    上記基台の端部寄りに設定された原点と上記スライダの
    関係位置を算出する信号処理装置とを備えた位置検出装
    置。
  2. 【請求項２】 基台に設けられた直線案内体と、この直
    線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が上記
    直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ上記基台
    に固定されて張設された横断面一定の弾性条体と、上記
    基台に設けられ上記弾性条体の長手中間部に対向して配
    置されこの弾性条体を加振し、上記弾性条体に加振方向
    と同じ方向に変位する固有振動モードの固有振動数で正
    弦波状に変化し振幅が常に一定の力を加え上記弾性条体
    に上記加振方向と同じ方向に変位する固有振動モードを
    発生させる非接触形の加振器と、上記スライダに設けら
    れて上記加振器の加振により上記弾性条体に発生する位
    置のみに依存する振動変位の振幅を測定する非接触形の
    測定器と、上記加振器により上記弾性条体に作用する力
    及び上記測定器の出力が入力され弾性体の運動方程式に
    より周波数領域の上記弾性条体の基準モード関数を解き
    上記基台の端部寄りに設定された原点と上記スライダの
    関係位置を算出する信号処理装置とを備えた位置検出装
    置。
  3. 【請求項３】 基台に設けられた直線案内体と、この直
    線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が上記
    直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ上記基台
    に固定されて張設された横断面一定の弾性条体と、上記
    基台に設けられ上記弾性条体の長手中間部に対向して配
    置されこの弾性条体を加振し、上記弾性条体に加振方向
    と同じ方向に変位する固有振動モードの固有振動数で正
    弦波状に変化し振幅が常に一定の力を加え上記弾性条体
    に上記加振方向と同じ方向に変位する固有振動モードを
    発生させる非接触形の加振器と、上記スライダに設けら
    れて上記加振器の加振により上記弾性条体に発生する位
    置のみに依存する振動変位の振幅を測定する非接触形の
    測定器と、上記加振器により上記弾性条体に作用する力
    及び上記測定器の出力が入力され弾性体の運動方程式に
    より周波数領域の上記弾性条体の基準モード関数を解く
    と共に、上記加振器の加振力の周波数と振幅に依存する
    上記弾性条体の固有振動モードを、加振周波数を別の固
    有振動数に変更して上記弾性条体の振動モードを変化さ
    せ、上記弾性条体の固有振動モードに依存する測定分解
    能及び測定範囲を変更して上記基台の端部寄りに設定さ
    れた原点と上記スライダの関係位置を算出する信号処理
    装置とを備えた位置検出装置。
  4. 【請求項４】 基台に設けられた直線案内体と、この直
    線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が上記
    直線案内体に沿って配置されて一端に無反射端が形成さ
    れ上記基台に張設された横断面一定の弾性条体と、上記
    基台に設けられ上記弾性条体の反上記無反射端寄りに対
    向して配置されこの弾性条体を加振し、加振方向と同じ
    方向に変位して加振端から上記無反射端へ向かう進行波
    を発生させる非接触形の加振器と、上記スライダに設け
    られて上記加振器の加振により上記弾性条体に発生する
    加振端側からの距離に依存する上記弾性条体の振動の位
    相を測定する非接触形の測定器と、この測定器の測定値
    の変化と上記加振器により発生する加振力との位相差を
    処理して上記基台の端部寄りに設定された原点と上記ス
    ライダの関係位置を算出する信号処理装置とを備えた位
    置検出装置。
  5. 【請求項５】 基台に設けられた直線案内体と、この直
    線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が上記
    直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ上記基台
    に固定されて張設された横断面一定の弾性条体と、上記
    基台に設けられ上記弾性条体の長手中間部に対向して配
    置されこの弾性条体を加振する非接触形の加振器と、上
    記スライダに設けられて上記弾性条体の長手に沿い上記
    弾性条体に発生する振動の１波長よりも短い所定間隔で
    複数個が配置され上記加振器の加振により上記弾性条体
    に発生する振動変位を測定する非接触形の測定器と、上
    記加振器により上記弾性条体に作用する力並びにそれぞ
    れの上記測定器の出力及びこれらの出力の差が入力され
    て弾性体の運動方程式により上記基台の端部寄りに設定
    された原点と上記スライダの関係位置を算出する信号処
    理装置とを備えた位置検出装置。
  6. 【請求項６】 基台に設けられた直線案内体と、この直
    線案内体に案内されて移動するスライダと、長手が上記
    直線案内体に沿って配置されて両端がそれぞれ上記基台
    に固定されて張設され、互いに離れて平行に配置された
    複数の横断面一定の弾性条体と、上記基台に設けられそ
    れぞれの上記弾性条体の長手中間部に対向してそれぞれ
    配置され対向した上記弾性条体を加振し、上記弾性条体
    に加振方向と同じ方向に変位する固有振動モードの固有
    振動数で正弦波状に変化し振幅が常に一定の力を加え上
    記弾性条体に上記加振方向と同じ方向に変位する固有振
    動モードを発生させる複数の非接触形の加振器と、上記
    スライダに設けられてそれぞれの上記弾性条体に対向し
    てそれぞれ配置され、上記加振器の加振により上記弾性
    条体に発生する位置のみに依存する振動変位の振幅を測
    定する複数の非接触形の測定器と、それぞれの上記加振
    器によりそれぞれの上記弾性条体に作用する力及びそれ
    ぞれの上記測定器の出力により上記加振器の加振力と同
    じ方向の変位において互いに異なる固有振動モードを発
    生させてそれぞれの信号を処理し、上記弾性条体全長に
    わたって１意に弾性体の運動方程式を解き上記基台の端
    部寄りに設定された原点と上記スライダの関係位置を算
    出する信号処理装置とを備えた位置検出装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP7192359B2 (ja) * 2018-09-28 2022-12-20 セイコーエプソン株式会社 ロボットを制御する制御装置、および制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102153468B1 (ko) * 2019-11-08 2020-09-08 박종웅 위치 조정이 용이한 위치 검출 센서 유니트

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