JP3957675B2 - リニア・ステップモータ位置測定システム - Google Patents

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Description

本発明は、リニア・ステップモータ位置測定システムに係り、特にリニア・ステップモータが移動しているときに、移動信号を測定して制御装置に転送することにより、移動位置を帰還する機能をリニア・ステップモータに持たせるリニア・ステップモータ位置測定システムに関するものである。
一般のリニア・ステップモータは、可動子と固定子との相互作用によって固定したピッチで順序よく前後へ移動するものであり、前記可動子には可変磁極を有し、固定子は固定したピッチを持つ多数の歯状体で構成される。可動子での磁極を変化させることにより、可動子が固定したピッチで固定子の上に移動する。
しかしながら、科学技術の更新にともなって、高定位精度の要求が発生する。高定位精度の要求を満足するために、一磁性位置センサがリニア・ステップモータに取り付けられる。一般のセンサは、歯状体と、磁性誘導素子とから構成され、一磁界を提供する。可動子の位置が変化するときに、固定子とセンサとの間のエヤギャップ磁気抵抗の変化によって測定した位置信号を制御装置に転送することにより、閉回路制御を形成し、高精度の位置制御を得る。
前記した従来のリニア・ステップモータにあっては、次のような問題点がある。
すなわち、従来のリニア・ステップモータの可動子が固定子の上に移動した後に、固定子の表面にある歯状体には乱雑な磁界（可動子が移動している際に、可動子でのＮ、Ｓ極が切換に発生し、且つ磁界の大きさも移動速度の速さによって変化する）が残留してあり、磁性センサは、可動子の後について固定子を通過するときに、固定子での乱雑な残留磁界の影響で精確に測定できなくなり、閉回路の位置制御の安定度は要求に達成できない。
上記のような課題を解決するために、本発明のリニア・ステップモータ位置測定システムは、磁性誘導原理を利用してリニア・ステップモータの固定子での磁束密度の変化を測定することにより位置帰還値を得る磁性センサと、前記磁性センサの外周に設置される残留磁界安定装置と、を含み、前記残留磁界安定装置は、前記磁性センサを包む内蓋と、前記内蓋を包む外蓋と、前記内蓋と前記外蓋の間に配置される磁石と、からなり、前記残留磁界安定装置と前記固定子とで磁気回路を形成することにより、前記リニア・ステップモータの固定子での残留磁界値を安定させて、前記磁性センサが磁束変化量によってモータ可動子の位置を精確に測定できることを特徴とする、リニア・ステップモータ位置測定システムである。
また、本発明のリニア・ステップモータ位置測定システムにおいて、前記残留磁界安定装置の前記内蓋と前記外蓋とでＮ極及びＳ極を有する磁気回路を形成することを特徴とする、前記リニア・ステップモータ位置測定システムである。
また、本発明のリニア・ステップモータ位置測定システムにおいて、前記残留磁界安定装置のＮ極及びＳ極は、永久磁石と、磁気通過性の良い内蓋及び外蓋と、で構成されることを特徴とする、前記リニア・ステップモータ位置測定システムである。
また、本発明のニア・ステップモータ位置測定システムにおいて、前記残留磁界安定装置のＮ極及びＳ極は、電磁石と、磁気通過性の良い内蓋及び外蓋と、で構成されることを特徴とする、前記リニア・ステップモータ位置測定システムである。
また、本発明のリニア・ステップモータ位置測定システムにおいて、前記リニア・ステップモータの固定子での残留磁界値は、殆ど飽和状態までに磁化されることを特徴とする、前記リニア・ステップモータ位置測定システムである。
本発明のリニア・ステップモータ位置測定システムは、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明に係るリニア・ステップモータ位置測定システムによれば、磁性センサは、可動子の後について固定子を通過するときに、固定子での乱雑な残留磁界が安定化されるので、可動子の移動位置が精確に測定でき、閉回路の位置制御の安定度は要求を達成することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係るリニア・ステップモータ位置測定システムの概略図である。位置測定システムは、磁性センサ２０と、残留磁界安定装置１０とを含み、且つ磁性センサ２０が残留磁界安定装置１０に包まれ、磁性センサ２０が何れかの方向へ移動するかにも関わらずに、磁性誘導原理を利用して固定子３０と磁性センサ２０との間の磁束密度の変化を測定することにより、可動子（図示省略）の位置を精確に測定することができる。
図２は図１におけるＡ-Ａ線の矢視図である。残留磁界安定装置１０は、内蓋１１と、外蓋１２と、磁石１３とから構成され、内蓋１１は磁性センサ２０を包み、外蓋１２は内蓋１１を包み、なお、磁石１３が内蓋１１と外蓋１２との間に設置される。磁石１３は、Ｎ極及びＳ極を持つ永久磁石又は電磁石などの物体であるので、内蓋１１と外蓋１２とは、Ｓ極−Ｎ極又はＮ極−Ｓ極のような磁気回路を形成する。図２に示す磁力線は、磁石１３のＮ極から出発して外蓋１２を通過して固定子３０に入った後、内蓋１１を通過して磁石１３のＳ極に戻る磁気回路を形成することにより、固定子３０の歯状体３１が磁化されて固定子３０での残留磁界が固定値になる。そうすると、磁性センサ２０は磁束密度の変化を精確に測定できるので、精確な位置帰還値が得られ、ひいては高精度の位置制御が得られる。
リニア・ステップモータは、固定子３０が多数の歯状体３１で構成され、位置測定システムは、可動子が固定子３０の上に移動しているときに、可動子と一緒に固定子３０の上に移動し、磁性誘導原理を利用して固定子３０での磁気通過密度の変化を測定することにより、精確な位置帰還値が得られ、高精度の位置制御も得られる。
可動子が固定子３０の上に移動しているときに、可動子のＮ、Ｓ磁界は切換によって発生し且つ磁界の大きさも変化するので、位置測定システムは、リニア・ステップモータの固定子３０での乱雑な残留磁界の影響で測定値が不安定になるため、本発明の設計では、一残留磁界安定装置１０を位置測定システムに取り付けることにより、固定子３０での乱雑な残留磁界を、固定値に維持する残留磁界にした後、補償によって精確な位置帰還値を得る。
本発明に係る位置測定システムは、一磁性センサ２０を有するとともに、磁性センサ２０の周囲には残留磁界安定装置１０が設けてある。磁性センサ２０が何れかの方向へ移動するかにも関わらずに、残留磁界安定装置１０は、リニア・ステップモータの固定子３０での残留磁界を一固定値にし、残留磁界は、固定値なため、容易に校正し補償することができるので、精確な位置帰還値を得ることができる。
本発明に係る残留磁界安定装置１０は、Ｎ極及びＳ極を有し、且つＮ極とＳ極とが回路を形成して磁界を発生し、固定子３０での乱雑な残留磁界を克服して安定な残留磁界にするために、残留磁界安定装置１０によって発生する磁界は、固定子３０の表面での歯状体３１を飽和状態までに磁化することが必要なので、磁性センサ２０が通過する固定子３０の表面は、磁化されて固定値を持つ残留磁界になる。
本発明に係る磁性センサ２０が通過する、固定子３０の表面での残留磁界が固定値であるため、磁性センサ２０の残留磁界による影響を事前に予測して補償できるので、精確な位置帰還値を得ることができる。
本発明に係るリニア・ステップモータ位置測定システムの概略図。 図１におけるＡ-Ａ線の矢視図。
符号の説明
１０・・・残留磁界安定装置
１１・・・内蓋
１２・・・外蓋
１３・・・磁石
２０・・・磁性センサ
３０・・・固定子
３１・・・歯状体

Claims (5)

  1. 磁性誘導原理を利用してリニア・ステップモータの固定子での磁束密度の変化を測定することにより位置帰還値を得る磁性センサと、
    前記磁性センサの外周に設置される残留磁界安定装置と、を含み、
    前記残留磁界安定装置は、前記磁性センサを包む内蓋と、前記内蓋を包む外蓋と、前記内蓋と前記外蓋の間に配置される磁石と、からなり、
    前記残留磁界安定装置と前記固定子とで磁気回路を形成することにより、前記リニア・ステップモータの固定子での残留磁界値を安定させて、前記磁性センサが磁束変化量によってモータ可動子の位置を精確に測定できることを特徴とする、
    リニア・ステップモータ位置測定システム。
  2. 前記残留磁界安定装置の前記内蓋と前記外蓋とでＮ極及びＳ極を有する磁気回路を形成することを特徴とする、
    請求項１に記載のリニア・ステップモータ位置測定システム。
  3. 前記残留磁界安定装置のＮ極及びＳ極は、永久磁石と、磁気通過性の良い内蓋及び外蓋と、で構成されることを特徴とする、
    請求項１に記載のリニア・ステップモータ位置測定システム。
  4. 前記残留磁界安定装置のＮ極及びＳ極は、電磁石と、磁気通過性の良い内蓋及び外蓋と、で構成されることを特徴とする、
    請求項１に記載のリニア・ステップモータ位置測定システム。
  5. 前記リニア・ステップモータの固定子での残留磁界値は、殆ど飽和状態までに磁化されることを特徴とする、
    請求項１に記載のリニア・ステップモータ位置測定システム。
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