JP5413959B2 - リニアエンコーダとリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法 - Google Patents
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Description
尚、リニアエンコーダの構成を開示するものとして、例えは、特許文献1がある。
上述したように、リニアエンコーダとしては、インクリメンタル型のものとアブソリュート型のものとがあるが、取扱性やコストの点からインクリメンタル型のリニアエンコーダが使用される傾向がある。
しかしながら、インクリメンタル型のリニアエンコーダの場合には、既に説明したように、原点位置を基準として移動位置を検出する構成になっているために、必ず原点位置を検出する必要がある。その為、電源投入時に可動部を原点位置に復帰させる原点復帰動作が必要となり、それが原因となって電源投入時の立ち上がり時間が長くなってしまうという問題があった。
{m×(n+a)}×2 n ≧L―――(I)
P={m×(n+a)}―――――(II)
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
L:ストローク
又、請求項2によるリニアエンコーダは、請求項1記載のリニアエンコーダにおいて、上記リニアスケールには、上記基準点位置及び上記アブソ信号による位置情報とは別のインクリメント位置を示す情報を所定ピッチで記録したインクリメント指標部が設けられていて、上記インクリメント指標部からの情報と上記アブソ信号に基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項3によるリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法は、リニアスケールに、基準点位置を示す情報を所定ピッチで記録した基準点位置指標部と、上記基準点位置とは別の位置情報を持つアブソ信号を記録したアブソ指標部と、を設けておき、任意の領域のアブソ信号の組み合わせが他の領域のアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、電源オフにより検出ヘッドを備えた可動部が任意の位置で停止した時、次の電源オンにより上記可動部を予め設定された方向に移動させて基準点位置指標部の基準点位置を検出し、次いで、検出ヘッドを反対側に移動させて隣接する別の基準点位置を検出し、上記検出ヘッドの基準点位置間の移動の際任意の領域のアブソ信号の組み合わせを読み取り、上記読み取ったアブソ信号の組み合わせと予めテーブルに記憶されている複数のアブソ信号の組み合わせと比較することにより、上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるようにしており、上記基準点位置指標部には、次の式(I)を満たす必要ビット(n)の最小値に対して、次の式(II)で示す1レコードピッチ(P)毎に基準点位置を示す情報が記録されており、上記アブソ指標部には、上記基準点位置指標部の上記1レコードピッチ(P)の中に予め設定された(n+a)ビットのアブソ信号が検出最少ピッチ(m)毎に記録されており、隣接する任意の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせが他の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、上記検出ヘッドが最大1レコードピッチ(P)動くと、(n+a)ビットのアブソ信号を読み取り、これに基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めることを特徴とするものである。
{m×(n+a)}×2 n ≧L―――(I)
P={m×(n+a)}―――――(II)
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
L:ストローク
又、請求項4によるリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法は、請求項3記載のリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法において、上記リニアスケールに、上記基準点位置及び上記アブソ信号による位置情報とは別のインクリメント位置を示す情報を所定ピッチで記録したインクリメント指標部を設けておき、上記インクリメント指標部からの情報と上記アブソ信号に基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるようにしていることを特徴とするものである。
又、請求項2によるリニアエンコーダは、請求項1記載のリニアエンコーダにおいて、上記基準点位置指標部には、次の式(I)を満たす必要ビット(n)の最小値に対して、次の式(II)で示す1レコードピッチ(P)毎に基準点位置を示す情報が記録されており、上記アブソ指標部には、上記基準点位置指標部の上記1レコードピッチ(P)の中に予め設定された(n+a)ビットのアブソ信号が検出最少ピッチ(m)毎に記録されており、隣接する任意の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせが他の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、上記信号処理部は、上記検出ヘッドが最大1レコードピッチ(P)動くと、(n+a)ビットのアブソ信号を読み取り、これと上記インクリメント指標部からの情報に基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるように構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
{m×(n+a)}×2n≧L―――(I)
P={m×(n+a)}―――――(II)
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
L:ストローク
又、請求項3によるリニアエンコーダは、請求項1記載のリニアエンコーダにおいて、上記基準点位置指標部には検出最少ピッチ(m)毎に基準点位置を示す情報が記録されており、アブソ指標部には検出最少ピッチ(m)毎に予め決められた(n)ビットの連続したアブソ信号の組み合わせが記録されており、 少なくとも1検出最少ピッチ(m)ずれることにより任意の領域のアブソ信号の組み合わせが別の領域のアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、上記信号処理部は、上記検出ヘッドが検出最少ピッチ(m)動くと、(n)ビットのアブソ信号を読み取り、これと上記インクリメント指標部からの情報に基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるように構成されているので、上記した効果と同等の効果を得ることができ、且つ、検出ヘッドの移動量を最小にすることができる。
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
さらに、請求項4は本願発明を方法として規定したものである。
尚、既に説明した検出ヘッド35には、インクリメント情報を検出するインクリ相センサ35c(図示せず)と、上記Z相を検出するZ相センサ35aと、上記ABS相を検出するABS相センサ35bとが設置されている(図4に示す)。
{m×(n+a)}×2n≧L―――(I)
P={m×(n+a)}―――――(II)
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
L:ストローク
29=512―――(III)
まず、電動アクチュエータとしての通常の動作を説明する。可動部15のコイルアッセンブリ17に任意の方向の電流を流すことにより、固定部1側の複数個のマグネット13との関係により、図1中左右何れかの方向に推力が発生する。それによって、可動部15が図1中左右何れかの方向に移動することになる。
まず、検出ヘッド35(可動部15)が基準点位置指標部43の任意の基準点位置間の中間地点で位置決めされ、その状態で電源が「OFF」されたものと仮定する。この状態で、再度、電源が投入されると、従来のインクリメント型のリニアエンコーダであれば、ストロークの左右何れかの終端に設定されている原点に復帰させる動作が実行される。
これに対して、本実施の形態の場合には、停止されている可動部15の絶対位置の検出が行われることになる。以下、この絶対位置の検出について説明する。
まず、電源を一旦オフにした後に再度投入した場合の立ち上がり時間を短縮させることができる。これは従来のインクリメント型のリニアエンコーダの場合に必要であった原点復帰動作が不要になったからである。つまり、可動部15が仕様ストローク内の任意の場所にある状態で電源をオフされても、次に電源を投入した時に両側の基準点位置内を移動するだけで、可動部15の絶対位置を特定することができるからである。
」を1ビットずつ左シフトさせている。そして、図6(b)に示すように、MSBから数えて1ビット目と4ビット目をEXOR回路に入力してその結果を10ビット目に返すように予めビットパターンが書き込まれている。
X10 +X7 +1―――(IV)
そして、電源オフにより検出ヘッド35が「Z0」と「Z1」との間で停止したとする。この状態で次に電源がオンされた場合には、図中矢印aで示すように、検出ヘッド35が図中左側に移動して、そのZ相センサ35aが「Z0」を検出する。次いで、検出ヘッド35は反対側(図中矢印bで示す方向)に移動して、そのZ相センサ35aが「「Z1」を検出する。検出ヘッド35が「Z0」から「Z1」に移動する間に、10個のABS相センサ35bが10ビット分の信号を読み取る。そして、その読み取った10ビット分の信号と予めテーブルに記憶されている様々な10ビット分の信号とを比較して、一致する10ビット分の信号を特定し、それによって、可動部15の絶対位置を特定するものである。
前記第1、第2の実施の形態では、磁気的なリニアスケールと検出ヘッドによってリニアエンコーダを構成した例を示したが、光学的なものであってもよい。例えば、多数のスリットを有するテープによりリニアスケールを形成すると共に、光学的に上記スリットを検出するセンサにより検出ヘッドを形成することになる。
又、前記第1、第2の実施の形態の場合には、固定子がマグネット、可動子がコイルの場合を例に挙げて説明したが、その逆でもよい。
又、前記第1、第2の実施の形態で説明した電動アクチュエータはあくまで一例であり、様々な用途に様々な構成のロボットに適用可能である。
又、リニアモータタイプのものに限定されず、ボールネジ・ボールナットタイプのものに対しても同様に適用可能である。
2 ハウジング
3 ベース部
5 カバー部
7 ガイドレール
9 ステータ部
11 ステータ
13 マグネット
15 可動部
17 コイルアッセンブリ
19 スライダープレート
21 ガイド部材
23 テーブル
31 リニアエンコーダ
33 リニアスケール
35 検出ヘッド
37 信号処理部
41 インクリメント指標部
43 基準点位置指標部
45 アブソ指標部
Claims (4)
- リニアモータを使用した電動アクチュエータの固定部に取り付けられたリニアスケールと、
上記固定部に対して移動可能に設置された可動部に取り付けられ検出素子を備えた検出ヘッドと、
上記検出素子からの検出信号に基づいて演算処理を行い上記可動部の上記リニアスケール上における絶対位置を求める信号処理部と、
を具備し、
上記リニアスケールには、基準点位置を示す情報を所定ピッチで記録した基準点位置指標部と、上記基準点位置とは別の位置情報を持つアブソ信号を記録したアブソ指標部と、が設けられていて、
任意の領域のアブソ信号の組み合わせが他の領域のアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、
上記信号処理部は、上記検出素子からの検出信号に基づいて任意の領域のアブソ信号の組み合わせを読み取り、予めテーブルに記憶されている複数のアブソ信号の組み合わせと比較することにより、上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるように構成されており、
上記基準点位置指標部には、次の式(I)を満たす必要ビット(n)の最小値に対して、次の式(II)で示す1レコードピッチ(P)毎に基準点位置を示す情報が記録されており、
上記アブソ指標部には、上記基準点位置指標部の上記1レコードピッチ(P)の中に予め設定された(n+a)ビットのアブソ信号が検出最少ピッチ(m)毎に記録されており、
隣接する任意の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせが他の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、
上記信号処理部は、上記検出ヘッドが最大1レコードピッチ(P)動くと、(n+a)ビットのアブソ信号を読み取り、これに基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるように構成されていることを特徴とするリニアエンコーダ。
{m×(n+a)}×2 n ≧L―――(I)
P={m×(n+a)}―――――(II)
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
L:ストローク - 請求項1記載のリニアエンコーダにおいて、
上記リニアスケールには、上記基準点位置及び上記アブソ信号による位置情報とは別のインクリメント位置を示す情報を所定ピッチで記録したインクリメント指標部が設けられていて、
上記インクリメント指標部からの情報と上記アブソ信号に基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるように構成されていることを特徴とするリニアエンコーダ。 - リニアスケールに、基準点位置を示す情報を所定ピッチで記録した基準点位置指標部と、上記基準点位置とは別の位置情報を持つアブソ信号を記録したアブソ指標部と、を設けておき、
任意の領域のアブソ信号の組み合わせが他の領域のアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、
電源オフにより検出ヘッドを備えた可動部が任意の位置で停止した時、次の電源オンにより上記可動部を予め設定された方向に移動させて基準点位置指標部の基準点位置を検出し、次いで、検出ヘッドを反対側に移動させて隣接する別の基準点位置を検出し、
上記検出ヘッドの基準点位置間の移動の際任意の領域のアブソ信号の組み合わせを読み取り、
上記読み取ったアブソ信号の組み合わせと予めテーブルに記憶されている複数のアブソ信号の組み合わせと比較することにより、上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるようにしており、
上記基準点位置指標部には、次の式(I)を満たす必要ビット(n)の最小値に対して、次の式(II)で示す1レコードピッチ(P)毎に基準点位置を示す情報が記録されており、
上記アブソ指標部には、上記基準点位置指標部の上記1レコードピッチ(P)の中に予め設定された(n+a)ビットのアブソ信号が検出最少ピッチ(m)毎に記録されており、
隣接する任意の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせが他の基準点位置間に含まれるアブソ信号の組み合わせの何れとも異なるように設定されており、
上記検出ヘッドが最大1レコードピッチ(P)動くと、(n+a)ビットのアブソ信号を読み取り、これに基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めることを特徴とするリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法。
{m×(n+a)}×2 n ≧L―――(I)
P={m×(n+a)}―――――(II)
但し、
m:アブソ相検出最少ピッチ
n:1レコードの必要ビット
a:エラー補正ビット
L:ストローク - 請求項3記載のリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法において、
上記リニアスケールに、上記基準点位置及び上記アブソ信号による位置情報とは別のインクリメント位置を示す情報を所定ピッチで記録したインクリメント指標部を設けておき、
上記インクリメント指標部からの情報と上記アブソ信号に基づいて上記可動部の上記リニアスケール上の絶対位置を求めるようにしていることを特徴とするリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法。
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JP2009138865A JP5413959B2 (ja) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | リニアエンコーダとリニアエンコーダを使用した絶対位置特定方法 |
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2009
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