JP6457250B2 - Position detecting device, driving device, and position detecting scale member - Google Patents
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Description
本発明は、被駆動部材の回転位置および直線位置を検出する位置検出装置、該位置検出装置を備えた駆動装置、および当該位置装置に用いられる位置検出用スケール部材に関するものである。 The present invention relates to a position detection device that detects a rotational position and a linear position of a driven member, a drive device including the position detection device, and a position detection scale member used in the position device.
被駆動部材に軸線周りの回転移動と軸線方向の直線移動とを行わせる駆動装置として、リニアモータによって軸線方向に直線移動する直動軸にカップリングを介して回転モータの回転軸を連結させて直動軸を軸線周りに回転させる複合駆動装置が提案されている(特許文献1参照)。 As a driving device that causes the driven member to perform rotational movement around the axis and linear movement in the axial direction, the rotary shaft of the rotary motor is connected via a coupling to a linear motion shaft that linearly moves in the axial direction by a linear motor. There has been proposed a composite drive device that rotates a linear motion shaft around an axis (see Patent Document 1).
かかる複合駆動装置では、回転モータがキャリッジに搭載されているので、直動軸を直線移動させた際、回転モータも軸線方向に直線移動する。また、複合駆動装置では、N極とS極とが交互に配列されたリニアスケールベース(直線位置検出用のスケール)と、キャリッジと一体に直動するリニアスケールヘッド(直線位置検出用のセンサ)とによってリニアエンコーダが構成されており、直動軸の直線位置を検出している。 In such a composite drive device, since the rotary motor is mounted on the carriage, when the linear motion shaft is linearly moved, the rotary motor is also linearly moved in the axial direction. Further, in the composite drive device, a linear scale base (scale for linear position detection) in which N poles and S poles are alternately arranged, and a linear scale head (linear position detection sensor) that moves linearly integrally with the carriage. And a linear encoder is configured to detect the linear position of the linear motion shaft.
特許文献1に記載の駆動装置において、直動軸の回転位置を検出するには、リニアエンコーダとは別に、回転モータの回転軸あるいは直動軸に対してロータリエンコーダを設ける必要がある。例えば、回転モータの回転軸に回転位置検出用のスケールを設ける一方、キャリッジ等に回転位置検出用のセンサを設けることになる。すなわち、直動軸の回転位置および直線位置を検出するには、リニアエンコーダとロータリエンコーダとを独立して構成し、互いに別の部材の移動を検出する必要がある。このため、リニアエンコーダおよびロータリエンコーダを設けるために大きなスペースを必要とする等の問題点がある。
In the drive device described in
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、リニアエンコーダおよびロータリエンコーダが共通の部材の移動を検出することによって、被駆動部材の回転位置および直線位置を検出することのできる位置検出装置、駆動装置、および位置検出用スケール部材を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a position detection device that can detect the rotational position and linear position of a driven member by detecting the movement of a common member by a linear encoder and a rotary encoder, A driving device and a scale member for position detection are provided.
上記課題を解決するために、本発明に係る位置検出装置は、回転位置検出用の第1スケール、および該第1スケールに対向する回転位置検出用の第1センサを備えたロータリエンコーダと、直線位置検出用の第2スケール、および該第2スケールに対向する直線位置検出用の第2センサを備えたリニアエンコーダと、を有し、前記第1スケールおよび前記第2スケールは、軸線周りの回転移動および軸線方向の直線移動が行われるスケール部材の周面において前記軸線方向で異なる領域に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a position detection device according to the present invention includes a first encoder for detecting a rotational position, a rotary encoder including a first sensor for detecting a rotational position facing the first scale, and a straight line. A linear encoder including a second scale for position detection and a second sensor for linear position detection opposed to the second scale, and the first scale and the second scale rotate around an axis. wherein the linear movement of the movement and the axial direction are provided in different regions in Oite the axial direction on the peripheral surface of the scale member to be performed.
また、本発明に係る駆動装置は、被駆動部材を軸線周りに回転移動させる回転駆動装置と、前記被駆動部材を前記軸線方向に直線移動させる直線駆動装置と、前記被駆動部材の回転移動および直線移動を検出する位置検出装置と、を有し、前記位置検出装置は、回転位置検出用の第1スケール、および該第1スケールに対向する回転位置検出用の第1センサを備えたロータリエンコーダと、直線位置検出用の第2スケール、および該第1スケールに対向する直線位置検出用の第2センサを備えたリニアエンコーダと、を備え、前記第1スケールおよび前記第2スケールは、前記被駆動部材と一体に移動するスケール部材の周面において前記軸線方向で異なる領域に設けられていることを特徴とする。 The drive device according to the present invention includes a rotation drive device that rotates and moves a driven member around an axis, a linear drive device that linearly moves the driven member in the axial direction, and rotational movement of the driven member and A rotary encoder that includes a first scale for detecting a rotational position and a first sensor for detecting a rotational position opposite to the first scale. A linear encoder including a second scale for detecting a linear position and a second sensor for detecting a linear position opposed to the first scale , wherein the first scale and the second scale are characterized in that provided in the different regions in Oite the axial direction on the peripheral surface of the scale member to move the drive member integrally.
本発明では、共通のスケール部材の周面に回転位置検出用の第1スケール、および直線位置検出用の第2スケールを設けたため、スケール部材の移動を検出すれば、被駆動部材の回転位置および直線位置を検出することができる。従って、位置検出装置の構成を簡素化することができるので、位置検出装置を設けるためのスペースを縮小することができる等の利点がある。また、第1スケールおよび第2スケールがスケール部材の周面において
前記軸線方向で異なる領域に設けられているため、例えば、ロータリエンコーダおよびリニアエンコーダにおいて、同一の検出方式を採用した場合でも、相互の干渉が発生しにくい。
In the present invention, since the first scale for detecting the rotational position and the second scale for detecting the linear position are provided on the peripheral surface of the common scale member, if the movement of the scale member is detected, the rotational position of the driven member and A linear position can be detected. Therefore, since the configuration of the position detection device can be simplified, there is an advantage that the space for providing the position detection device can be reduced. Further, the first scale and the second scale are arranged on the peripheral surface of the scale member.
Since they are provided in different regions in the axial direction, for example, even when the same detection method is adopted in the rotary encoder and the linear encoder, mutual interference hardly occurs.
本発明において、前記第1スケールでは、前記軸線方向に延在するパターンが前記軸線周りに複数配列され、前記第2スケールでは、前記軸線周りに延在するパターンが前記軸線方向に複数配列されていることが好ましい。かかる構成によれば、スケール部材が軸線方向に直線移動したときでも、第1スケールと第1センサとが対向し、スケール部材が軸線周りに回転移動したときでも、第2スケールと第2センサとが対向する。従って、広い範囲にわたって、スケール部材の軸線周りの回転位置よび軸線方向の直線位置を検出することができる。 In the present invention, in the first scale, a plurality of patterns extending in the axial direction are arranged around the axis, and in the second scale, a plurality of patterns extending around the axis are arranged in the axial direction. Preferably it is. According to this configuration, even when the scale member linearly moves in the axial direction, the first scale and the first sensor face each other, and even when the scale member rotates around the axis, the second scale and the second sensor Opposite. Accordingly, the rotational position around the axis of the scale member and the linear position in the axial direction can be detected over a wide range.
本発明において、前記ロータリエンコーダと前記リニアエンコーダとでは、異なる種類の物理量を検出する構成を採用することができる。 In the present invention, the rotary encoder and the linear encoder can employ a configuration for detecting different types of physical quantities.
本発明において、前記ロータリエンコーダと前記リニアエンコーダとでは、同一種類の物理量を検出する構成を採用することができる。 In the present invention, the rotary encoder and the linear encoder may employ a configuration for detecting the same type of physical quantity.
本発明において、前記ロータリエンコーダおよび前記リニアエンコーダのうち、少なくとも一方は、磁気式エンコーダであることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that at least one of the rotary encoder and the linear encoder is a magnetic encoder.
この場合、前記磁気式エンコーダでは、前記周面にコーティングされた磁性層に対する着磁によりスケール用の磁気パターンが形成されている構成を採用することができる。 In this case, the magnetic encoder can employ a configuration in which a magnetic pattern for scale is formed by magnetizing the magnetic layer coated on the peripheral surface.
本発明において、前記ロータリエンコーダおよび前記リニアエンコーダのうち、少なくとも一方は、反射型の光学式エンコーダであることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that at least one of the rotary encoder and the linear encoder is a reflective optical encoder.
この場合、前記光学式エンコーダでは、前記周面に形成された反射層によりスケール用の反射パターンが形成されている構成を採用することができる。 In this case, the optical encoder can employ a configuration in which a reflective pattern for scale is formed by a reflective layer formed on the peripheral surface.
本発明において、前記スケール部材は筒状部材を備え、前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されている構成を採用することができる。この場合、前記筒状部材は、第1筒状部材と、該第1筒状部材が内側に嵌められた第2筒状部材
と、を備え、前記第1筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、前記第2筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されていることが好ましい。
In the present invention, the scale member may include a cylindrical member, and the first scale and the second scale may be formed on the peripheral surface of the cylindrical member. In this case, the tubular member includes a first tubular member, and a second tubular member in which the first tubular member is fitted inside, and the first tubular member is provided on the circumferential surface of the first tubular member. Preferably, one of the first scale and the second scale is formed, and the other of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the second cylindrical member.
本発明において、前記スケール部材は、前記軸線方向に延在する軸部と、前記軸部に嵌められた筒状部材と、を備え、前記軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されている構成を採用することができる。 In this invention, the said scale member is provided with the axial part extended in the said axial direction, and the cylindrical member fitted by the said axial part, The said 1st scale and said 2nd on the surrounding surface of the said axial part A configuration in which one of the scales is formed and the other of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the cylindrical member can be employed.
本発明において、前記スケール部材は、前記軸線方向に延在する軸部を備え、当該軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されている構成を採用してもよい。 In the present invention, the scale member may include a shaft portion extending in the axial direction, and the first scale and the second scale may be formed on a peripheral surface of the shaft portion.
本発明に係る位置検出用スケール部材は、周面に回転位置検出用の第1スケール、および直線位置検出用の第2スケールが設けられ、前記第1スケールおよび前記第2スケールは、前記周面において軸線方向で異なる領域に設けられていることを特徴とする。 The position detecting scale member according to the present invention is provided with a first scale for detecting a rotational position and a second scale for detecting a linear position on a circumferential surface, and the first scale and the second scale are arranged on the circumferential surface. Are provided in different regions in the axial direction .
本発明に係る位置検出用スケール部材は、筒状部材を有し、前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されている構成を採用することができる。この場合、前記筒状部材は、第1筒状部材と、該第1筒状部材が内側に嵌められた第2筒状部材と、を備え、前記第1筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、前記第2筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されていることが好ましい。 The position detecting scale member according to the present invention can employ a configuration in which a cylindrical member is provided and the first scale and the second scale are formed on a peripheral surface of the cylindrical member. In this case, the tubular member includes a first tubular member, and a second tubular member in which the first tubular member is fitted inside, and the first tubular member is provided on the circumferential surface of the first tubular member. Preferably, one of the first scale and the second scale is formed, and the other of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the second cylindrical member.
本発明に係る位置検出用スケール部材は、軸部と、該軸部に嵌められた筒状部材と、を備え、前記軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されている構成を採用してもよい。 The position detecting scale member according to the present invention includes a shaft portion and a cylindrical member fitted to the shaft portion, and one of the first scale and the second scale is formed on a peripheral surface of the shaft portion. In addition, a configuration in which the other of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the cylindrical member may be adopted.
本発明に係る位置検出用スケール部材は、軸部を備え、当該軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されている構成を採用してもよい。 The scale member for position detection according to the present invention may include a shaft portion, and a configuration in which the first scale and the second scale are formed on a peripheral surface of the shaft portion.
本発明では、共通のスケール部材の周面に回転位置検出用の第1スケール、および直線位置検出用の第2スケールを設けたため、スケール部材の移動を検出すれば、被駆動部材の回転位置および直線位置を検出することができる。従って、位置検出装置の構成を簡素化することができるので、位置検出装置を設けるためのスペースを縮小することができる等の利点がある。 In the present invention, since the first scale for detecting the rotational position and the second scale for detecting the linear position are provided on the peripheral surface of the common scale member, if the movement of the scale member is detected, the rotational position of the driven member and A linear position can be detected. Therefore, since the configuration of the position detection device can be simplified, there is an advantage that the space for providing the position detection device can be reduced .
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[参考例]
(駆動装置100の構成)
図1は、本発明の参考例に係る位置検出装置10を備えた駆動装置100の説明図である。図1に示す駆動装置100は、被駆動部材2を軸線L周りに回転移動させる回転駆動装置110と、被駆動部材2を軸線L方向に直線移動させる直線駆動装置120と、被駆動部材2の回転移動および直線移動を検出する位置検出装置10とを有している。
[ Reference example ]
(Configuration of the driving device 100)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a
回転駆動装置110は、軸線L方向に延在する第1回転軸112を備えた回転駆動用の第1モータ111を有しており、第1回転軸112の先端部に被駆動部材2が連結されている。被駆動部材2は、各種部材を保持するヘッドや、各種部材が載置されるテーブル等である。
The
直線駆動装置120は固定体130に支持されており、直線駆動装置120のキャリッジ121に回転駆動装置110が搭載されている。より具体的には、直線駆動装置120は、軸線Lと平行に延在する第2回転軸123を備えた直線駆動用の第2モータ122と、第2回転軸123に形成された螺旋溝に係合するナット部124を備えたキャリッジ121とを有しており、キャリッジ121には第1モータ111が保持されている。
The
従って、直線駆動装置120において、第2モータ122の第2回転軸123が回転すると、キャリッジ121が第2回転軸123に沿って直線移動するため、回転駆動装置110全体が軸線L方向に移動する。このため、被駆動部材2が軸線L方向に直線移動する。その際、キャリッジ121の軸線L方向の可動範囲は、矢印L1で示す範囲であり、被駆動部材2の軸線L方向の可動範囲は、矢印L2で示す範囲である。なお、固定体130には、リニアガイド131が設けられており、リニアガイド131は、第2回転軸123に対するキャリッジ121の供回りを防止するとともに、キャリッジ121を軸線Lに沿う方向に案内する。
Accordingly, in the
また、回転駆動装置110において、第1モータ111の第1回転軸112が軸線L周りに回転すると、被駆動部材2が軸線L周りに回転移動する。
In the
かかる駆動の際、位置検出装置10は、被駆動部材2の軸線L周りの回転移動および被駆動部材2の軸線L方向の直線移動を検出し、その結果に基づいて、被駆動部材2の軸線L周りの回転位置および被駆動部材2の軸線L方向の直線位置を検出する。位置検出装置10は、被駆動部材2の回転位置を検出するロータリエンコーダ20と、被駆動部材2の直線位置を検出するリニアエンコーダ30とを有している。回転駆動装置110は、ロータリエンコーダ20での検出に基づいて被駆動部材2の軸線L周りの角度位置を調整し、直線駆動装置120は、リニアエンコーダ30での検出結果に基づいて被駆動部材2の軸線L方向の直線位置を調整する。
During such driving, the
かかる位置検出装置10(ロータリエンコーダ20およびリニアエンコーダ30)を構成するにあたって、本形態では、回転駆動装置110に用いた第1モータ111の第1回転軸112において後端側(被駆動部材2とは反対側)に延在している部分がスケール部材1(位置検出用スケール部材)として構成されている。
In configuring the position detection device 10 (the
(位置検出装置10の詳細構成)
図2は、本発明の参考例に係る位置検出装置10の説明図であり、図2(a)、(b)、(c)は、スケール部材1とセンサとの位置関係を示す説明図、スケール部材1の分解斜視図、およびスケール部材1をさらに細かく分解したときの分解斜視図である。
(Detailed configuration of the position detection device 10)
FIG. 2 is an explanatory view of a
図2(a)に示すように、スケール部材1は、全体として軸線L方向に延在する丸棒状であり、かかる丸棒状のスケール部材1の周面1a(外周面)には、回転位置検出用の第1スケール21と、直線位置検出用の第2スケール31とが形成されている。第1スケー
ル21には、図1に示す固定体130に保持された回転位置検出用の第1センサ22が対向しており、第1スケール21と第1センサ22とによってロータリエンコーダ20が構成されている。また、第2スケール31には、図1に示す固定体130に保持された直線位置検出用の第2センサ32が対向しており、第2スケール31と第2センサ32とによってリニアエンコーダ30が構成されている。
As shown in FIG. 2 (a), the
ここで、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とでは、異なる種類の物理量を検出する構成、または同一種類の物理量を検出する構成を採用することができる。本形態では、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とでは、異なる種類の物理量を検出する構成が採用されている。例えば、ロータリエンコーダ20は、反射型の光学式エンコーダであり、リニアエンコーダ30は、磁気式エンコーダである。従って、ロータリエンコーダ20において、第1スケール21は、スケール用の反射パターン1rからなり、第1センサ22は光センサからなる。かかる第1センサ22(光センサ)は、スケール部材1の周面1aに向けて光を出射する発光部と、第1スケール21(反射パターン1r)で反射した光を受光部とを備えている。一方、リニアエンコーダ30において、第2スケール31は、スケール用の磁気パターン1mからなり、第2センサ32は、磁気抵抗素子やホール素子等の磁気センサからなる。
Here, the
本形態では、第1スケール21と第2スケール31とは、スケール部材1の周面1aのうち、同一領域において径方向に積層されている。このため、第1センサ22と第2センサ32とは近接しており、図1に示す固定体130に保持された共通の基板40に設けられている。
In this embodiment, the
より具体的には、図2(b)に示すように、スケール部材1は、第1モータ111の第1回転軸112において後端側(被駆動部材2とは反対側)に延在している丸棒状の軸部11と、軸部11が嵌った円筒状の筒状部材12とを備えており、筒状部材12の周面12aに第1スケール21および第2スケール31が積層されている。本形態において、筒状部材12は、内側の円筒状の第1筒状部材13と、第1筒状部材13が内側に嵌められた外側の円筒状の第2筒状部材14とを備えている。
More specifically, as shown in FIG. 2B, the
第1筒状部材13の周面13a(外周面)には、軸線L周りに環状に延在するパターンが軸線L方向に複数配列された第2スケール31が形成されており、第2スケール31が形成されている軸線L方向の範囲(図1の矢印L3で示す範囲)は、図1に示すキャリッジ121の可動範囲L1や被駆動部材2の可動範囲L2より長く設定されている。ここで、第2スケール31は、磁気パターン1mであり、軸線L周りに延在するS極と軸線L周りに延在するN極とが軸線L方向において交互に配列されている。かかる第2スケール31は、例えば、第1筒状部材13として用いた磁性材料からなる筒状部材に対する着磁によって構成することができる。この場合、軸部11を磁性材料とすれば、軸部11を第2スケール31に対するヨークとして利用することができる。また、第2スケール31は、第1筒状部材13の周面13aに磁性層をコーティングした後、磁性層に対する着磁により構成してもよい。この場合、第1筒状部材13を磁性材料とすれば、第1筒状部材13を第2スケール31に対するヨークとして利用することができる。
On the
第2筒状部材14の周面14aには、軸線L方向に延在するパターンが軸線L周りに複数配列された第1スケール21が形成されており、第1スケール21が形成されている軸線L方向の範囲(図1矢印L3で示す範囲)は、図1に示すキャリッジ121の可動範囲L1や被駆動部材2の可動範囲L2より長く設定されている。ここで、第1スケール21は、反射パターン1rであり、軸線L方向に延在する反射パターン1rが軸線L方向に複数配列されている。かかる第1スケール21は、例えば、第2筒状部材14の周面14aにアルミニウム、銀、それらの合金等の反射性金属層を配置することにより実現すること
ができる。例えば、第1スケール21が形成されたフィルムを第2筒状部材14の周面14aに貼付することができる。
The
従って、第1筒状部材13を第2筒状部材14の内側に嵌めて固定すれば、周面(同一領域において径方向)で第1スケール21と第2スケール31とが積層された筒状部材12が構成され、かかる筒状部材12を軸部11に嵌めれば、スケール部材1を構成することができる。ここで、第2筒状部材14の径方向内側(下層側)には磁気パターン1mからなる第2スケール31が設けられているため、第2筒状部材14は、非磁性材料からなり、第1スケール21は非磁性の金属材料からなる。
Therefore, when the first
このように構成した位置検出装置10では、回転駆動装置110において、第1モータ111の第1回転軸112が軸線L周りに回転すると、被駆動部材2とともにスケール部材1が軸線L周りに回転移動するので、ロータリエンコーダ20において、第1センサ22は、第1スケール21の移動に伴う反射量の変化を検出することができる。従って、ロータリエンコーダ20は、被駆動部材2およびスケール部材1の回転移動量および回転位置を検出することができる。また、直線駆動装置120において、キャリッジ121を直線移動させると、回転駆動装置110、被駆動部材2およびスケール部材1が軸線L方向に直線移動するので、リニアエンコーダ30において、第2センサ32は、第2スケール31の移動に伴う磁界の変化を検出することができる。従って、リニアエンコーダ30は、被駆動部材2およびスケール部材1の軸線L方向の直線移動量および直線位置を検出することができる。なお、スケール部材1に第1スケール21および第2スケール31の他に原点位置を示すスケールを設けておけば、被駆動部材2およびスケール部材1の絶対角度位置を検出することができるとともに、被駆動部材2およびスケール部材1の軸線L方向の絶対位置を検出することができる。
In the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、共通のスケール部材1の周面1aに回転位置検出用の第1スケール21、および直線位置検出用の第2スケール31を設けたため、スケール部材1の移動を検出すれば、被駆動部材2の軸線L周りの回転位置、および軸線L方向の直線位置を検出することができる。従って、位置検出装置10の構成を簡素化することができるので、位置検出装置10を設けるためのスペースを縮小することができる等の利点がある。また、共通の移動部材(スケール部材1)の移動を検出するので、回転位置検出用の第1センサ22、および直線位置検出用の第2センサ32を固定体130側に設けることができる。従って、第1センサ22および第2センサ32からの信号の出力等が容易である。
(Main effects of this form)
As described above, in this embodiment, since the
また、回転位置検出用の第1スケール21は、軸線L周りの周方向で離間する複数個所で軸線L方向にストライプ状に延在し、直線位置検出用の第2スケール31は、軸線L方向で離間する個所で軸線L周りの周方向に環状に延在している。このため、スケール部材1が軸線L方向に直線移動したときでも、第1スケール21と第1センサ22とが対向し、スケール部材1が軸線L周りに回転移動したときでも、第2スケール31と第2センサ32とが対向する。従って、広い範囲にわたって、スケール部材1の軸線L周りの回転位置、および軸線L方向の直線位置を検出することができる。
Further, the
また、第1スケール21と第2スケール31とは、スケール部材1の周面1aで同一領域において径方向に積層されているため、スケール部材1の軸線L方向の寸法を短縮することができる。
Moreover, since the
[参考例の変形例1]
上記参考例の形態では、筒状部材12が第1筒状部材13および第2筒状部材14の二重になっていたが、筒状部材12が一重であってもよい。この場合、軸部11の周面11aに第1スケール21および第2スケール31の一方を形成し、筒状部材12の周面12aに第1スケール21および第2スケール31の他方を形成する。例えば、軸部11の周面11aに磁気パターン1mからなる第2スケール31を形成し、筒状部材12の周面12aに反射パターン1rからなる第1スケール21を形成する。
[
In the form of the above reference example , the
[参考例の変形例2]
上記参考例では、筒状部材12が第1筒状部材13および第2筒状部材14の二重になっていたが、一重の筒状部材12の周面12aに第1スケール21および第2スケール31を形成してもよい。この場合、筒状部材12の周面12aに第1スケール21および第2スケール31の一方を形成した後、その上層(径方向外側)に第1スケール21および第2スケール31の他方を積層する。例えば、筒状部材12の周面12aに磁気パターン1mからなる第2スケール31を形成した後、その上層に反射パターン1rからなる第1スケール21を積層する。
[
In the above reference example , the
[参考例の変形例3]
上記参考例では、軸部11に筒状部材12が嵌っていたが、筒状部材12を用いずに、軸部11の周面11aに第1スケール21および第2スケール31を形成してもよい。こ
の場合、軸部11の周面11aに第1スケール21および第2スケール31の一方を形成した後、その上層(径方向外側)に第1スケール21および第2スケール31の他方を積層する。例えば、軸部11の周面11aに磁気パターン1mからなる第2スケール31を形成した後、その上層に反射パターン1rからなる第1スケール21を積層する。
[Modification 3 of Reference Example ]
In the above reference example , the
[参考例の変形例4]
上記参考例では、下層側に磁気パターン1mからなる第2スケール31が形成され、上層側に反射パターン1rからなる第1スケール21が形成されていたが、下層側に磁気パターン1mからなる第1スケール21が形成され、上層側に反射パターン1rからなる第2スケール31が形成されている構成を採用してもよい。すなわち、第1スケール21を磁気パターン1mにより形成し、第2スケール31を反射パターン1rにより形成してもよい。
[Modification 4 of Reference Example ]
In the above reference example , the
[実施の形態]
図3は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置10を備えた駆動装置100の説明図である。図4は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置10の説明図であり、図4(a)、(b)は、スケール部材1とセンサとの位置関係を示す説明図、およびスケール部材1の分解斜視図である。なお、本形態の基本的な構成は、参考例と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの詳細な説明を省略する。
[ Embodiment ]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the
図3に示す駆動装置100も、参考例と同様、被駆動部材2を軸線L周りに回転移動させる回転駆動装置110と、被駆動部材2を軸線L方向に直線移動させる直線駆動装置120と、被駆動部材2の回転移動および直線移動を検出する位置検出装置10とを有しており、回転駆動用の第1モータ111の第1回転軸112の先端部には被駆動部材2が連結されている。
As in the reference example , the driving
参考例と同様、位置検出装置10は、被駆動部材2の回転位置を検出するロータリエンコーダ20と、被駆動部材2の直線位置を検出するリニアエンコーダ30とを有している。かかる位置検出装置10を構成するにあたって、本形態では、回転駆動装置110に用いた第1モータ111の第1回転軸112において後端側(被駆動部材2とは反対側)に
延在している部分がスケール部材1として構成されている。
Similar to the reference example , the
図4(a)に示すように、スケール部材1は、全体として軸線L方向に延在する丸棒状であり、かかる丸棒状のスケール部材1の周面1aには、回転位置検出用の第1スケール21と、直線位置検出用の第2スケール31とが形成されている。第1スケール21には、図3に示す固定体130に保持された回転位置検出用の第1センサ22が対向しており、第1スケール21と第1センサ22とによってロータリエンコーダ20が構成されている。また、第2スケール31には、図3に示す固定体130に保持された直線位置検出用の第2センサ32が対向しており、第2スケール31と第2センサ32とによってリニアエンコーダ30が構成されている。
As shown in FIG. 4 (a), the
ここで、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とでは、異なる種類の物理量を検出する構成、または同一種類の物理量を検出する構成を採用することができる。本形態では、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とでは、同一種類の物理量を検出する構成が採用されている。例えば、ロータリエンコーダ20およびリニアエンコーダ30はいずれも、磁気式エンコーダである。従って、ロータリエンコーダ20において、第1スケール21は、スケール用の磁気パターン1mからなり、第1センサ22は磁気抵抗素子やホール素子等の磁気センサからなる。また、リニアエンコーダ30において、第2スケール31は、スケール用の磁気パターン1mからなり、第2センサ32は、磁気抵抗素子やホール素子等の磁気センサからなる。
Here, the
本形態では、第1スケール21と第2スケール31とは、スケール部材1の周面1aのうち、軸線L方向で異なる領域1c、1dに形成されている。このため、第1センサ22と第2センサ32とは軸線L方向で離間する位置に配置された基板41、42に各々設けられている。なお、基板41、42は、軸線L方向で繋がった1枚の基板であってもよい。
In the present embodiment, the
図4(b)に示すように、スケール部材1は、第1モータ111の第1回転軸112において後端側(被駆動部材2とは反対側)に延在している丸棒状の軸部11と、軸部11が嵌った円筒状の筒状部材15とを備えており、筒状部材15の周面15aによって、スケール部材1の周面1aが構成されている。
As shown in FIG. 4B, the
筒状部材15の周面15aのうち、被駆動部材2が位置する側の領域15c(スケール部材1の領域1c)には、軸線L方向に延在するパターンが軸線L周りに複数配列された第1スケール21が形成されており、第1スケール21が形成されている軸線L方向の範囲(図3の矢印L31で示す範囲)は、図1に示すキャリッジ121の可動範囲L1や被駆動部材2の可動範囲L2より長く設定されている。ここで、第1スケール21は、磁気パターン1mであり、軸線L方向に延在するS極と軸線L方向に延在するN極とが軸線L周りに交互に配列されている。
A plurality of patterns extending in the direction of the axis L are arranged around the axis L in the
筒状部材15の周面15aのうち、領域15cに対して被駆動部材2が位置する側と反対側の領域15d(スケール部材1の領域1d)には、軸線L周りに環状に延在するパターンが軸線L方向で複数配列された第2スケール31が形成されており、第2スケール31が形成されている軸線L方向の範囲(図3の矢印L32で示す範囲)は、図1に示すキャリッジ121の可動範囲L1や被駆動部材2の可動範囲L2より長く設定されている。ここで、第2スケール31は、磁気パターン1mであり、軸線L周りに延在するS極と軸線L周りに延在するN極とが軸線L方向で交互に配列されている。
Of the
かかる構成の第1スケール21および第2スケール31は、例えば、筒状部材15として用いた磁性材料からなる筒状部材に対する着磁によって実現することができる。この場合、軸部11を磁性材料とすれば、軸部11を第2スケール31に対するヨークとして利用することができる。また、筒状部材15の周面に磁性層をコーティングした後、磁性層
に対する着磁により第1スケール21および第2スケール31を構成してもよい。この場合、筒状部材15を磁性材料とすれば、筒状部材15を第2スケール31に対するヨークとして利用することができる。
The
このように構成した位置検出装置10では、参考例と同様、回転駆動装置110において、第1モータ111の第1回転軸112が軸線L周りに回転すると、被駆動部材2とともにスケール部材1が軸線L周りに回転移動するので、ロータリエンコーダ20において、第1センサ22は、第1スケール21の移動に伴う磁界の変化を検出することができる。また、直線駆動装置120において、キャリッジ121を直線移動させると、回転駆動装置110、被駆動部材2およびスケール部材1が軸線L方向に直線移動するので、リニアエンコーダ30において、第2センサ32は、第2スケール31の移動に伴う磁界の変化を検出することができる。
In the
このように、本形態でも、参考例と同様、共通のスケール部材1の周面1aに回転位置検出用の第1スケール21、および直線位置検出用の第2スケール31を設けたため、スケール部材1の移動を検出すれば、被駆動部材2の軸線L周りの回転位置、および軸線L方向の直線位置を検出することができる。従って、位置検出装置10の構成を簡素化することができるので、位置検出装置10を設けるためのスペースを縮小することができる等の利点がある。また、共通の移動部材(スケール部材1)の移動を検出するので、回転位置検出用の第1センサ22、および直線位置検出用の第2センサ32を固定体130側に設けることができる。従って、第1センサ22および第2センサ32からの信号の出力等が容易である。
Thus, also in this embodiment, since the
また、回転位置検出用の第1スケール21は、軸線L周りの周方向で離間する複数個所で軸線L方向にストライプ状に延在し、直線位置検出用の第2スケール31は、軸線L方向で離間する個所で軸線L周りの周方向に環状に延在している。このため、スケール部材1が軸線L方向に直線移動したときでも、第1スケール21と第1センサ22とが対向し、スケール部材1が軸線L周りに回転移動したときでも、第2スケール31と第2センサ32とが対向する。従って、広い範囲にわたって、スケール部材1の軸線L周りの回転位置、および軸線L方向の直線位置を検出することができる。
Further, the
また、第1スケール21と第2スケール31とが軸線L方向で異なる領域に設けられているため、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とでは相互の干渉が発生しにくい。従って、上記実施の形態で説明したように、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とが同一種類の物理量を検出する構成にすることが容易である。すなわち、第1スケール21および第2スケール31の構成を簡素化したままで、ロータリエンコーダ20およびリニアエンコーダ30の双方を磁気式エンコーダとすることができる。
In addition, since the
[実施の形態の変形例1]
図5は、本発明の実施の形態に係る別の位置検出装置10の説明図であり、図5(a)、(b)は、スケール部材1とセンサとの位置関係を示す説明図、およびスケール部材1の分解斜視図である。
[
FIG. 5 is an explanatory view of another
上記実施の形態では、筒状部材15の周面15aのうち、被駆動部材2が位置する側の領域15c(スケール部材1の領域1c)に回転位置検出用の第1スケール21を形成し、領域15cに対して被駆動部材2が位置する側と反対側の領域15d(スケール部材1の領域1d)には、直線位置検出用の第2スケール31を形成した。但し、図5に示すよ
うに、被駆動部材2が位置する側の領域15c(スケール部材1の領域1c)に直線位置検出用の第2スケール31を形成し、領域15cに対して被駆動部材2が位置する側と反対側の領域15d(スケール部材1の領域1d)には、回転位置検出用の第1スケール
21を形成してもよい。
In the said embodiment, the
[実施の形態の変形例2]
上記実施の形態では、筒状部材15に第1スケール21および第2スケール31を形成したが、筒状部材15を短くして軸部11の一部を筒状部材15から露出させ、軸部11において筒状部材15から露出した周面11aに第1スケール21および第2スケール31の一方を形成し、筒状部材15の周面15aに第1スケール21および第2スケール31の他方を形成してもよい。
[
In the above embodiment , the
[実施の形態の変形例3]
上記実施の形態では、軸部11に筒状部材15が嵌っていたが、筒状部材15を用いずに、軸部11の周面11aにおいて軸線L方向で離間する領域に第1スケール21および第2スケール31を形成してもよい。
[Modification 3 of the embodiment ]
In the above embodiment , the
[実施の形態の変形例4]
上記実施の形態では、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とが同一種類の物理量を検出する構成として、ロータリエンコーダ20およびリニアエンコーダ30の双方を磁気式エンコーダとした構成を例示したが、ロータリエンコーダ20およびリニアエンコーダ30の双方を光学式エンコーダとした構成を採用してもよい。この場合、第1スケール21および第2スケール31を反射パターン1rにより形成する。
[Modification 4 of the embodiment ]
In the above embodiment , the
また、上記実施の形態では、ロータリエンコーダ20とリニアエンコーダ30とが同一種類の物理量を検出する構成を採用したが、ロータリエンコーダ20およびリニアエンコーダ30の一方が磁気式エンコーダであって、他方が光学式エンコーダである構成を採用してもよい。
In the above embodiment , the
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、直線駆動装置120として送りねじ機構を用いたが、リニアモータを用いてもよい。また、上記実施の形態では、回転駆動装置110の第1モータ111の第1回転軸112に被駆動部材2を連結したが、第1回転軸112と被駆動部材2とが歯車やプーリ等の伝達機構を介して接続された駆動装置100の位置検出装置10に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、被駆動部材2と一体に移動可能なスケール部材1として第1回転軸112に連結されているスケール部材を例示したが、被駆動部材2と一体に移動可能であれば、第1回転軸112と被駆動部材2との間に構成された歯車やプーリ等にスケール部材1が連結されている構成を採用してもよい。
[Other embodiments]
In the above embodiment, the feed screw mechanism is used as the
1・・スケール部材(位置検出用スケール部材)、1a・・スケール部材の周面、1m・・磁気パターン、1r・・反射パターン、2・・被駆動部材、10・・位置検出装置、11・・軸部、11a・・軸部の周面、12、15・・筒状部材、12a、15a・・筒状部材の周面、13・・第1筒状部材、13a・・第1筒状部材の周面、14・・第2筒状部材、14a・・第2筒状部材の周面、20・・ロータリエンコーダ、21・・第1スケール、22・・第1センサ、30・・リニアエンコーダ、31・・第2スケール、32・・第2センサ、40、41、42・・基板、100・・駆動装置、110・・回転駆動装置、111・・第1モータ、112・・第1回転軸、120・・直線駆動装置、121・・キャリッジ、122・・第2モータ、123・・第2回転軸、124・・ナット部、130・・固定体、131・・リニアガイド、L・・軸線 1. Scale member (position detecting scale member), 1a, circumferential surface of scale member, 1 m, magnetic pattern, 1r, reflection pattern, 2 driven member, 10 position detecting device, 11 .Axis part, 11a..Surround surface of shaft part, 12, 15, ..Tubular member, 12a, 15a..Surround surface of cylindrical member, 13 ... First cylindrical member, 13a..First cylindrical shape 1st cylindrical member, 14a ... 2nd cylindrical member, 14a ... 2nd cylindrical member peripheral surface, 20 ... rotary encoder, 21 ... first scale, 22 ... first sensor, 30 ... linear Encoder, 31 ... second scale, 32 ... second sensor, 40, 41, 42 ... substrate, 100 ... drive device, 110 ... rotary drive device, 111 ... first motor, 112 ... first Rotating shaft, 120 ... Linear drive, 121 ... Carriage, 122 ... Motor, 123 ... second rotary shaft, 124 ... nut portion, 130 ... fixed body, 131 ... linear guide, L ... axis
Claims (18)
直線位置検出用の第2スケール、および該第2スケールに対向する直線位置検出用の第2センサを備えたリニアエンコーダと、
を有し、
前記第1スケールおよび前記第2スケールは、軸線周りの回転移動および軸線方向の直線移動が行われるスケール部材の周面において前記軸線方向で異なる領域に設けられていることを特徴とする位置検出装置。 A rotary encoder including a first scale for detecting a rotational position, and a first sensor for detecting a rotational position facing the first scale;
A linear encoder including a second scale for detecting a linear position, and a second sensor for detecting a linear position opposed to the second scale;
Have
The first scale and the second scale are provided in different regions in the axial direction on a peripheral surface of a scale member that performs rotational movement around an axial line and linear movement in the axial direction. .
前記第2スケールでは、前記軸線周りに延在するパターンが前記軸線方向に複数配列されていることを特徴とする請求項1に記載の位置検出装置。 In the first scale, a plurality of patterns extending in the axial direction are arranged around the axial line,
The position detection device according to claim 1, wherein a plurality of patterns extending around the axis are arranged in the axis direction on the second scale.
検出装置。 Wherein one of the rotary encoder and the linear encoder, at least one of the reflection-type position detecting device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an optical encoder.
前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の位置検出装置。 The scale member includes a shaft portion extending in the axial direction, and a tubular member fitted to the shaft portion,
The position detecting device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the first scale and the second scale are formed on a peripheral surface of the cylindrical member .
前記第1筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、
前記第2筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の位置検出装置。 The tubular member includes a first tubular member and a second tubular member in which the first tubular member is fitted inside,
One of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the first tubular member,
The position detection device according to claim 9, wherein the other of the first scale and the second scale is formed on a peripheral surface of the second cylindrical member .
前記軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、
前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の位置検出装置。 The scale member includes a shaft portion extending in the axial direction, and a tubular member fitted to the shaft portion,
One of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the shaft portion,
Position detecting device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the other of the first scale and the second scale on a peripheral surface of the tubular member is formed.
当該軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の位置検出装置。 The scale member includes a shaft portion extending in the axial direction,
The position detection device according to claim 1, wherein the first scale and the second scale are formed on a peripheral surface of the shaft portion .
前記被駆動部材を前記軸線方向に直線移動させる直線駆動装置と、
前記被駆動部材の回転移動および直線移動を検出する位置検出装置と、
を有し、
前記位置検出装置は、回転位置検出用の第1スケール、および該第1スケールに対向する回転位置検出用の第1センサを備えたロータリエンコーダと、直線位置検出用の第2スケール、および該第2スケールに対向する直線位置検出用の第2センサを備えたリニアエンコーダと、を備え、
前記第1スケールおよび前記第2スケールは、前記被駆動部材と一体に移動するスケール部材の周面において前記軸線方向で異なる領域に設けられていることを特徴とする駆動装置。 A rotary drive device that rotates and moves the driven member around an axis;
A linear drive device for linearly moving the driven member in the axial direction;
A position detection device for detecting rotational movement and linear movement of the driven member;
Have
The position detecting device includes a rotary encoder including a first scale for detecting a rotational position, and a first sensor for detecting a rotational position facing the first scale, a second scale for detecting a linear position, and the first scale. A linear encoder having a second sensor for detecting a linear position facing two scales,
The driving device according to claim 1, wherein the first scale and the second scale are provided in different regions in the axial direction on a peripheral surface of the scale member that moves integrally with the driven member .
前記第1スケールおよび前記第2スケールは、前記周面において軸線方向で異なる領域に設けられていることを特徴とする位置検出用スケール部材。 A first scale for detecting a rotational position and a second scale for detecting a linear position are provided on the circumferential surface,
The position detecting scale member, wherein the first scale and the second scale are provided in different regions in the axial direction on the peripheral surface .
前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されていることを特徴とする請求項14に記載の位置検出用スケール部材。 Having a tubular member,
The scale member for position detection according to claim 14, wherein the first scale and the second scale are formed on a peripheral surface of the cylindrical member .
前記第1筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、
前記第2筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されていることを特徴とする請求項15に記載の位置検出用スケール部材。 The tubular member includes a first tubular member and a second tubular member in which the first tubular member is fitted inside,
One of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the first tubular member,
The scale member for position detection according to claim 15, wherein the other of the first scale and the second scale is formed on a peripheral surface of the second cylindrical member.
前記軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの一方が形成され、
前記筒状部材の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールの他方が形成されていることを特徴とする請求項14に記載の位置検出用スケール部材。 A shaft portion, and a cylindrical member fitted to the shaft portion,
One of the first scale and the second scale is formed on the peripheral surface of the shaft portion,
The scale member for position detection according to claim 14 , wherein the other of the first scale and the second scale is formed on a peripheral surface of the cylindrical member.
当該軸部の周面に前記第1スケールおよび前記第2スケールが形成されていることを特徴とする請求項14に記載の位置検出用スケール部材。 With a shaft,
The scale member for position detection according to claim 14 , wherein the first scale and the second scale are formed on a peripheral surface of the shaft portion .
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