JP6650529B2 - 位置検出装置及びそれを備えたリニアコンベア装置 - Google Patents

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Description

本発明は、スライダの位置を検出する位置検出装置及びそれを備えたリニアコンベア装置に関する。
リニアモータを駆動源とし、ガイドレールに沿って所定の移動方向にスライダを移動させるリニアコンベア装置が知られている(例えば特許文献1参照)。可動磁石型リニアモータの場合、前記ガイドレールは、リニアモータ固定子が搭載された基台フレームに組み付けられ、前記スライダにはリニアモータ可動子が取り付けられる。前記リニアモータ固定子は、ガイドレールと平行に配設される電磁石であり、前記リニアモータ可動子は永久磁石である。リニアモータ固定子(電磁石)への通電によってリニアモータが駆動し、スライダに推進力が与えられる。
また、リニアコンベア装置は、スライダに付設され、当該スライダに固有の識別情報を記録したRFタグ等の記録媒体と、その記録媒体に記録された識別情報を読み取るリーダライタとを備える。リニアコンベア装置では、前記識別情報に基づき移動対象のスライダが特定される。更に、リニアコンベア装置は、スライダに付設されるスケールと、基台フレームに設置されるセンサとを含む位置検出装置を備える。この位置検出装置では、センサがスライダに対する相対的な変位を検出し、そのセンサの検出データに基づきスライダの位置が特定される。そして、リニアコンベア装置では、そのスライダの位置に基づきリニアモータ固定子が通電制御されることにより、リニアモータの駆動制御が行われる。
特許第5753060号公報
上記のように、従来技術のリニアコンベア装置は、リニアモータの駆動制御に用いる情報を生成する構成として、スライダの位置を特定する位置検出装置と、それとは別体に、移動対象のスライダを特定するための機構とが必要であり、装置構成が複雑化してしまう。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、移動対象のスライダの特定とスライダの位置の特定とが可能な位置検出装置、及びそれを備えたリニアコンベア装置を提供することにある。
本発明の一の局面に係る位置検出装置は、所定の移動方向に移動するスライダの位置を検出する位置検出装置であって、前記スライダに付設され、目盛が第1ピッチで前記移動方向に沿って1列に配設されてなる第1トラックと、目盛が第2ピッチで前記移動方向に沿って1列に配設されてなる第2トラックとが、前記移動方向と直交する方向に並んで形成されたスケールと、前記第1トラックを検出して前記第1ピッチに応じた第1位置データを生成し、前記第2トラックを検出して前記第2ピッチに応じた第2位置データを生成する処理部と、前記第1位置データを前記スライダの位置情報として認識し、当該第1位置データに対する前記第2位置データの差に応じた、前記スライダに固有の識別情報を生成して出力する情報処理部と、を備える。前記スケールにおいて、前記第1トラックの検出始点位置から検出終点位置に至るまでの長さと、前記第2トラックの検出始点位置から検出終点位置に至るまでの長さとは、前記スケールの前記移動方向に沿った長さを示すスケール長に対応した長さに設定されている。
本発明の他の局面に係るリニアコンベア装置は、リニアモータ可動子を有し、所定の移動方向に移動自在に設けられるスライダと、前記スライダの前記リニアモータ可動子と対向し、当該リニアモータ可動子と協働してリニアモータを構成するリニアモータ固定子と、上記の位置検出装置と、を備える。
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の一実施形態に係るリニアコンベア装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 リニアコンベア装置を構成する2つのモジュールの連結体の斜視図である。 リニアコンベア装置に備えられるスライダの斜視図である。 センサ及びスケールの構成を概略的に示す図である。 センサの出力信号を示す図である。 センサ構造体におけるドライバの機能構成を示すブロック図である。 ドライバにおける第1及び第2信号処理部の内挿処理と、信号比較処理部の識別情報生成処理とを説明するための図である。 ドライバにおける第1及び第2信号処理部の内挿処理と、信号比較処理部の識別情報生成処理とを説明するための図である。 ドライバにおける第1及び第3信号処理部の内挿処理と、信号比較処理部の識別情報生成処理とを説明するための図である。 ドライバにおける第1及び第3信号処理部の内挿処理と、信号比較処理部の識別情報生成処理とを説明するための図である。 スケールの変形例を示す図である。 図9Aのスケールの断面図である。 図4のスケールを用いた場合のセンサの検出精度を説明するための図である。 図9A及び図9Bのスケールを用いた場合のセンサの検出精度を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態に係る位置検出装置及びリニアコンベア装置について図面に基づいて説明する。なお、以下では、方向関係についてはXYZ直交座標軸を用いて説明する。X方向が左右方向(+Xが右、−Xが左)、Y方向が前後方向(+Yが前、−Yが後)、Z方向が上下方向(+Zが上、−Zが下)に各々相当する。
[リニアコンベア装置の全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るリニアコンベア装置1の全体構成を概略的に示す斜視図である。リニアコンベア装置1は、架台10上に設置され、X方向に延びる一対の直線搬送部2(第1直線搬送部2A及び第2直線搬送部2B)と、直線搬送部2の−X側及び+X側端部にそれぞれ位置する第1方向転換部2C及び第2方向転換部2Dと、直線搬送部2に沿って移動するスライダ3と、架台10上において直線搬送部2を支持するベース部材4とを備えている。直線搬送部2は、架台10の+Y側に配置された第1直線搬送部2Aと、この第1直線搬送部2Aと平行に−Y側に配置された第2直線搬送部2Bとからなる。第1、第2方向転換部2C、2Dは、これら直線搬送部2A、2Bの間を−X側及び+X側端部において連絡している。
第1、第2直線搬送部2A、2Bは、スライダ3をX方向へ移動させる搬送部である。第1、第2方向転換部2C、2Dは、スライダ3をY方向へ移動させる搬送部であって、第1、第2直線搬送部2A、2B間でスライダ3を載せ替える、つまり方向転換を行わせる役目を果たす。第1、第2直線搬送部2A、2Bは、リニアモータの固定側のユニット、スライダ3は可動側のユニットである。
第1、第2直線搬送部2A、2Bは、スライダ3のガイド機能を有するモジュール20が、直線的に複数台連結されてなる。モジュール20は、リニアモータの固定側の単位ブロックである。モジュール20(後述の基台フレーム21)は、上面21Aと、架台10と対向する下面21Bとを有し、下面21Bが架台10の上面10Aから浮いた状態でベース部材4にて支持されている。
図1では、第1直線搬送部2Aは、−Xから+X方向に順次連結されたモジュール20A、20B、20C、20D、20Eで形成されている例を示している。ここでは、モジュール20Dが他に比べて短尺である例を示している。第2直線搬送部2Bも同様である。このように、モジュール20の連結数や、長さの異なるモジュール20の組合せによって、スライダ3のX方向の移動経路長を自在に設定することができる。
第1、第2方向転換部2C、2Dは、スライドレール11と転換用モジュール20Yとを含む。スライドレール11は、架台10の上面10AにY方向に延びるように敷設されている。転換用モジュール20Yは、スライドレール11に沿ってY方向に移動自在に当該スライドレール11に嵌合されている。図略の駆動機構により、転換用モジュール20Yは、第1直線搬送部2Aの終端部Eと第2直線搬送部2Bの終端部Eとの間の移動、及びこれら終端部Eに対する位置決め停止がなされる。
スライダ3は、第1、第2直線搬送部2A、2B及び第1、第2方向転換部2C、2Dによって架台10上に形成される周回移動経路を周回移動することが可能である。図1では、4つのスライダ3A、3B、3C、3Dが前記周回移動経路に配置され、これらが時計回りのスライダ移動方向Fに周回する例を示している。スライダ3は、第1直線搬送部2Aの+X側から−X側に向かって移動し(一時的に+X側に逆送される場合もある)、その−X終端部Eから第1方向転換部2Cの転換用モジュール20Yに乗り移る。スライダ3を搭載した状態で、転換用モジュール20Yは、第1直線搬送部2Aから第2直線搬送部2Bへ向けて−Y方向へ移動される。次いでスライダ3は、−X終端部Eから第2直線搬送部2Bに乗り移り、+X側へ移動する。そして、第2方向転換部2Dの転換用モジュール20Yに乗り移り、+Y方向へ移動され、再び第1直線搬送部2Aへ乗り移る。
図示は省略しているが、スライダ3の周回移動経路に沿って、基板等のワークの移載、電子部品等の前記基板への実装作業等を実行する各種ロボットが配設される。スライダ3の上面は前記ワーク等の載置部となる。スライダ3は、一の工程を担うロボットの作業位置で停止され、作業後に次の工程を担うロボットの作業位置へ向けて移動するというように、断続的に第1、第2直線搬送部2A、2B上を移動される。
ベース部材4は、モジュール20同士の連結部Jにおいて架台10とモジュール20の下面21Bとの間に配置され、連結される一対のモジュール20を位置決めして支持する。さらに、第1、第2直線搬送部2A、2Bの終端部Eにも、ベース部材4が配置されている。ベース部材4は、アルミニウム等の剛性に優れる金属ブロックで形成される。
[モジュールの全体構成]
モジュール20の具体例を説明する。図2は、直線搬送部2の一部を構成する2つのモジュール20の連結体の斜視図である。なお、図2は、2つのモジュール20のうちの1つのカバー部材5を取り外した状態を示す。各モジュール20は、基台フレーム21と、ガイドレール22(第1ガイドレール22A及び第2ガイドレール22B)と、固定子ユニット23と、モータ駆動ユニット24とを備える。本実施形態では、これらモジュール20のそれぞれに、カバー部材5が取り付けられている。
直線搬送部2は、カバー部材5付きモジュール20の連結体によって構成されている。スライダ3は、カバー部材5に嵌合される態様で、直線搬送部2の延在方向に移動自在に、当該直線搬送部2に取り付けられている。モジュール20は、その連結部J及び直線搬送部2の終端部Eにおいて、リニアコンベア装置1の設置ベースとなる架台10上で、上述したベース部材4によって位置決めされた状態で支持されている。
モジュール20の基台フレーム21は、アルミニウム等の金属からなるフレームであり、上述のモジュール20の上面21A及び下面21Bを構成する平板状の部材である。上面21Aは、ガイドレール22、固定子ユニット23及びモータ駆動ユニット24が搭載される面である。下面21Bは、架台10の上面10Aと所定間隔を置いて対向する面であって、ベース部材4に当接される面である。
ガイドレール22は、スライダ3の移動をガイドする部材である。ガイドレール22は、基台フレーム21の上面21Aに取り付けられ、+Y側に配置された第1ガイドレール22Aと、この第1ガイドレール22Aと平行に−Y側に配置された第2ガイドレール22Bとからなる。複数の基台フレーム21のX方向端部同士を突き合わせて連結することによって、各基台フレーム21の一対の単位ガイドレール22A、22Bが互いに連結され、無限長に延びるガイドレール22A、22Bを形成することが可能である。
固定子ユニット23は、基台フレーム21の上面21Aにおいて、第1ガイドレール22Aと第2ガイドレール22Bとの間に取り付けられている。本実施形態では、固定子ユニット23は、第1ガイドレール22Aと第2ガイドレール22Bとの間において、−Y側の第2ガイドレール22Bに沿って配置されている。固定子ユニット23は、リニアモータ固定子231がX方向に沿って複数連結されてなる構造体である。各リニアモータ固定子231は、コア231Aaにコイル231Abが巻き付けられて形成される複数の電磁石231Aが、X方向に1列に並べられて構成されている。コア231Aaは、+Y側及び−Y側の両端部がそれぞれ磁極となっている。各コア231AaがY方向に延びた状態で、X方向に等間隔に並んで配置されている。各リニアモータ固定子231は、スライダ3に付設される後述のリニアモータ可動子32と対向し、当該リニアモータ可動子32と協働してリニアモータを構成する。
モータ駆動ユニット24は、固定子ユニット23と対向するように、基台フレーム21の上面21Aに取り付けられている。本実施形態では、モータ駆動ユニット24は、第1ガイドレール22Aと第2ガイドレール22Bとの間において、+Y側の第1ガイドレール22Aに沿って配置され、これにより固定子ユニット23と対向している。モータ駆動ユニット24は、センサ構造体241が、複数のリニアモータ固定子231の各々に対応してX方向に沿って複数配置されてなるユニットである。
スライダ3に付設されるスケール34と、モータ駆動ユニット24の各センサ構造体241とによって、本実施形態に係る位置検出装置が構成される。この位置検出装置を構成するモータ駆動ユニット24の各センサ構造体241の詳細については、後述する。
カバー部材5は、基台フレーム21(直線搬送部2)の上面21Aを覆うように当該上面21Aに取り付けられている。カバー部材5は、アルミニウム等の金属の押出成型体からなり、支持脚51、水平カバー部52及び一対の側面カバー部53を備える。
支持脚51は、Y方向断面視で鉛直方向(Z方向)に延び、X方向に長尺の平板部分であり、カバー部材5のY方向中心付近に位置している。支持脚51は、基台フレーム21に固定されている。すなわち、支持脚51は、基台フレーム21の上面21Aの幅方向中央領域に立設されている。水平カバー部52は、支持脚51の上端から+Y側(幅方向の一方側)及び−Y側(幅方向の他方側)に水平に延びている。一対の側面カバー部53は、水平カバー部52の+Y側及び−Y側の端部から各々下方に延びている。
水平カバー部52は、基台フレーム21の上面21Aに取り付けられたガイドレール22、固定子ユニット23及びモータ駆動ユニット24の上方を覆い隠すように、上面21Aを覆っている。側面カバー部53は、第1、第2ガイドレール22A、22Bの外側の側方を覆っている。このようなカバー部材5の取り付けにより、上面21Aへの汚染物や異物の進入を防止することができる。
[スライダの詳細]
図3は、リニアコンベア装置1に備えられるスライダ3の斜視図である。スライダ3は、スライダフレーム31、リニアモータ可動子32、一対のガイドブロック33(第1ガイドブロック33A、第2ガイドブロック33B)及びスケール34を含む。
スライダフレーム31は、アルミニウム等の金属の押出成型体からなる金属ブロックからなり、その上面がワークの載置部となる。スライダフレーム31は、カバー部材5付きの基台フレーム21に対して、X方向端部から嵌め込み可能な嵌合部30を有している。スライダフレーム31は、上板311、一対の側板312、一対の底板313、一対の内側板314、第1下板315A及び第2下板315Bを含む。
上板311は、基台フレーム21のY方向幅と略同じ幅を有し、所定のX方向長さを有する水平板からなる。上板311の上面がワークの載置部となる。側板312、底板313、内側板314及び第1、第2下板315A、315Bは、上板311と同じX方向長さを有している。一対の側板312は、上板311の+Y側及び−Y側の端部から各々下方に延びる垂直板である。一対の底板313は、各側板312の下端から各々幅方向中央に向けて延びる、Y方向に短尺の水平板である。底板313は、スライダ3において最も下方に突出した部分である。
一対の内側板314は、各底板313の内側端から各々上方に向けて延びる垂直板である。内側板314の上下幅は、側板312の半分程度である。第1下板315Aは、+Y側の内側板314の上端から幅方向中央(−Y方向)に向けて延びている。第2下板315Bは、−Y側の内側板314の上端から幅方向中央(+Y方向)に向けて延びている。
上板311、側板312、底板313、内側板314及び第1、第2下板315A、315Bは、カバー部材5に嵌合される形状、つまり嵌合部30を形成している。嵌合部30は、カバー部材5を受け入れるキャビティを区画している。スライダ3がモジュール20に嵌合されると共に、嵌合部30にカバー部材5が嵌合された状態では、上板311がカバー部材5の水平カバー部52の上側に位置する。一対の側板312は、水平カバー部52の+Y側、−Y側の端部の外側にそれぞれ位置する。底板313は、側面カバー部53の下端縁の下方に、内側板314は、側面カバー部53の内面側に位置する。第1、第2下板315A、315Bの上面は上板311の下面と対向し、下面は基台フレーム21の上面21Aと対向する。
リニアモータ可動子32は、X方向に配列された複数の永久磁石321と、これら永久磁石321を保持するバックヨーク322とを含む。バックヨーク322は、永久磁石321を保持すると共に磁路を形成する部材である。バックヨーク322は、下方に向けて開口する構造を有し、当該構造を形成する一対の側板間に、電磁石231A(リニアモータ固定子231)が入り込む。複数の永久磁石321は、バックヨーク322の前記一対の側板(電磁石231Aのコア231Aaとの対向面)の各々に、N極とS極とが交互に現れるように配列されている。リニアモータ可動子32は、リニアモータ固定子231に上下方向に対向する位置において、スライダフレーム31に取り付けられている。リニアモータ可動子32は、基台フレーム21側のリニアモータ固定子231とリニアモータを構成する。図略のモータコントローラにより、互いに位相が異なるU相、V相、W相の電流がリニアモータ固定子231(電磁石231Aのコイル231Ab)に供給される。これによりコイル231Abに生じる磁束と、リニアモータ可動子32が備える永久磁石321の磁束との相互作用により磁気的な推進力が生成され、この推進力によりスライダ3をスライダ移動方向Fに移動させることができる。
第1、第2ガイドブロック33A、33Bは、第1、第2ガイドレール22A、22Bに嵌合され、第1、第2ガイドレール22A、22BよってガイドされてX方向に移動する。第1、第2ガイドブロック33A、33Bは、第1、第2ガイドレール22A、22Bにそれぞれ対向する位置において、スライダフレーム31の下面に取り付けられている。
スケール34は、センサ241Aと対向するように、スライダフレーム31に付設された、磁気スケールである。前述したように、スライダ3に付設されたスケール34は、モータ駆動ユニット24における後述の各センサ構造体241と協働して、本実施形態に係る位置検出装置を構成する。なお、スライダフレーム31には、スライダ3の衝突時に緩衝するストッパ341が取り付けられている。
[位置検出装置の詳細]
本実施形態に係る位置検出装置は、スライダ3に付設されるスケール34と、モータ駆動ユニット24の各センサ構造体241とによって構成される。センサ構造体241は、本発明に係る処理部と情報処理部とを構成する。このセンサ構造体241は、スライダ3に付設されるスケール34を検出して位置データを生成し、その位置データを用いてスライダ3の位置情報を認識するとともに、スライダ3に固有の識別情報を生成する。
具体的には、センサ構造体241は、スライダ3に付設されるスケール34に対する相対的な変位を検出するセンサ241Aと、リニアモータを駆動するドライバ241Bとを含む。図4乃至図6を参照して、位置検出装置を構成するスケール34及びセンサ構造体241の詳細について説明する。図4は、センサ241A及びスケール34の構成を概略的に示す図である。図5は、センサ241Aの出力信号を示す図である。図6は、センサ構造体241におけるドライバ241Bの機能構成を示すブロック図である。
図4に示すように、スライダ3に付設されるスケール34は、スライダ移動方向F(X方向)に長尺の平板状のスケール基板342の、センサ241A(第1乃至第3センサ241Aa乃至241Ac)との対向面上に、第1トラックT1、第2トラックT2及び第3トラックT3が、スライダ移動方向Fと直交する方向(Y方向)に並んで形成された、磁気スケールである。
スケール34のスライダ移動方向Fに沿った長さL1(スケール長)は、例えば130mmであり、スケール34の幅方向の長さW1(スケール幅)は、例えば18mmである。
スケール34において、第1トラックT1は、第1センサ241Aaと対向し、複数の目盛T1Mが第1ピッチP1でスライダ移動方向Fに沿って1列に配設されたものである。具体的には、目盛T1Mは永久磁石であり、第1トラックT1は、この永久磁石がN極とS極が交互に違えた状態で、第1ピッチP1で1列に配設されたものである。第1トラックT1の幅方向の長さ(第1トラック幅)は例えば2.3mmであり、第1ピッチP1は例えば1.28mmである。
スケール34において、第2トラックT2は、第2センサ241Abと対向し、複数の目盛T2Mが第2ピッチP2でスライダ移動方向Fに沿って1列に配設されたものである。具体的には、目盛T2Mは永久磁石であり、第1トラックT1と同様に、第2トラックT2は、この永久磁石がN極とS極が交互に違えた状態で、第2ピッチP2で1列に配設されたものである。第2トラックT2の幅方向の長さ(第2トラック幅)は例えば2.3mmであり、第2ピッチP2は第1ピッチP1と同値の例えば1.28mmである。
スケール34において、第3トラックT3は、第3センサ241Acと対向し、複数の目盛T3Mが第3ピッチP3でスライダ移動方向Fに沿って1列に配設されたものである。具体的には、目盛T3Mは永久磁石であり、第1トラックT1と同様に、第3トラックT3は、この永久磁石がN極とS極が交互に違えた状態で、第3ピッチP3で1列に配設されたものである。第3トラックT3の幅方向の長さ(第3トラック幅)は例えば2.3mmであり、第3ピッチP3は第1ピッチP1と同値の例えば1.28mmである。
また、本実施形態では、図4に示すように、スケール34においてスケール基板342のセンサ241Aとの対向面上には、第4トラックT4、第5トラックT5及び第6トラックT6が形成されている。
スケール34において、第4トラックT4は、第1トラックT1と第2トラックT2との間において第1センサ241Aaと対向し、複数の目盛T4Mが第4ピッチP4でスライダ移動方向Fに沿って1列に配設されたものである。具体的には、目盛T4Mは永久磁石であり、第4トラックT4は、この永久磁石がN極とS極が交互に違えた状態で、第4ピッチP4で1列に配設されたものである。第4トラックT4の幅方向の長さ(第4トラック幅)は例えば2.3mmであり、第4ピッチP4は第1ピッチP1とは異なる値の例えば1.30mmである。
スケール34において、第5トラックT5は、第2トラックT2と第3トラックT3との間において第2センサ241Abと対向し、複数の目盛T5Mが第5ピッチP5でスライダ移動方向Fに沿って1列に配設されたものである。具体的には、目盛T5Mは永久磁石であり、第5トラックT5は、この永久磁石がN極とS極が交互に違えた状態で、第5ピッチP5で1列に配設されたものである。第5トラックT5の幅方向の長さ(第5トラック幅)は例えば2.3mmであり、第5ピッチP5は第4ピッチP4と同値の例えば1.30mmである。
スケール34において、第6トラックT6は、第3トラックT3に対して第5トラックT5とは反対側において第3センサ241Acと対向し、複数の目盛T6Mが第6ピッチP6でスライダ移動方向Fに沿って1列に配設されたものである。具体的には、目盛T6Mは永久磁石であり、第6トラックT6は、この永久磁石がN極とS極が交互に違えた状態で、第6ピッチP6で1列に配設されたものである。第6トラックT6の幅方向の長さ(第6トラック幅)は例えば2.3mmであり、第6ピッチP6は第4ピッチP4と同値の例えば1.30mmである。
モータ駆動ユニット24における各センサ構造体241のセンサ241A(第1乃至第3センサ241Aa乃至241Ac)は、例えばホール素子やMR素子などの磁気センサである。第1センサ241Aaは、第1トラックT1及び第4トラックT4の各々に対する、磁界に応じた相対的な変位を検出する。第2センサ241Abは、第2トラックT2及び第5トラックT5の各々に対する、磁界に応じた相対的な変位を検出する。第3センサ241Acは、第3トラックT3及び第6トラックT6の各々に対する、磁界に応じた相対的な変位を検出する。
第1センサ241Aa、第2センサ241Ab及び第3センサ241Acは、磁界の変位の検出に応じて、図5及び下記式(1)で表される、振幅R、位相θの2相正弦波信号φA、φBを出力する。
φA=R・cosθ、φB=R・sinθ ・・・(1)
具体的に説明すると、第1センサ241Aaは、第1トラックT1に対する相対的な変位を検出し、第1ピッチP1に対応した第1波長の第1の2相正弦波信号を出力する。第2センサ241Abは、第2トラックT2に対する相対的な変位を検出し、第2ピッチP2に対応した第2波長の第2の2相正弦波信号を出力する。第3センサ241Acは、第3トラックT3に対する相対的な変位を検出し、第3ピッチP3に対応した第3波長の第3の2相正弦波信号を出力する。ここで、第1の2相正弦波信号における第1波長は、第1ピッチP1の2倍であり、第2の2相正弦波信号における第2波長は、第2ピッチP2の2倍であり、第3の2相正弦波信号における第3波長は、第3ピッチP3の2倍である。第1ピッチP1、第2ピッチP2及び第3ピッチP3はそれぞれ同値であるから、第1波長、第2波長及び第3波長もそれぞれ同値となる。
また、第1センサ241Aaは、第4トラックT4に対する相対的な変位を検出し、第4ピッチP4に対応した第4波長の第4の2相正弦波信号を出力する。第2センサ241Abは、第5トラックT5に対する相対的な変位を検出し、第5ピッチP5に対応した第5波長の第5の2相正弦波信号を出力する。第3センサ241Acは、第6トラックT6に対する相対的な変位を検出し、第6ピッチP6に対応した第6波長の第6の2相正弦波信号を出力する。ここで、第4の2相正弦波信号における第4波長は、第4ピッチP4の2倍であり、第5の2相正弦波信号における第5波長は、第5ピッチP5の2倍であり、第6の2相正弦波信号における第6波長は、第6ピッチP6の2倍である。第4ピッチP4、第5ピッチP5及び第6ピッチP6はそれぞれ同値であるから、第4波長、第5波長及び第6波長もそれぞれ同値となる。但し、第4ピッチP4、第5ピッチP5及び第6ピッチP6はそれぞれ、第1ピッチP1、第2ピッチP2及び第3ピッチP3とは異なる値であるから、第4波長、第5波長及び第6波長は、第1波長、第2波長及び第3波長とは異なる値となる。
各センサ構造体241のドライバ241Bは、固定子ユニット23のリニアモータ固定子231とスライダ3のリニアモータ可動子32とにより構成されるリニアモータの、駆動制御を行うためのものである。このドライバ241Bは、図6に示すように、自身が属するセンサ構造体241を構成するセンサ241Aからの出力信号(2相正弦波信号)を受信可能にセンサ241Aと接続されるとともに、コントローラ6とデータ通信可能に接続されている。コントローラ6は、スライダ3の目標停止位置を表す目標停止位置データを、各センサ構造体241のドライバ241Bに送信する。
各センサ構造体241のドライバ241Bは、データ記憶部241Ba、入出力部241Bb、目標停止位置判断部241Bc、第1信号処理部241Bd、第2信号処理部241Be、第3信号処理部241Bf、第4信号処理部241Bg、第5信号処理部241Bh、第6信号処理部241Bi、信号比較処理部241Bj(情報処理部の一例)及び通電制御部241Bkを含む。
ドライバ241Bの詳細について、図6に加えて図7A、図7B、図8A及び図8Bを参照して説明する。図7A及び図7Bは、ドライバ241Bにおける第1及び第2信号処理部241Bd、241Beの内挿処理と、信号比較処理部241Bjの識別情報生成処理とを説明するための図である。図8A及び図8Bは、ドライバ241Bにおける第1及び第3信号処理部241Bd、241Bfの内挿処理と、信号比較処理部241Bjの識別情報生成処理とを説明するための図である。
各ドライバ241Bの入出力部241Bbは、自身が属するセンサ構造体241を構成するセンサ241Aからの出力信号、コントローラ6からの目標停止位置データが入力される部分である。入出力部241Bbに入力されたセンサ241Aからの出力信号、コントローラ6からの目標停止位置データは、データ記憶部241Baに記憶される。
各ドライバ241Bの目標停止位置判断部241Bcは、コントローラ6から送信された目標停止位置データが示す目標停止位置が、自身が属するセンサ構造体241を構成するセンサ241Aと対向してスライダ3が停止するセンサ対向位置であるかを判断する。
各ドライバ241Bの第1信号処理部241Bdは、第1センサ241Aaから出力された、第1トラックT1の検出に応じた出力信号(第1の2相正弦波信号)に、所定の第1内挿処理を施して、下記式(2)で表される位相θのデータを生成し、当該位相θのデータに基づき下記式(3)で表される位置データD(第1位置データ)を生成して出力する。なお、位相θは、上記式(1)のφA及びφBを用いて演算され、位置データDは、位相θと信号波長λ(第1波長)とを用いて演算される。
θ=tan−1(φB/φA) ・・・(2)
D=(λ/2π)・θ ・・・(3)
第1信号処理部241Bdの第1内挿処理について、図7A乃至図8Bを参照して詳細に説明すると、第1内挿処理は、第1センサ241Aaから出力された第1の2相正弦波信号から、第1波長の1波長を所定の分割数で分割した第1分解能単位毎の第1カウント値の累積値に対応して、前記第1位置データを生成する処理である。本実施形態では、第1信号処理部241Bdは、前記第1位置データと、後述の第4信号処理部241Bgにより生成される第4位置データとを比較し、スケール34の端からカウントアップすることなく直接的に、第1カウント値の累積値を取得する。すなわち、第1カウント値の累積値は、スケール34に対する第1センサ241Aaの絶対位置に対応している。図7A乃至図8Bに示される実線D1は、第1分解能単位毎の第1カウント値と第1位置データとの相関を示すプロット群である。第1信号処理部241Bdの第1内挿処理では、実線D1にて示されるように、スケール34の第1トラックT1における第1センサ241Aaの検出始点位置(原点=0(ゼロ))に対応した第1カウント値のスタート値が「0(ゼロ)」であり、検出始点位置(原点=0(ゼロ))から検出終点位置(Amax)に至るまで、第1カウント値の累積値が直線的に増加するものとなる。検出終点位置(Amax)に対応した第1カウント値のエンド値は、第1カウント値の最大値(Bmax)となる。なお、スケール34の第1トラックT1における検出始点位置(原点=0(ゼロ))から検出終点位置(Amax)に至るまでの長さは、スケール34のスケール長L1に対応した長さとなる。
また、第1信号処理部241Bdによる第1内挿処理の第1分解能は、第1センサ241Aaから出力された第1の2相正弦波信号の第1波長が例えば2.56mm(第1ピッチP1=1.28mmの2倍)であるのに対し、例えば約0.156μmである。
各ドライバ241Bの第2信号処理部241Beは、第2センサ241Abから出力された、第2トラックT2の検出に応じた出力信号(第2の2相正弦波信号)に、所定の第2内挿処理を施して、上記式(2)で表される位相θのデータを生成し、当該位相θのデータに基づき上記式(3)で表される位置データD(第2位置データ)を生成して出力する。なお、位相θは、上記式(1)のφA及びφBを用いて演算され、位置データDは、位相θと信号波長λ(第2波長)とを用いて演算される。
第2信号処理部241Beの第2内挿処理について、図7A及び図7Bを参照して詳細に説明すると、第2内挿処理は、第2センサ241Abから出力された第2の2相正弦波信号から、第2波長の1波長を所定の分割数で分割した第2分解能単位毎の第2カウント値の累積値に対応して、前記第2位置データを生成する処理である。本実施形態では、第2信号処理部241Bdは、前記第2位置データと、後述の第5信号処理部241Bhにより生成される第5位置データとを比較し、スケール34の端からカウントアップすることなく直接的に、第2カウント値の累積値を取得する。すなわち、第2カウント値の累積値は、スケール34に対する第2センサ241Abの絶対位置に対応している。ここで、第2信号処理部241Beによる第2内挿処理の第2分解能は、第2センサ241Abから出力された第2の2相正弦波信号の第2波長が例えば2.56mm(第2ピッチP2=1.28mmの2倍)であるのに対し、例えば約0.156μmである。第2信号処理部241Beによる第2内挿処理の第2分解能は、第1信号処理部241Bdによる第1内挿処理の第1分解能と、同値である。
図7A及び図7Bに示される破線D2は、第2分解能単位毎の第2カウント値と第2位置データとの相関を示すプロット群である。第2信号処理部241Beの第2内挿処理では、破線D2にて示されるように、スケール34の第2トラックT2における第2センサ241Abの検出始点位置(原点=0(ゼロ))に対応した第2カウント値のスタート値(B1)が、「0(ゼロ)」ではなく、第1信号処理部241Bdの第1内挿処理における第1カウント値のスタート値とは異なるように設定されている。そして、検出始点位置(原点=0(ゼロ))から第2カウント値の累積値が直線的に増加し、検出終点位置(Amax)に至る前の第1検出中間位置(A1)で第2カウント値の累積値が最大値(Bmax)となる。ここで、第2カウント値の最大値は、第1カウント値の最大値と、同値である。
更に、第2信号処理部241Beの第2内挿処理では、第1検出中間位置(A1)に対応した第2カウント値が最大値(Bmax)になると、カウント値が「0(ゼロ)」に戻され、その第1検出中間位置(A1)から検出終点位置(Amax)に至るまで、第2カウント値の累積値が直線的に増加するものとなる。なお、スケール34の第2トラックT2における検出始点位置(原点=0(ゼロ))から検出終点位置(Amax)に至るまでの長さは、スケール34のスケール長L1に対応した長さとなる。
図7A及び図7Bにおける実線D1のプロット群と破線D2のプロット群との比較から明らかなように、第2信号処理部241Beの第2内挿処理により生成された第2位置データは、同一のカウント値で比較すると、第1信号処理部241Bdの第1内挿処理により生成された第1位置データとは、異なるデータとなる。
各ドライバ241Bの第3信号処理部241Bfは、第3センサ241Acから出力された、第3トラックT3の検出に応じた出力信号(第3の2相正弦波信号)に、所定の第3内挿処理を施して、上記式(2)で表される位相θのデータを生成し、当該位相θのデータに基づき上記式(3)で表される位置データD(第3位置データ)を生成して出力する。なお、位相θは、上記式(1)のφA及びφBを用いて演算され、位置データDは、位相θと信号波長λ(第3波長)とを用いて演算される。
第3信号処理部241Bfの第3内挿処理について、図8A及び図8Bを参照して詳細に説明すると、第3内挿処理は、第3センサ241Acから出力された第3の2相正弦波信号から、第3波長の1波長を所定の分割数で分割した第3分解能単位毎の第3カウント値の累積値に対応して、前記第3位置データを生成する処理である。本実施形態では、第3信号処理部241Bfは、前記第3位置データと、後述の第6信号処理部241Biにより生成される第6位置データとを比較し、スケール34の端からカウントアップすることなく直接的に、第3カウント値の累積値を取得する。すなわち、第3カウント値の累積値は、スケール34に対する第3センサ241Acの絶対位置に対応している。ここで、第3信号処理部241Bfによる第3内挿処理の第3分解能は、第3センサ241Acから出力された第3の2相正弦波信号の第3波長が例えば2.56mm(第3ピッチP3=1.28mmの2倍)であるのに対し、例えば約0.156μmである。第3信号処理部241Bfによる第3内挿処理の第3分解能は、第1信号処理部241Bdによる第1内挿処理の第1分解能と、同値である。
図8A及び図8Bに示される破線D3は、第3分解能単位毎の第3カウント値と第3位置データとの相関を示すプロット群である。第3信号処理部241Bfの第3内挿処理では、破線D3にて示されるように、スケール34の第3トラックT3における第3センサ241Acの検出始点位置(原点=0(ゼロ))に対応した第3カウント値のスタート値(B2)が、「0(ゼロ)」ではなく、第1信号処理部241Bdの第1内挿処理における第1カウント値のスタート値とは異なるように設定されている。更に、第3信号処理部241Bfの第3内挿処理における第3カウント値のスタート値(B2)は、第2信号処理部241Beの第2内挿処理における第2カウント値のスタート値(B1)とも、異なるように設定されている。そして、検出始点位置(原点=0(ゼロ))から第3カウント値の累積値が直線的に増加し、検出終点位置(Amax)に至る前の第2検出中間位置(A2)で第3カウント値の累積値が最大値(Bmax)となる。ここで、第3カウント値の最大値は、第1カウント値の最大値と、同値である。
更に、第3信号処理部241Bfの第3内挿処理では、第2検出中間位置(A2)に対応した第3カウント値が最大値(Bmax)になると、カウント値が「0(ゼロ)」に戻され、その第2検出中間位置(A2)から検出終点位置(Amax)に至るまで、第3カウント値の累積値が直線的に増加するものとなる。なお、スケール34の第3トラックT3における検出始点位置(原点=0(ゼロ))から検出終点位置(Amax)に至るまでの長さは、スケール34のスケール長L1に対応した長さとなる。
図8A及び図8Bにおける実線D1のプロット群と破線D3のプロット群との比較から明らかなように、第3信号処理部241Bfの第3内挿処理により生成された第3位置データは、同一のカウント値で比較すると、第1信号処理部241Bdの第1内挿処理により生成された第1位置データとは、異なるデータとなる。また、第3信号処理部241Bfの第3内挿処理により生成された第3位置データは、同一のカウント値で比較すると、第2信号処理部241Beの第2内挿処理により生成された第2位置データとも、異なるデータとなる。
各ドライバ241Bの第4信号処理部241Bgは、第1センサ241Aaから出力された、第4トラックT4の検出に応じた出力信号(第4の2相正弦波信号)に、所定の第4内挿処理を施して、上記式(2)で表される位相θのデータを生成し、当該位相θのデータに基づき上記式(3)で表される位置データD(第4位置データ)を生成して出力する。なお、位相θは、上記式(1)のφA及びφBを用いて演算され、位置データDは、位相θと信号波長λ(第4波長)とを用いて演算される。
第4の2相正弦波信号の第4波長(第4ピッチP4=1.30mmの2倍)は、第1の2相正弦波信号の第1波長(第1ピッチP1=1.28mmの2倍)と異なる。このため、第4信号処理部241Bgにより生成される第4位置データは、第1信号処理部241Bdにより生成される第1位置データとは、異なるデータとなる。この第4位置データは、第1信号処理部241Bdにより、第1位置データと比較され、スケール34に対する第1センサ241Aaの絶対位置(第1カウント値の累積値)を取得するために用いられる。スケール34における第4トラックT4、並びに、当該第4トラックT4に対する第1センサ241Aaからの出力信号を処理する第4信号処理部241Bgは、必ずしも必須の構成ではないが、第1位置データと第4位置データとの比較に基づき、スケール34に対する第1センサ241Aaの絶対位置(第1カウント値の累積値)を、スケール34の端からカウントアップすることなく直接的に、取得することができる。
各ドライバ241Bの第5信号処理部241Bhは、第2センサ241Abから出力された、第5トラックT5の検出に応じた出力信号(第5の2相正弦波信号)に、所定の第5内挿処理を施して、上記式(2)で表される位相θのデータを生成し、当該位相θのデータに基づき上記式(3)で表される位置データD(第5位置データ)を生成して出力する。なお、位相θは、上記式(1)のφA及びφBを用いて演算され、位置データDは、位相θと信号波長λ(第5波長)とを用いて演算される。
第5の2相正弦波信号の第5波長(第5ピッチP5=1.30mmの2倍)は、第2の2相正弦波信号の第2波長(第2ピッチP2=1.28mmの2倍)と異なる。このため、第5信号処理部241Bhにより生成される第5位置データは、第2信号処理部241Beにより生成される第2位置データとは、異なるデータとなる。この第5位置データは、第2信号処理部241Beにより、第2位置データと比較され、スケール34に対する第2センサ241Abの絶対位置(第2カウント値の累積値)を取得するために用いられる。スケール34における第5トラックT5、並びに、当該第5トラックT5に対する第2センサ241Abからの出力信号を処理する第5信号処理部241Bhは、必ずしも必須の構成ではないが、第2位置データと第5位置データとの比較に基づき、スケール34に対する第2センサ241Abの絶対位置(第2カウント値の累積値)を、スケール34の端からカウントアップすることなく直接的に、取得することができる。
各ドライバ241Bの第6信号処理部241Biは、第3センサ241Acから出力された、第6トラックT6の検出に応じた出力信号(第6の2相正弦波信号)に、所定の第6内挿処理を施して、上記式(2)で表される位相θのデータを生成し、当該位相θのデータに基づき上記式(3)で表される位置データD(第6位置データ)を生成して出力する。なお、位相θは、上記式(1)のφA及びφBを用いて演算され、位置データDは、位相θと信号波長λ(第6波長)とを用いて演算される。
第6の2相正弦波信号の第6波長(第6ピッチP6=1.30mmの2倍)は、第3の2相正弦波信号の第3波長(第3ピッチP3=1.28mmの2倍)と異なる。このため、第6信号処理部241Biにより生成される第6位置データは、第3信号処理部241Bfにより生成される第3位置データとは、異なるデータとなる。この第6位置データは、第3信号処理部241Bfにより、第3位置データと比較され、スケール34に対する第3センサ241Acの絶対位置(第3カウント値の累積値)を取得するために用いられる。スケール34における第6トラックT6、並びに、当該第6トラックT6に対する第3センサ241Acからの出力信号を処理する第6信号処理部241Biは、必ずしも必須の構成ではないが、第3位置データと第6位置データとの比較に基づき、スケール34に対する第3センサ241Acの絶対位置(第3カウント値の累積値)を、スケール34の端からカウントアップすることなく直接的に、取得することができる。
各ドライバ241Bの信号比較処理部241Bjは、第1信号処理部241Bdにより生成された第1位置データ、第2信号処理部241Beにより生成された第2位置データ、及び第3信号処理部241Bfにより生成された第3位置データを用いて、移動対象のスライダ3を特定する処理と、スライダ3の位置を特定する処理とを行う。信号比較処理部241Bjは、第1位置データをスライダ3の位置情報として認識する。更に、信号比較処理部241Bjは、第1位置データに対する第2位置データの差に応じた、スライダ3に固有の第1識別情報を生成して出力するとともに、第1位置データに対する第3位置データの差に応じた、スライダ3に固有の第2識別情報を生成して出力する。
信号比較処理部241Bjにおける、第1識別情報及び第2識別情報の生成処理について、図7A乃至図8Bを参照して詳細に説明すると、次の通りである。
まず、信号比較処理部241Bjにおける第1識別情報の生成処理について、図7A及び図7Bを参照して説明する。信号比較処理部241Bjは、第1信号処理部241Bdによる第1内挿処理における第1カウント値から、第2信号処理部241Beによる第2内挿処理における第2カウント値を減算した減算値を、第1識別情報とする。図7Aに示される一点鎖線ID1aが、前記減算値を示すプロット群である。
更に、信号比較処理部241Bjは、前記減算値が負の値となる場合には、当該減算値に第1カウント値の最大値(Bmax)を加算した値を、補正後の第1識別情報とする。図7Bに示される二点鎖線ID1bが、補正後の第1識別情報を示すプロット群である。このように、前記減算値が負の値となる場合に、上記の如くに補正した第1識別情報とすることによって、第1カウント値の累積値に対応した、スライダ3の位置情報としての第1位置データが、スケール3の第1トラックT1におけるいずれの位置に対応したデータであっても、同値の第1識別情報とすることができる。換言すると、スケール3の第1トラックT1に対する第1センサ241Aaの検出位置が、第1トラックT1におけるスライダ移動方向Fの両端部間のいずれの位置であっても、同値の第1識別情報とすることができる。
次に、信号比較処理部241Bjにおける第2識別情報の生成処理について、図8A及び図8Bを参照して説明する。信号比較処理部241Bjは、第1信号処理部241Bdによる第1内挿処理における第1カウント値から、第3信号処理部241Bfによる第3内挿処理における第3カウント値を減算した減算値を、第2識別情報とする。図8Aに示される一点鎖線ID2aが、前記減算値を示すプロット群である。
更に、信号比較処理部241Bjは、前記減算値が負の値となる場合には、当該減算値に第1カウント値の最大値(Bmax)を加算した値を、補正後の第2識別情報とする。図8Bに示される二点鎖線ID2bが、補正後の第2識別情報を示すプロット群である。このように、前記減算値が負の値となる場合に、上記の如くに補正した第2識別情報とすることによって、スケール3の第1トラックT1に対する第1センサ241Aaの検出位置が、第1トラックT1におけるスライダ移動方向Fの両端部間のいずれの位置であっても、同値の第2識別情報とすることができる。
各ドライバ241Bの通電制御部241Bkは、信号比較処理部241Bjが認識したスライダ3の位置情報としての第1位置データと、信号比較処理部241Bjが生成した第1識別情報(必要に応じて第2識別情報)とに基づき、自身が属するセンサ構造体241に対応したリニアモータ固定子231の通電制御を行うことにより、リニアモータ固定子231とスライダ3に付設されたリニアモータ可動子32とにより構成されるリニアモータを駆動する。本実施形態では、コントローラ6から送信された目標停止位置データが示す目標停止位置が、自身が属するセンサ構造体241を構成するセンサ241Aと対向してスライダ3が停止するセンサ対向位置であると判断した目標停止位置判断部241Bdを含むドライバ241Bの通電制御部241Bkが、スライダ3を目標停止位置で停止させるべく、リニアモータ固定子231の通電制御を行う。
以上のように、スライダ3に付設されるスケール34と、モータ駆動ユニット24の各センサ構造体241とによって構成される位置検出装置では、スケール34における第1乃至第3トラックT1乃至T3の各々に対する相対的な変位を第1乃至第3センサ241Aa乃至241Acがそれぞれ検出し、この第1乃至第3センサ241Aa乃至241Acの各々からの出力信号に基づき第1乃至第3信号処理部241Bd乃至241Bfが、第1乃至第3位置データをそれぞれ生成する。そして、信号比較処理部241Bjが、前記第1位置データをスライダ3の位置情報として認識し、当該第1位置データに対する前記第2位置データの差に応じた、スライダ3に固有の第1識別情報を生成し、当該第1位置データに対する前記第3位置データの差に応じた、スライダ3に固有の第2識別情報を生成する。
このような位置検出装置の構成によれば、信号比較処理部241Bjが位置情報として認識した第1位置データに基づきスライダ3の位置の特定が可能であるとともに、信号比較処理部241Bjが生成した第1識別情報(必要に応じて第2識別情報)に基づき移動対象のスライダ3の特定が可能である。また、リニアコンベア装置1においては、所定のスライダ移動方向Fに沿って移動するスライダ3の位置を特定するための位置検出装置が、移動対象のスライダ3を特定する機能をも有しているので、移動対象のスライダ3を特定するための機構を位置検出装置とは別体に設ける必要がなく、装置構成の単純化を図ることが可能である。
<スケールの変形例について>
図9A及び図9Bは、スケール34の変形例を示す図である。図9A及び図9Bに示すスケール34は、図4のスケール34と比較して、溝部343が形成されていること以外は同一の構成である。
スケール34におけるスケール基板342のセンサ241Aとの対向面上において、第1トラックT1と第4トラックT4との間、第4トラックT4と第2トラックT2との間、第2トラックT2と第5トラックT5との間、第5トラックT5と第3トラックT3との間、及び第3トラックT3と第6トラックT6との間に、スライダ移動方向Fに沿って延びる溝部343が形成されている。
各溝部343は、同一形状に形成され、例えば断面視で矩形状である。スケール基板342の高さH1が例えば2.0mmであるのに対し、各溝部343の深さH2は、例えば0.3mm以上(具体的には例えば0.5mm)である。また、スケール34のスケール幅W1が例えば18mmであり、第1乃至第6トラックT1乃至T6のトラック幅が例えば2.3mmであるのに対し、各溝部343の溝幅W2は、第1乃至第3センサ241Aa乃至241Acから出力される第1乃至第3の2相正弦波信号の波長(第1波長、第2波長、第3波長)の1/6以上である。具体的には、第1波長、第2波長及び第3波長が例えば2.56mmであるのに対し、各溝部343の溝幅W2は、例えば0.8mmである。
溝部343を有するスケール34の構成によって得られる効果について、図10A及び図10Bを参照して説明する。図10Aは、図4のスケール34を用いた場合のセンサ241Aの検出精度を説明するための図である。図10Bは、図9A及び図9Bの溝部343を有するスケール34を用いた場合のセンサ241Aの検出精度を説明するための図である。図10Aと図10Bとの比較から明らかなように、磁気センサである第1乃至第3センサ241Aa乃至241Acの各々が、スケール34における第1乃至第6トラックT1乃至T6のそれぞれに対する、磁界に応じた相対的な変位を検出するときに、各溝部343によって磁気干渉を防止することができる。このため、第1乃至第3センサ241Aa乃至241Acによる検出精度を向上することができる。溝部343を備えていない図4のスケール34を用いた場合の検出精度が約30μmの誤差を有するのに対し、溝部343を備えた図9A及び図9Bのスケール343を用いた場合の検出精度は、約5μmの誤差を有するに止まる。
以上、本発明の実施形態に係る位置検出装置及びリニアコンベア装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。
上記の実施形態においては、第1乃至第3センサ241Aa乃至241Acからなるセンサ241Aと、第1乃至第3トラックT1乃至T3並びに第4乃至第6トラックT4乃至T6が形成されたスケール34とを備えた構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。センサ241Aが少なくとも2つの第1及び第2センサ241Aa、241Abからなり、スケール34が、これら2つの第1及び第2センサ241Aa、241Abに対向する第1及び第2トラックT1、T2を少なくとも有するものであればよい。
この構成によれば、第1センサ241Aaが第1トラックT1に対する相対的な変位を検出し、第2センサ241Abが第2トラックT2に対する相対的な変位を検出する。そして、ドライバ241Bの第1信号処理部241Bdが第1センサ241Aaからの出力信号に基づき第1位置データを生成し、ドライバ241Bの第2信号処理部241Beが第2センサ241Abからの出力信号に基づき第2位置データを生成する。更に、ドライバ241Bの信号比較処理部241Bjが、前記第1位置データをスライダ3の位置情報として認識し、当該第1位置データ及び前記第2位置データに基づきスライダ3に固有の識別情報を生成する。これにより、信号比較処理部241Bjが位置情報として認識した第1位置データに基づきスライダ3の位置の特定が可能であるとともに、信号比較処理部241Bjが生成した識別情報に基づき移動対象のスライダ3の特定が可能である。
また、上記の実施形態においては、スケール34が磁気スケールであり、センサ241Aが磁気センサである、磁気式の位置検出装置の構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。光学格子目盛が付されたスケールと、検出部としての発光素子及び光電変換素子と、を含む光電式の位置検出装置としてもよい。この光電式の位置検出装置は、光学格子目盛に発光素子による光を照射することで生じた回折光を利用し、変位量に応じた光強度変化を光電変換素子で電気信号に変換する方式である。
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
本発明の一の局面に係る位置検出装置は、所定の移動方向に移動するスライダの位置を検出する位置検出装置であって、前記スライダに付設され、目盛が第1ピッチで前記移動方向に沿って1列に配設されてなる第1トラックと、目盛が第2ピッチで前記移動方向に沿って1列に配設されてなる第2トラックとが、前記移動方向と直交する方向に並んで形成されたスケールと、前記第1トラックを検出して前記第1ピッチに応じた第1位置データを生成し、前記第2トラックを検出して前記第2ピッチに応じた第2位置データを生成する処理部と、前記第1位置データを前記スライダの位置情報として認識し、当該第1位置データに対する前記第2位置データの差に応じた、前記スライダに固有の識別情報を生成して出力する情報処理部と、を備える。
この位置検出装置では、処理部が、第1及び第2トラックの各々を検出し、第1及び第2位置データをそれぞれ生成する。そして、情報処理部が、前記第1位置データをスライダの位置情報として認識し、当該第1位置データに対する前記第2位置データの差に応じた、スライダに固有の識別情報を生成する。この構成によれば、情報処理部が位置情報として認識した第1位置データに基づきスライダの位置の特定が可能であるとともに、信号比較処理部が生成した識別情報に基づき移動対象のスライダの特定が可能である。
上記の位置検出装置において、前記処理部は、前記第1トラックに対する相対的な変位を検出し、前記第1ピッチに対応した第1波長の第1の2相正弦波信号を出力する第1センサと、前記第2トラックに対する相対的な変位を検出し、前記第2ピッチに対応した第2波長の第2の2相正弦波信号を出力する第2センサと、前記第1の2相正弦波信号に所定の第1内挿処理を施し、前記第1位置データを生成して出力する第1信号処理部と、前記第2の2相正弦波信号に所定の第2内挿処理を施し、前記第2位置データを生成して出力する第2信号処理部と、を含む構成としてもよい。
この態様では、スライダに付設されたスケールにおける第1及び第2トラックの各々に対する相対的な変位を第1及び第2センサがそれぞれ検出し、この第1及び第2センサの各々からの出力信号に基づき第1及び第2信号処理部が、第1及び第2位置データをそれぞれ生成する。このような構成によって、処理部が実現される。
上記の位置検出装置において、前記第1内挿処理は、前記第1の2相正弦波信号から、前記第1波長の1波長を所定の分割数で分割した第1分解能単位毎の第1カウント値の累積値に対応して、前記第1位置データを生成する処理であり、前記第2内挿処理は、前記第2の2相正弦波信号から、前記第2波長の1波長を所定の分割数で分割した第2分解能単位毎の第2カウント値の累積値に対応して、前記第2位置データを生成する処理である。
この態様では、スライダの位置情報としての第1位置データが、第1カウント値の累積値に対応したデータとなる。また、スライダの識別情報の生成に用いられる第2位置データが、第2カウント値の累積値に対応したデータとなる。
上記の位置検出装置において、前記情報処理部は、前記第1カウント値から前記第2カウント値を減算した減算値を前記識別情報とする。
この態様では、スライダの識別情報の生成を、第1カウント値からの第2カウント値の減算という比較的簡単な演算により、実現することができる。
上記の位置検出装置において、前記情報処理部は、前記減算値が負の値となる場合には、当該減算値に前記第1カウント値の最大値を加算した値を前記識別情報とする。
この態様では、第1カウント値の累積値に対応した、スライダの位置情報としての第1位置データが、スケールの第1トラックにおけるいずれの位置に対応したデータであっても、同値の識別情報とすることができる。換言すると、スケールの第1トラックに対する第1センサの検出位置が、第1トラックにおけるスライダ移動方向の両端部間のいずれの位置であっても、同値の識別情報とすることができる。
上記の位置検出装置において、前記スケールは、磁気スケールであり、前記第1センサ及び前記第2センサは、磁気センサであり、前記スケールにおいて、前記第1トラックと前記第2トラックとの間には、前記移動方向に沿って延びる溝部が形成されていることが望ましい。
この態様では、磁気センサである第1センサ及び第2センサの各々が、スケールにおける第1トラック及び第2トラックのそれぞれに対する、磁界に応じた相対的な変位を検出するときに、第1トラックと第2トラックとの間の溝部によって磁気干渉を防止することができる。このため、第1センサ及び第2センサによる検出精度を向上することができる。
本発明の他の局面に係るリニアコンベア装置は、リニアモータ可動子を有し、所定の移動方向に移動自在に設けられるスライダと、前記スライダの前記リニアモータ可動子と対向し、当該リニアモータ可動子と協働してリニアモータを構成するリニアモータ固定子と、上記の位置検出装置と、を備える。
このリニアコンベア装置によれば、所定の移動方向に沿って移動するスライダの位置を特定するための位置検出装置が、移動対象のスライダを特定する機能をも有しているので、移動対象のスライダを特定するための機構を位置検出装置とは別体に設ける必要がなく、装置構成の単純化を図ることが可能である。
以上説明した通り、本発明によれば、移動対象のスライダの特定とスライダの位置の特定とが可能な位置検出装置、及びそれを備えたリニアコンベア装置を提供することができる。
1 リニアコンベア装置
2 直線搬送部
20 モジュール
23 固定子ユニット
231 リニアモータ固定子
24 モータ駆動ユニット
241 センサ構造体(処理部、情報処理部)
241A センサ
241Aa 第1センサ
241Ab 第2センサ
241Ac 第3センサ
241B ドライバ
241Ba データ記憶部
241Bb 入出力部
241Bc 目標停止位置判断部
241Bd 第1信号処理部
241Be 第2信号処理部
241Bf 第3信号処理部
241Bg 第4信号処理部
241Bh 第5信号処理部
241Bi 第6信号処理部
241Bj 信号比較処理部(情報処理部)
241Bk 通電制御部
3 スライダ
34 スケール
341 ストッパ
342 スケール基板
343 溝部
T1 第1トラック
T2 第2トラック
T3 第3トラック
T4 第4トラック
T5 第5トラック
T6 第6トラック

Claims (7)

  1. 所定の移動方向に移動するスライダの位置を検出する位置検出装置であって、
    前記スライダに付設され、目盛が第1ピッチで前記移動方向に沿って1列に配設されてなる第1トラックと、目盛が第2ピッチで前記移動方向に沿って1列に配設されてなる第2トラックとが、前記移動方向と直交する方向に並んで形成されたスケールと、
    前記第1トラックを検出して前記第1ピッチに応じた第1位置データを生成し、前記第2トラックを検出して前記第2ピッチに応じた第2位置データを生成する処理部と、
    前記第1位置データを前記スライダの位置情報として認識し、当該第1位置データに対する前記第2位置データの差に応じた、前記スライダに固有の識別情報を生成して出力する情報処理部と、を備え
    前記スケールにおいて、前記第1トラックの検出始点位置から検出終点位置に至るまでの長さと、前記第2トラックの検出始点位置から検出終点位置に至るまでの長さとは、前記スケールの前記移動方向に沿った長さを示すスケール長に対応した長さに設定されている、位置検出装置。
  2. 前記処理部は、
    前記第1トラックに対する相対的な変位を検出し、前記第1ピッチに対応した第1波長の第1の2相正弦波信号を出力する第1センサと、
    前記第2トラックに対する相対的な変位を検出し、前記第2ピッチに対応した第2波長の第2の2相正弦波信号を出力する第2センサと、
    前記第1の2相正弦波信号に所定の第1内挿処理を施し、前記第1位置データを生成して出力する第1信号処理部と、
    前記第2の2相正弦波信号に所定の第2内挿処理を施し、前記第2位置データを生成して出力する第2信号処理部と、を含む、請求項1に記載の位置検出装置。
  3. 前記第1内挿処理は、前記第1の2相正弦波信号から、前記第1波長の1波長を所定の分割数で分割した第1分解能単位毎の第1カウント値の累積値に対応して、前記第1位置データを生成する処理であり、
    前記第2内挿処理は、前記第2の2相正弦波信号から、前記第2波長の1波長を所定の分割数で分割した第2分解能単位毎の第2カウント値の累積値に対応して、前記第2位置データを生成する処理である、請求項2に記載の位置検出装置。
  4. 前記情報処理部は、前記第1カウント値から前記第2カウント値を減算した減算値を前記識別情報とする、請求項3に記載の位置検出装置。
  5. 前記情報処理部は、前記減算値が負の値となる場合には、当該減算値に前記第1カウント値の最大値を加算した値を前記識別情報とする、請求項4に記載の位置検出装置。
  6. 前記スケールは、磁気スケールであり、
    前記第1センサ及び前記第2センサは、磁気センサであり、
    前記スケールにおいて、前記第1トラックと前記第2トラックとの間には、前記移動方向に沿って延びる溝部が形成されている、請求項2に記載の位置検出装置。
  7. リニアモータ可動子を有し、所定の移動方向に移動自在に設けられるスライダと、
    前記スライダの前記リニアモータ可動子と対向し、当該リニアモータ可動子と協働してリニアモータを構成するリニアモータ固定子と、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の位置検出装置と、を備えるリニアコンベア装置。
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