JPH0342326Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0342326Y2 JPH0342326Y2 JP11819183U JP11819183U JPH0342326Y2 JP H0342326 Y2 JPH0342326 Y2 JP H0342326Y2 JP 11819183 U JP11819183 U JP 11819183U JP 11819183 U JP11819183 U JP 11819183U JP H0342326 Y2 JPH0342326 Y2 JP H0342326Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- linear
- stator
- tooth surface
- pulse motor
- linear pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の属する分野〕
本考案は精密組立ロボツトやLSI加工装置など
で使用される直線位置決め装置の改良に関するも
のである。
で使用される直線位置決め装置の改良に関するも
のである。
従来の直線位置決め機構は第１図のように回転
形モータ１とボールねじ２（３はエンコーダ）の
ような回転／直線変換機構の組み合わせによつて
実現されていた。しかしこの機構は本質的にバツ
クラツシユによる誤差が避けられないので、一部
の精密組立ロボツトやLSI加工装置における位置
決め機構にはリニアDCモータ（以下LDMと呼
ぶ）が用いられている。しかしLDMは推力／入
力比が小さく、第１図のような構成のものに比べ
て加減速性能がかなり劣るという欠点がある。ま
たこの場合に位置検出に用いられるリニアエンコ
ーダは分解能1μｍ程度のものでは応答速度が25
〜30cm／Ｓ程度が限度となり、1m／Ｓ程度の高
速動作は困難であつた。
形モータ１とボールねじ２（３はエンコーダ）の
ような回転／直線変換機構の組み合わせによつて
実現されていた。しかしこの機構は本質的にバツ
クラツシユによる誤差が避けられないので、一部
の精密組立ロボツトやLSI加工装置における位置
決め機構にはリニアDCモータ（以下LDMと呼
ぶ）が用いられている。しかしLDMは推力／入
力比が小さく、第１図のような構成のものに比べ
て加減速性能がかなり劣るという欠点がある。ま
たこの場合に位置検出に用いられるリニアエンコ
ーダは分解能1μｍ程度のものでは応答速度が25
〜30cm／Ｓ程度が限度となり、1m／Ｓ程度の高
速動作は困難であつた。
本考案は上記のような問題点を解決するために
なされたもので、高速動作と高分解能の位置決め
を実現でき、かつローコストで信頼性の高い直線
位置決め装置を実現することを目的とする。
なされたもので、高速動作と高分解能の位置決め
を実現でき、かつローコストで信頼性の高い直線
位置決め装置を実現することを目的とする。
本考案によればリニアパルスモータをミニステ
ツプ励磁するとともに、前記リニアパルスモータ
の固定子の歯面に平行光を照射させる光源と、前
記歯面からの反射光により歯面像を結像させる複
数分割した光検出器と、この光検出器上に設置さ
れ所定ピツチで配列するスリツト孔を有する位相
格子板とを前記リニアパルスモータの移動子に関
連して固定することにより上記の目的を達成でき
る。
ツプ励磁するとともに、前記リニアパルスモータ
の固定子の歯面に平行光を照射させる光源と、前
記歯面からの反射光により歯面像を結像させる複
数分割した光検出器と、この光検出器上に設置さ
れ所定ピツチで配列するスリツト孔を有する位相
格子板とを前記リニアパルスモータの移動子に関
連して固定することにより上記の目的を達成でき
る。
以下図面を用いて本考案を詳しく説明する。
第２図は本考案に係る直線位置決め装置の一実
施例の要部正面図、第３図はその要部平面図であ
る。
施例の要部正面図、第３図はその要部平面図であ
る。
１０は２相のリニアパルスモータ（以下LPM
と呼ぶ）、１１はこのLPM１０を構成する固定
子、１２は同じく移動子、１２１はこの移動子１
２を構成する移動子鉄心、１２２は永久磁石、１
２３はコイルである。２０は前記移動子１２に関
連して固定されるリニア位置検出器で２１は前記
固定子の歯面１１０を照射するための光源、２２
はこの光源２１からの光を平行光にするためのレ
ンズ、２３はこのレンズ２２からの平行光を前記
固定子の歯面１１０に照射するためのハーフミラ
ー、２４は前記歯面からの反射像を光検出器２６
に結像させるレンズ、２５は前記光検出器２６上
に設けられ、スリツト幅がτ／２で互いにτ／４
ずつ配列ピツチがずれた（即ち（ｎ＋in）τピツ
チの）スリツト孔群251〜254を有する位相格子板
である。この位相格子板２５を通過した光を検出
する光検出器２６は４分割された電極261〜264を
有している。
と呼ぶ）、１１はこのLPM１０を構成する固定
子、１２は同じく移動子、１２１はこの移動子１
２を構成する移動子鉄心、１２２は永久磁石、１
２３はコイルである。２０は前記移動子１２に関
連して固定されるリニア位置検出器で２１は前記
固定子の歯面１１０を照射するための光源、２２
はこの光源２１からの光を平行光にするためのレ
ンズ、２３はこのレンズ２２からの平行光を前記
固定子の歯面１１０に照射するためのハーフミラ
ー、２４は前記歯面からの反射像を光検出器２６
に結像させるレンズ、２５は前記光検出器２６上
に設けられ、スリツト幅がτ／２で互いにτ／４
ずつ配列ピツチがずれた（即ち（ｎ＋in）τピツ
チの）スリツト孔群251〜254を有する位相格子板
である。この位相格子板２５を通過した光を検出
する光検出器２６は４分割された電極261〜264を
有している。
上記のような構成の直線位置決め装置における
動作を次に説明する。LPM10の分解能はミクロ
ンオーダーを要求されるが、歯のピツチＰを１mm
以下にするのは現実的に困難である。これは、パ
ルスモータとして所要の力を得るためにはエアギ
ヤツプとピツチの比を1/20以上にする必要があ
り、ピツチ１mmのときギヤツプは50μｍとなり、
これ以上ギヤツプを狭めるのはむずかしいからで
ある。そこでここでは公知のミニステツプ駆動を
行なうことによりこれを１／1000に内挿して1μ
ｍの分解能を得ている。この場合に精度は充分と
はいえないが、後述の高精度リニア位置検出器を
使用してフイードバツクを行なつているので問題
はない。
動作を次に説明する。LPM10の分解能はミクロ
ンオーダーを要求されるが、歯のピツチＰを１mm
以下にするのは現実的に困難である。これは、パ
ルスモータとして所要の力を得るためにはエアギ
ヤツプとピツチの比を1/20以上にする必要があ
り、ピツチ１mmのときギヤツプは50μｍとなり、
これ以上ギヤツプを狭めるのはむずかしいからで
ある。そこでここでは公知のミニステツプ駆動を
行なうことによりこれを１／1000に内挿して1μ
ｍの分解能を得ている。この場合に精度は充分と
はいえないが、後述の高精度リニア位置検出器を
使用してフイードバツクを行なつているので問題
はない。
リニア位置検出器２０において、光源２１から
の光はレンズ２２で平行光となり、ハーフミラー
２３を介して固定子１１の歯面１１０を照射す
る。歯面１１０の歯１１１の表面を必要に応じて
鏡面にしておけば、歯１１１と溝１１２のそれぞ
れの表面からの反射率は異なるので、ちょうど歯
面の歯と溝の部分で構成された格子を通過する光
と同様の反射光を得る。歯面１１０からの反射光
はハーフミラー２３を通過した後、レンズ２４に
よつて集光され位相格子板２５を通過した後、光
検出器２６に入射する。位相格子板２５のスリツ
ト２５１〜２５４を通過した光はそれぞれ光検出
器２６の電極２６１〜２６４で検出され、その出
力は特願昭58−86391（変位変換器）の場合と同様
にスイツチによつて順次切換えてシリアル信号に
変換した後固定子の歯のピツチＰの1/100〜1/100
０に内挿した直線変位出力を得ている。第４図は
本実施例のブロツク構成図で、３１はＤ／Ａ変換
器、１０はこのＤ／Ａ変換器３１のアナログ出力
によつて駆動されるLPM、２０はこのLPMの変
位を検出するリニア位置検出器、３２はこのリニ
ア位置検出器２０からのシリアル信号が加えられ
る内挿用の（PLLなどを用いた）周波数逓倍回
路、３３はアツプダウンカウンタ、３４はこのア
ツプダウンカウンタの内容と指令値xSとを比較し
て系を制御するマイクロプロセツサである。
の光はレンズ２２で平行光となり、ハーフミラー
２３を介して固定子１１の歯面１１０を照射す
る。歯面１１０の歯１１１の表面を必要に応じて
鏡面にしておけば、歯１１１と溝１１２のそれぞ
れの表面からの反射率は異なるので、ちょうど歯
面の歯と溝の部分で構成された格子を通過する光
と同様の反射光を得る。歯面１１０からの反射光
はハーフミラー２３を通過した後、レンズ２４に
よつて集光され位相格子板２５を通過した後、光
検出器２６に入射する。位相格子板２５のスリツ
ト２５１〜２５４を通過した光はそれぞれ光検出
器２６の電極２６１〜２６４で検出され、その出
力は特願昭58−86391（変位変換器）の場合と同様
にスイツチによつて順次切換えてシリアル信号に
変換した後固定子の歯のピツチＰの1/100〜1/100
０に内挿した直線変位出力を得ている。第４図は
本実施例のブロツク構成図で、３１はＤ／Ａ変換
器、１０はこのＤ／Ａ変換器３１のアナログ出力
によつて駆動されるLPM、２０はこのLPMの変
位を検出するリニア位置検出器、３２はこのリニ
ア位置検出器２０からのシリアル信号が加えられ
る内挿用の（PLLなどを用いた）周波数逓倍回
路、３３はアツプダウンカウンタ、３４はこのア
ツプダウンカウンタの内容と指令値xSとを比較し
て系を制御するマイクロプロセツサである。
リニア位置検出器２０からのシリアル信号は前
記各スイツチがオンとなる時間ごとに大きさが階
段状に変化する階段波形となり、これをバンドパ
スフイルタに加えると正弦波信号となる。この正
弦波信号の基本周波数は前記スイツチ群を順次駆
動するくり返し周波数に一致する。ここでリニア
位置検出器２０が移動すると光検出器２６の各電
極２６１〜２６４上に結像する像が移動するので
前記正弦波信号の位相が像の移動量すなわち移動
子１２の変化に応じてシフトする。この位相のシ
フト量を測れば移動子１２の直線変位量を求める
ことができる。周波数逓倍回路３２は前記バンド
パスフイルタからの前記正弦波出力の周波数を例
えば1000倍に逓倍し、この信号と前記スイツチ群
の駆動信号の周波数を同様に逓倍したものとをア
ツプダウンカウンタ３３に加え、その出力から位
相シフト量、すなわち移動子１２の移動量を固定
子の歯のピツチＰの1/1000という高い分解能で内
挿した直線変位出力を得ることができる。
記各スイツチがオンとなる時間ごとに大きさが階
段状に変化する階段波形となり、これをバンドパ
スフイルタに加えると正弦波信号となる。この正
弦波信号の基本周波数は前記スイツチ群を順次駆
動するくり返し周波数に一致する。ここでリニア
位置検出器２０が移動すると光検出器２６の各電
極２６１〜２６４上に結像する像が移動するので
前記正弦波信号の位相が像の移動量すなわち移動
子１２の変化に応じてシフトする。この位相のシ
フト量を測れば移動子１２の直線変位量を求める
ことができる。周波数逓倍回路３２は前記バンド
パスフイルタからの前記正弦波出力の周波数を例
えば1000倍に逓倍し、この信号と前記スイツチ群
の駆動信号の周波数を同様に逓倍したものとをア
ツプダウンカウンタ３３に加え、その出力から位
相シフト量、すなわち移動子１２の移動量を固定
子の歯のピツチＰの1/1000という高い分解能で内
挿した直線変位出力を得ることができる。
このような構成の直線位置決め装置において、
固定子の歯のピツチＰが１mmのときこれを1/1000
に内挿すれば、リニア位置検出器は1μｍ位の分
解能を得ることができる。また、LPMの移動速
度が１ｍ／Ｓと高速の場合でも光検出素子２５の
出力周波数は1000mm/1mm＝1KHzであるから高価
なPINフオトダイオードを用いなくても高速動作
が可能である。
固定子の歯のピツチＰが１mmのときこれを1/1000
に内挿すれば、リニア位置検出器は1μｍ位の分
解能を得ることができる。また、LPMの移動速
度が１ｍ／Ｓと高速の場合でも光検出素子２５の
出力周波数は1000mm/1mm＝1KHzであるから高価
なPINフオトダイオードを用いなくても高速動作
が可能である。
またLPM、リニア位置検出器ともにブラシレ
スで非接触動作であるため、高い信頼性が得られ
る。
スで非接触動作であるため、高い信頼性が得られ
る。
また上記の実施例ではLPMが２相（コイルが
２つ）、光検出素子が４素子の場合を示したが、
LPMは２相以上、光検出素子は３素子以上の任
意の数を選ぶことができる。
２つ）、光検出素子が４素子の場合を示したが、
LPMは２相以上、光検出素子は３素子以上の任
意の数を選ぶことができる。
以上述べたように本考案によれば高分解能の位
置決めを高速動作で実現でき、かつローコストで
信頼性の高い直線位置決め装置を容易に実現する
ことができる。
置決めを高速動作で実現でき、かつローコストで
信頼性の高い直線位置決め装置を容易に実現する
ことができる。
第１図は従来の直線位置決め装置の一例を示す
構成図、第２図は本考案の一実施例の要部正面
図、第３図は第２図の部分平面図、第４図は前記
実施例のブロツク構成図である。 １０……リニアパルスモータ、１１……固定
子、１２……移動子、２１……光源、２５……位
相格子板、２６……光検出器、１１０……歯面、
２６１〜２６４……スリツト孔。
構成図、第２図は本考案の一実施例の要部正面
図、第３図は第２図の部分平面図、第４図は前記
実施例のブロツク構成図である。 １０……リニアパルスモータ、１１……固定
子、１２……移動子、２１……光源、２５……位
相格子板、２６……光検出器、１１０……歯面、
２６１〜２６４……スリツト孔。
Claims (1)
- ミニステツプ励磁されるリニアパルスモータ
と、このリニアパルスモータの移動子に関連して
固定される、前記リニアパルスモータの固定子に
設けた歯面に平行光を照射させる光源と、前記歯
面からの反射光により前記固定子の歯面像を結像
させる複数分割した光検出器と、この光検出器上
に設置され所定ピツチで配列するスリツト孔を有
する位相格子板とを備えたことを特徴とする直線
位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11819183U JPS6027307U (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 直線位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11819183U JPS6027307U (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 直線位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027307U JPS6027307U (ja) | 1985-02-23 |
| JPH0342326Y2 true JPH0342326Y2 (ja) | 1991-09-05 |
Family
ID=30271767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11819183U Granted JPS6027307U (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 直線位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027307U (ja) |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP11819183U patent/JPS6027307U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027307U (ja) | 1985-02-23 |
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