JPH06331340A - アクチュエータ用位置センサ - Google Patents
アクチュエータ用位置センサInfo
- Publication number
- JPH06331340A JPH06331340A JP12296893A JP12296893A JPH06331340A JP H06331340 A JPH06331340 A JP H06331340A JP 12296893 A JP12296893 A JP 12296893A JP 12296893 A JP12296893 A JP 12296893A JP H06331340 A JPH06331340 A JP H06331340A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- nut
- position sensor
- electrical signal
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アクチュエータの伸縮量を検出するセンサで
あり、摺動を起こさせるための機械的機構等を不要と
し、正確な検出結果を得ることができるアクチュエータ
用位置センサを提供する。 【構成】 発振器１１から電／音変換器１２に対して電
気信号Ｅ1が供給されると、電気信号Ｅ1は超音波振動に
変換され、音／電変換器１３に伝搬されて電気信号Ｅ2
に変換される。時間差検出回路１４は、電気信号Ｅ1に
対する電気信号Ｅ2の遅延時間を検出する。ボールスク
リュ１の回転によりナット３が矢印Ｔ−Ｔ’方向に移動
すると、該移動に対応して上記遅延時間が変化するた
め、この遅延時間を計測することによって長さＬが測定
される。
あり、摺動を起こさせるための機械的機構等を不要と
し、正確な検出結果を得ることができるアクチュエータ
用位置センサを提供する。 【構成】 発振器１１から電／音変換器１２に対して電
気信号Ｅ1が供給されると、電気信号Ｅ1は超音波振動に
変換され、音／電変換器１３に伝搬されて電気信号Ｅ2
に変換される。時間差検出回路１４は、電気信号Ｅ1に
対する電気信号Ｅ2の遅延時間を検出する。ボールスク
リュ１の回転によりナット３が矢印Ｔ−Ｔ’方向に移動
すると、該移動に対応して上記遅延時間が変化するた
め、この遅延時間を計測することによって長さＬが測定
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直動型アクチュエー
タの伸縮量を計測するアクチュエータ用位置センサに関
する。
タの伸縮量を計測するアクチュエータ用位置センサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ロボットおよび工作機械等に
おいては、工具やワークを直線運動させるための直動型
アクチュエータが用いられている。該直動型アクチュエ
ータでは、回転運動を直線運動に変換する機構として、
例えば、モータに直結した回転軸にナットを螺合してお
き、該回転軸を回転させることによってナットを直線運
動させる。このナットは、上記工具やワーク等が連設さ
れており、ナットの移動に伴って直線的に移動する。こ
のような直動型アクチュエータでは、工具やワークの移
動量を検出するために、位置センサが設けられている。
図２は、上記アクチュエータの基本構成例を示すブロッ
ク図である。これらの図において、１はモータ２に直結
されたボールスクリュであり、モータ２が回転すること
により、矢印ＳもしくはＳ’方向に回転する。３はナッ
トであり、ボールスクリュ１に束縛されており、ボール
スクリュ１の回転に伴って矢印Ｔ−Ｔ’方向に移動す
る。また、ナット３には、ロボットおよび工作機械等の
図示しないアームが設けられている。４はＬＶＤＴ（Li
near Variable Differential Transformer：差動トラン
ス）であり、アーム５を介してナット３に接続されてお
り、ナット３の変位量、すなわちボールスクリュ１の一
端からナット３までの長さＬを検出する。
おいては、工具やワークを直線運動させるための直動型
アクチュエータが用いられている。該直動型アクチュエ
ータでは、回転運動を直線運動に変換する機構として、
例えば、モータに直結した回転軸にナットを螺合してお
き、該回転軸を回転させることによってナットを直線運
動させる。このナットは、上記工具やワーク等が連設さ
れており、ナットの移動に伴って直線的に移動する。こ
のような直動型アクチュエータでは、工具やワークの移
動量を検出するために、位置センサが設けられている。
図２は、上記アクチュエータの基本構成例を示すブロッ
ク図である。これらの図において、１はモータ２に直結
されたボールスクリュであり、モータ２が回転すること
により、矢印ＳもしくはＳ’方向に回転する。３はナッ
トであり、ボールスクリュ１に束縛されており、ボール
スクリュ１の回転に伴って矢印Ｔ−Ｔ’方向に移動す
る。また、ナット３には、ロボットおよび工作機械等の
図示しないアームが設けられている。４はＬＶＤＴ（Li
near Variable Differential Transformer：差動トラン
ス）であり、アーム５を介してナット３に接続されてお
り、ナット３の変位量、すなわちボールスクリュ１の一
端からナット３までの長さＬを検出する。
【０００３】このような構成において、モータ２の回転
によりボールスクリュ１が矢印Ｓ方向に回転すると、ナ
ット３が矢印Ｔ方向に移動する。一方、ボールスクリュ
１が矢印Ｓ’方向に回転すると、ナット３が矢印Ｔ’方
向に移動する。このナット３の移動による変位量は、Ｌ
ＶＤＴ４によって検出され、それにより、ボールスクリ
ュ１の一端からナット３までの長さＬが測定される。
によりボールスクリュ１が矢印Ｓ方向に回転すると、ナ
ット３が矢印Ｔ方向に移動する。一方、ボールスクリュ
１が矢印Ｓ’方向に回転すると、ナット３が矢印Ｔ’方
向に移動する。このナット３の移動による変位量は、Ｌ
ＶＤＴ４によって検出され、それにより、ボールスクリ
ュ１の一端からナット３までの長さＬが測定される。
【０００４】また、図３は、上記ＬＶＤＴ４をポテンシ
ョメータにより置き換えたアクチュエータの基本構成例
を示すブロック図である。図３において、６は抵抗７お
よび摺動部８からなるポテンショメータであり、抵抗７
にはＤＣ電源９により電圧が印加されている。また、摺
動部８は、ナット３に固定されている。そして、抵抗７
の一端は端子Ｂに引き出され、また、摺動部８の接点１
０は端子Ａに引き出されている。このような構成におい
て、ナット３が矢印ＴもしくはＴ’方向に移動すると、
摺動部８も移動し、端子Ａ，Ｂ間の抵抗値が変化する。
この端子Ａ，Ｂ間の抵抗値の変化は、ナット３の位置変
化に対応している。従って、端子Ａ，Ｂ間の電圧を測定
することにより、ボールスクリュ１の一端からナット３
までの長さＬが測定される。
ョメータにより置き換えたアクチュエータの基本構成例
を示すブロック図である。図３において、６は抵抗７お
よび摺動部８からなるポテンショメータであり、抵抗７
にはＤＣ電源９により電圧が印加されている。また、摺
動部８は、ナット３に固定されている。そして、抵抗７
の一端は端子Ｂに引き出され、また、摺動部８の接点１
０は端子Ａに引き出されている。このような構成におい
て、ナット３が矢印ＴもしくはＴ’方向に移動すると、
摺動部８も移動し、端子Ａ，Ｂ間の抵抗値が変化する。
この端子Ａ，Ｂ間の抵抗値の変化は、ナット３の位置変
化に対応している。従って、端子Ａ，Ｂ間の電圧を測定
することにより、ボールスクリュ１の一端からナット３
までの長さＬが測定される。
【０００５】更に、上記ＬＶＤＴおよびポテンショメー
タを用いる他に、マグネスケール等を用いてナットの位
置を検出する位置センサもある。
タを用いる他に、マグネスケール等を用いてナットの位
置を検出する位置センサもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のアクチュエータ用位置センサにおいては、ＬＶＤ
Ｔ、ポテンショメータ、もしくはマグネスケールを用い
るいずれの場合においても、位置センサに摺動する機構
が必要となる。例えば、図２に示す位置センサにおいて
は、アーム５を支持するために摺動機構が用いられてい
る。また、図３に示す位置センサにおいては、摺動部８
の接点１０および抵抗７がそれ自身で摺動機構を構成し
ている。このような摺動機構があるため、各センサにお
いて、摩擦、バックラッシュ、および摺動機構の質量等
が検出結果に悪影響を与える場合があった。また、振動
等の耐環境性に関しても問題があり、振動が加わると検
出結果に誤差が生じる場合もあった。
来のアクチュエータ用位置センサにおいては、ＬＶＤ
Ｔ、ポテンショメータ、もしくはマグネスケールを用い
るいずれの場合においても、位置センサに摺動する機構
が必要となる。例えば、図２に示す位置センサにおいて
は、アーム５を支持するために摺動機構が用いられてい
る。また、図３に示す位置センサにおいては、摺動部８
の接点１０および抵抗７がそれ自身で摺動機構を構成し
ている。このような摺動機構があるため、各センサにお
いて、摩擦、バックラッシュ、および摺動機構の質量等
が検出結果に悪影響を与える場合があった。また、振動
等の耐環境性に関しても問題があり、振動が加わると検
出結果に誤差が生じる場合もあった。
【０００７】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、機械的機構等を不要とし、正確な検出結果を
得ることができると共に耐環境性の良いアクチュエータ
用位置センサを提供することを目的とする。
たもので、機械的機構等を不要とし、正確な検出結果を
得ることができると共に耐環境性の良いアクチュエータ
用位置センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明によるアクチュ
エータ用位置センサは、固定部と、前記固定部を基準に
伸縮する動作部とからなるアクチュエータの該動作部の
伸縮量を測定するアクチュエータ用位置センサにおい
て、前記固定部および前記動作部各々に設置され、一方
から他方へ前記アクチュエータの一部を介して超音波振
動を伝搬させる超音波トランスジューサと、前記超音波
振動の伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段とからな
り、前記伝搬時間により前記動作部の伸縮量を測定する
ことを特徴としている。
エータ用位置センサは、固定部と、前記固定部を基準に
伸縮する動作部とからなるアクチュエータの該動作部の
伸縮量を測定するアクチュエータ用位置センサにおい
て、前記固定部および前記動作部各々に設置され、一方
から他方へ前記アクチュエータの一部を介して超音波振
動を伝搬させる超音波トランスジューサと、前記超音波
振動の伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段とからな
り、前記伝搬時間により前記動作部の伸縮量を測定する
ことを特徴としている。
【０００９】
【作用】上記構成によれば、超音波トランスジューサの
一方から他方へアクチュエータの一部を介して超音波振
動が伝搬され、この伝搬時間が伝搬時間計測手段によっ
て計測されることにより、この伝搬時間に対応した動作
部の伸縮量が測定される。
一方から他方へアクチュエータの一部を介して超音波振
動が伝搬され、この伝搬時間が伝搬時間計測手段によっ
て計測されることにより、この伝搬時間に対応した動作
部の伸縮量が測定される。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明の一実施例によるア
クチュエータ用位置センサの構成を示すブロック図であ
る。この図において、図２および図３の各部に対応する
部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１
において、１１は発振器であり、所定の周波数を有する
電気信号Ｅ1を発振し、電／音変換器１２および時間差
検出回路１４へ供給する。電／音変換器１２は、ボール
スクリュ１の一端部（例えばモータ２）に配設されてお
り、発振器１１によって発振された電気信号Ｅ1を超音
波振動に変換する。１３は音／電変換器であり、ナット
３に配設されている。そして、音／電変換器１３は、ボ
ールスクリュ１を介して伝搬される超音波振動を電気信
号Ｅ2に変換し、時間差検出回路１４へ供給する。時間
差検出回路１４は、上記電気信号Ｅ1に対する電気信号
Ｅ2の遅延時間を計測する。この遅延時間は、すなわ
ち、上記超音波振動の電／音変換器１２から音／電変換
器１３までの伝搬時間である。
について説明する。図１はこの発明の一実施例によるア
クチュエータ用位置センサの構成を示すブロック図であ
る。この図において、図２および図３の各部に対応する
部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１
において、１１は発振器であり、所定の周波数を有する
電気信号Ｅ1を発振し、電／音変換器１２および時間差
検出回路１４へ供給する。電／音変換器１２は、ボール
スクリュ１の一端部（例えばモータ２）に配設されてお
り、発振器１１によって発振された電気信号Ｅ1を超音
波振動に変換する。１３は音／電変換器であり、ナット
３に配設されている。そして、音／電変換器１３は、ボ
ールスクリュ１を介して伝搬される超音波振動を電気信
号Ｅ2に変換し、時間差検出回路１４へ供給する。時間
差検出回路１４は、上記電気信号Ｅ1に対する電気信号
Ｅ2の遅延時間を計測する。この遅延時間は、すなわ
ち、上記超音波振動の電／音変換器１２から音／電変換
器１３までの伝搬時間である。
【００１１】このような構成によれば、発振器１１から
発振される電気信号Ｅ1は、電／音変換器１２に供給さ
れると共に、時間差検出回路１４に供給される。電／音
変換器１２に供給された電気信号Ｅ1は、超音波振動に
変換され、ボールスクリュ１およびナット３を介して音
／電変換器１３に伝搬される。そして、この超音波振動
は音／電変換器１３において再び電気信号Ｅ2に変換さ
れ、時間差検出回路１４に供給される。ここで、音／電
変換器１３から供給される電気信号Ｅ2は、発振器１１
から供給される電気信号Ｅ1より遅延している。この遅
延時間は、電／音変換器１２および音／電変換器１３間
の長さＬに対応している。すなわち、ボールスクリュ１
が回転してナット３が矢印Ｔ方向に移動すると、長さＬ
が長くなるため遅延時間が大となり、ボールスクリュ１
が逆方向に回転してナット３が矢印Ｔ’方向に移動する
と、長さＬが短くなるため遅延時間は小となる。従っ
て、この遅延時間が時間差検出回路１４によって計測さ
れることにより、ボールスクリュ１の一端からナット３
までの距離が測定される。
発振される電気信号Ｅ1は、電／音変換器１２に供給さ
れると共に、時間差検出回路１４に供給される。電／音
変換器１２に供給された電気信号Ｅ1は、超音波振動に
変換され、ボールスクリュ１およびナット３を介して音
／電変換器１３に伝搬される。そして、この超音波振動
は音／電変換器１３において再び電気信号Ｅ2に変換さ
れ、時間差検出回路１４に供給される。ここで、音／電
変換器１３から供給される電気信号Ｅ2は、発振器１１
から供給される電気信号Ｅ1より遅延している。この遅
延時間は、電／音変換器１２および音／電変換器１３間
の長さＬに対応している。すなわち、ボールスクリュ１
が回転してナット３が矢印Ｔ方向に移動すると、長さＬ
が長くなるため遅延時間が大となり、ボールスクリュ１
が逆方向に回転してナット３が矢印Ｔ’方向に移動する
と、長さＬが短くなるため遅延時間は小となる。従っ
て、この遅延時間が時間差検出回路１４によって計測さ
れることにより、ボールスクリュ１の一端からナット３
までの距離が測定される。
【００１２】なお、電／音変換器１２をナット３に取り
付け、音／電変換器１３をモータ２に取り付けて、ナッ
ト３側からモータ２側に超音波振動を伝えるような構成
にしてもよい。
付け、音／電変換器１３をモータ２に取り付けて、ナッ
ト３側からモータ２側に超音波振動を伝えるような構成
にしてもよい。
【００１３】また、超音波振動は、特にボールスクリュ
１を介して伝搬させる必要はなく、ナット３を、ボール
スクリュ１に沿って直線運動させるために設けられたリ
ニヤガイド（図示略）等を介して伝搬するようにしても
よい。
１を介して伝搬させる必要はなく、ナット３を、ボール
スクリュ１に沿って直線運動させるために設けられたリ
ニヤガイド（図示略）等を介して伝搬するようにしても
よい。
【００１４】更に、以上のような位置センサは、本実施
例に示したような電動アクチュエータに限らず、油圧シ
リンダ等に応用することもできる。
例に示したような電動アクチュエータに限らず、油圧シ
リンダ等に応用することもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アクチュエータの固定部および動作部各々に超音波
トランスジューサを設置し、超音波振動を上記超音波ト
ランスジューサの一方から他方へ、アクチュエータの一
部を介して伝搬し、該超音波振動の伝搬時間を伝搬時間
計測手段により計測するようにしたので、動作部とセン
サとの間に摺動を起こさせるための機械的機構等を設け
る必要がないため、摩擦、バックラッシュ、および摺動
機構の質量等により検出結果に悪影響を受けることがな
く、正確な検出結果を得ることができると共に、耐環境
性が良い。また、超音波を利用しているため、計測のた
めの応答時間が速いという効果がある。
ば、アクチュエータの固定部および動作部各々に超音波
トランスジューサを設置し、超音波振動を上記超音波ト
ランスジューサの一方から他方へ、アクチュエータの一
部を介して伝搬し、該超音波振動の伝搬時間を伝搬時間
計測手段により計測するようにしたので、動作部とセン
サとの間に摺動を起こさせるための機械的機構等を設け
る必要がないため、摩擦、バックラッシュ、および摺動
機構の質量等により検出結果に悪影響を受けることがな
く、正確な検出結果を得ることができると共に、耐環境
性が良い。また、超音波を利用しているため、計測のた
めの応答時間が速いという効果がある。
【図１】この発明の一実施例によるアクチュエータ用位
置センサの構成を示すブロック図である。
置センサの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のアクチュエータ用位置センサの構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】従来のアクチュエータ用位置センサの構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
１ ボールスクリュ ２ モータ ３ ナット １１ 発振器 １２ 電／音変換器（超音波トランスジューサ） １３ 音／電変換器（超音波トランスジューサ） １４ 時間差検出回路（伝搬時間計測手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 固定部と、前記固定部を基準に伸縮する
動作部とからなるアクチュエータの該動作部の伸縮量を
測定するアクチュエータ用位置センサにおいて、 前記固定部および前記動作部各々に設置され、一方から
他方へ前記アクチュエータの一部を介して超音波振動を
伝搬させる超音波トランスジューサと、 前記超音波振動の伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段
とからなり、前記伝搬時間により前記動作部の伸縮量を
測定することを特徴とするアクチュエータ用位置セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12296893A JPH06331340A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | アクチュエータ用位置センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12296893A JPH06331340A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | アクチュエータ用位置センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331340A true JPH06331340A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14849066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12296893A Withdrawn JPH06331340A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | アクチュエータ用位置センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06331340A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109458960A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-12 | 长安大学 | 一种基于信号相关性测定螺栓伸长量的装置及测量方法 |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP12296893A patent/JPH06331340A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109458960A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-12 | 长安大学 | 一种基于信号相关性测定螺栓伸长量的装置及测量方法 |
| CN109458960B (zh) * | 2018-12-18 | 2023-05-02 | 长安大学 | 一种基于信号相关性测定螺栓伸长量的装置及测量方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |