JPH11332209A - Linear actuator with built-in position sensor - Google Patents
Linear actuator with built-in position sensorInfo
- Publication number
- JPH11332209A JPH11332209A JP10128010A JP12801098A JPH11332209A JP H11332209 A JPH11332209 A JP H11332209A JP 10128010 A JP10128010 A JP 10128010A JP 12801098 A JP12801098 A JP 12801098A JP H11332209 A JPH11332209 A JP H11332209A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection
- position sensor
- rod
- linear actuator
- operating rod
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
- G01D5/2046—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Linear Motors (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Actuator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気誘導式の位置
センサを備えたリニアアクチュエータに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear actuator having a magnetic induction type position sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】リニアアクチュエータには、一般に、そ
の作動ロッドの移動量あるいは移動位置を検出するため
の位置センサが取り付けられている。位置センサとして
は、例えば差動トランスを用いたものが知られている。
この位置センサは、作動ロッドから、その軸線とは直交
する方向にアームを延ばして、アクチュエータ本体に取
り付けられている位置センサに作動ロッドの移動量を伝
えている。2. Description of the Related Art In general, a linear actuator is provided with a position sensor for detecting a moving amount or a moving position of an operating rod. As a position sensor, for example, a sensor using a differential transformer is known.
The position sensor extends the arm from the operating rod in a direction perpendicular to the axis thereof and transmits the movement amount of the operating rod to a position sensor attached to the actuator body.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この位置センサを備え
たリニアアクチュエータは、そのハウジングの側面に位
置センサが取り付けられているので、その分、装置が大
型化するという問題点がある。The linear actuator provided with the position sensor has a problem that the size of the device is correspondingly increased since the position sensor is mounted on the side surface of the housing.
【0004】また、作動ロッドに撓みが生ずると、それ
がアームを介してテコの原理で増幅されて位置センサの
側に伝達されてしまう。この結果、位置センサによる検
出結果に含まれる誤差が大きくなり、高精度高分解能の
検出を期待できない。When the operating rod is bent, it is amplified by the lever principle via the arm and transmitted to the position sensor. As a result, the error included in the detection result by the position sensor increases, and it is not possible to expect high-precision, high-resolution detection.
【0005】本発明の課題は、小型コンパクトに構成す
ることができ、しかも、高精度高分解能の検出を行うこ
とのできる位置センサが備わったリニアアクチュエータ
を提案することにある。[0005] An object of the present invention is to propose a linear actuator having a position sensor which can be made compact and compact and which can detect with high accuracy and high resolution.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、スライド軸受けによってスライド可能
に支持されている作動ロッドを所定の範囲で往復直線運
動させるようになっているリニアアクチュエータにおい
て、前記作動ロッドの移動位置を検出するために次の構
成の位置センサを備えたことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a linear actuator which reciprocates linearly in a predetermined range of an operating rod slidably supported by a slide bearing. Wherein a position sensor having the following configuration is provided for detecting a movement position of the operating rod.
【0007】すなわち、前記の位置センサは検出ロッド
と検出ヘッドを備えている。前記検出ロッドは、前記作
動ロッドの移動方向に沿って配列された同一幅の磁性体
および非磁性体とを備えている。前記検出ヘッドは、前
記作動ロッドの移動方向に沿って配列された5個の一次
側誘導コイルと、同じく前記作動ロッドの移動方向に沿
って配列された第1ないし第4の二次側誘導コイルとを
備えている。That is, the position sensor has a detection rod and a detection head. The detection rod includes a magnetic body and a non-magnetic body having the same width and arranged along the moving direction of the operation rod. The detection head comprises five primary induction coils arranged along the moving direction of the operating rod, and first to fourth secondary induction coils arranged also along the moving direction of the operating rod. And
【0008】また、前記スライド軸受けに、前記検出ヘ
ッドおよび前記検出ロッドの一方が取り付けられ、前記
作動ロッドに、前記検出ヘッドおよび前記検出ロッドの
他方が取り付けられている。さらに、前記一次側誘導コ
イルに交流電圧を印加した状態で前記作動ロッドが移動
すると、前記第1および第3の二次側誘導コイルに発生
する誘起電圧が、前記第2および第4の二次側誘導コイ
ルに発生する誘起電圧に対して位相が90度ずれるよう
に、前記磁性体および非磁性体と、前記第1ないし第4
の二次側誘導コイルの配置関係が設定されている。Further, one of the detection head and the detection rod is attached to the slide bearing, and the other of the detection head and the detection rod is attached to the operating rod. Further, when the operating rod moves while an AC voltage is applied to the primary side induction coil, the induced voltage generated in the first and third secondary side induction coils is changed to the second and fourth secondary side induction coils. The magnetic material and the non-magnetic material, and the first to fourth components so that the phase is shifted by 90 degrees with respect to the induced voltage generated in the side induction coil.
Of the secondary side induction coil is set.
【0009】この構成の位置センサでは、前記第1およ
び第3の二次側誘導コイルには、例えば正弦波形の誘起
電圧が発生し、第2および第4の二次側誘導コイルには
余弦波形の誘起電圧が発生する。従って、例えば、これ
らの出力電圧の合成波のゼロクロス点と、一次側誘導コ
イルへの印加電圧波形のゼロクロス点に基づき、作動ロ
ッドの移動位置を示す信号を生成することができる。In the position sensor having this configuration, for example, a sine waveform induced voltage is generated in the first and third secondary induction coils, and a cosine waveform is generated in the second and fourth secondary induction coils. Induced voltage is generated. Therefore, for example, a signal indicating the moving position of the operating rod can be generated based on the zero cross point of the composite wave of these output voltages and the zero cross point of the voltage waveform applied to the primary side induction coil.
【0010】ここで、位置センサの構成部品を、リニア
アクチュエータの出力側開口部に配置しておけば、外部
から、位置センサの構成部品の交換等を簡単に行うこと
ができる。Here, if the components of the position sensor are arranged in the output side opening of the linear actuator, the components of the position sensor can be easily replaced from the outside.
【0011】また、リニアモータに対して本発明の位置
センサを組み込むと、リニアモータのロータを、当該位
置センサの構成部品に兼用できるので、コンパクトな形
態で位置センサをリニアモータに組み込むことができ
る。When the position sensor of the present invention is incorporated into a linear motor, the rotor of the linear motor can also be used as a component of the position sensor. Therefore, the position sensor can be incorporated into the linear motor in a compact form. .
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用したリニアアクチュエータを説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a linear actuator to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
【0013】図1には、本例のリニアアクチュエータの
主要部分を取り出して示してある。リニアアクチュエー
タ1の全体構造は、一般的に利用されているものをその
まま用いることができ、モータと、この出力回転を減速
する減速機構と、ここから出力される減速回転出力を直
線往復運動に変換するボールスプライン等からなる変換
機構と、この変換機構によって直線往復運動を行う作動
ロッドとを有している。図においては、このリニアアク
チュエータ1の先端部分を示してあり、ここには、作動
ロッド2の先端部分が突出しているリニアアクチュエー
タ・ハウジング3の開口部分4が形成されており、この
開口部分4の内側には、円筒状のスライド軸受け5が取
り付けられている。このスライド軸受け5によって、作
動ロッド2はその軸線2aの方向にスライド自在の状態
で支持されている。FIG. 1 shows a main part of the linear actuator of the present embodiment. The general structure of the linear actuator 1 can be the one generally used, and can be used as it is. A motor, a reduction mechanism for reducing the output rotation, and a reduced rotation output output from the motor are converted into a linear reciprocating motion. And a working rod that performs a linear reciprocating motion by the converting mechanism. In the drawing, a tip portion of the linear actuator 1 is shown, and an opening portion 4 of a linear actuator housing 3 from which a tip portion of an operating rod 2 projects is formed. On the inside, a cylindrical slide bearing 5 is attached. The operating rod 2 is supported by the slide bearing 5 so as to be slidable in the direction of the axis 2a.
【0014】ここで、リニアアクチュエータ1の先端部
分には、作動ロッド2の移動位置を検出するための磁気
誘導型位置センサ6が配置されている。この位置センサ
6は、作動ロッド2の先端部分を取り囲む状態に、当該
作動ロッド2に取り付けた検出ロッド7と、ハウジング
3の開口部分4の内周面に取り付けた検出ヘッド8とを
備えている。Here, a magnetic induction type position sensor 6 for detecting the moving position of the operating rod 2 is arranged at the tip of the linear actuator 1. The position sensor 6 includes a detection rod 7 attached to the operation rod 2 and a detection head 8 attached to the inner peripheral surface of the opening 4 of the housing 3 so as to surround the distal end of the operation rod 2. .
【0015】検出ロッド7は、一定のピッチで軸線2a
の方向に配列した5個の磁性体リング71〜75を非磁
性体76で固定した円筒形状をしている。非磁性体76
は、金属、樹脂等の材質を用いることができ、耐熱性、
加工精度、潤滑性やその他の要求性能に応じて適切な材
質のものを選択すればよい。The detection rod 7 is arranged at a constant pitch on the axis 2a.
Are formed in a cylindrical shape in which five magnetic rings 71 to 75 arranged in the direction of are fixed by a non-magnetic body 76. Non-magnetic material 76
Can be made of a material such as a metal or a resin,
An appropriate material may be selected according to the processing accuracy, lubricity and other required performance.
【0016】検出ヘッド8は、一定のピッチで軸線2a
の方向に配列した5個のリング状の一次側誘導コイル8
1〜85と、これらの間に配列した4個のリング状の二
次側誘導コイル91〜94とを備えている。The detection head 8 is arranged such that the axis 2a is
Ring-shaped primary induction coils 8 arranged in the directions of
1 to 85, and four ring-shaped secondary induction coils 91 to 94 arranged therebetween.
【0017】ここで、検出ロッド7の側の一つの磁性リ
ングから隣接する磁性リングまでの距離pの間に、9個
の誘導コイル81〜85、91〜94が等間隔で配列さ
れている。4個の一次側誘導コイル81〜85には交流
電圧が印加され、軸線2aの方向に延びる磁界が形成さ
れる。この磁界の中を、検出ロッド7が作動ロッド2と
一体となって直線移動すると、当該検出ロッド7の磁性
リング71〜75と、これらの間に形成されている非磁
性体の部分とが交互に各誘導コイル81〜85、91〜
94を通過する。この結果、磁界が変化して、二次側誘
導コイル91〜94には誘起電圧が発生する。Here, nine induction coils 81 to 85 and 91 to 94 are arranged at equal intervals between a distance p from one magnetic ring on the detection rod 7 side to an adjacent magnetic ring. An AC voltage is applied to the four primary-side induction coils 81 to 85 to form a magnetic field extending in the direction of the axis 2a. When the detection rod 7 linearly moves integrally with the operation rod 2 in this magnetic field, the magnetic rings 71 to 75 of the detection rod 7 and the non-magnetic material portion formed therebetween are alternated. To each induction coil 81-85, 91-
Go through 94. As a result, the magnetic field changes and an induced voltage is generated in the secondary induction coils 91 to 94.
【0018】ここで、一次側誘導コイル81〜85のそ
れぞれは巻き方向が同一方向であり、相互に直列に接続
されている。これに対して、二次側誘導コイル91〜9
4においては、第1および第3の二次側誘導コイル9
1、93が、相互に逆巻きとなるように直列に接続さ
れ、同様に、第2および第4の二次側誘導コイル92、
94が相互に逆巻きとなるように直列に接続されてい
る。Here, the primary side induction coils 81 to 85 have the same winding direction and are connected to each other in series. On the other hand, the secondary induction coils 91 to 9
4, the first and third secondary induction coils 9
1, 93 are connected in series so as to be mutually reverse-wound, and similarly, the second and fourth secondary induction coils 92,
94 are connected in series so that they are oppositely wound.
【0019】この結果、一次側誘導コイル81〜85に
印可される交流電圧が V=Asinωt であるとし、ロッドの直線変位をxとすれば、第1、3
の二次側誘導コイル91、93から得られる誘起電圧
は、 V1=Asinωt・sinx となり、第2、4の二次側誘導コイル92、94から得
られる誘起電圧は、 V2=Asinωt・cosx となり、相互に90度位相がずれた波形となる。As a result, assuming that the AC voltage applied to the primary side induction coils 81 to 85 is V = Asinωt and the linear displacement of the rod is x,
The induced voltage obtained from the secondary induction coils 91 and 93 is V1 = Asinωt · sinx, and the induced voltage obtained from the second and fourth secondary induction coils 92 and 94 is V2 = Asinωt · cosx, The waveforms are shifted by 90 degrees from each other.
【0020】従って、これらの二次側誘導コイル91〜
94に発生する誘起電圧波形と、一次側誘導コイル81
〜85に印加する交流電圧波形とに基づき、作動ロッド
2の移動位置を検出できる。すなわち、これらの電圧V
1、V2の合成波は、 V3=Asin(ωt±x) となり、この合成波と一次側誘導コイルに印加された搬
送波Vの位相差として直線変位xを検出できる。Therefore, these secondary induction coils 91 to 91
The induced voltage waveform generated at 94 and the primary induction coil 81
The moving position of the operating rod 2 can be detected based on the AC voltage waveforms applied to .about.85. That is, these voltages V
The combined wave of 1, V2 is V3 = Asin (ωt ± x), and the linear displacement x can be detected as a phase difference between the combined wave and the carrier wave V applied to the primary side induction coil.
【0021】なお、本例では、検出ロッド7を作動ロッ
ド2の側に取り付け、検出ヘッド8をハウジング3の側
に取り付けたが、この逆の配置関係を採用することも可
能である。In the present embodiment, the detection rod 7 is mounted on the operation rod 2 and the detection head 8 is mounted on the housing 3. However, the arrangement may be reversed.
【0022】このように構成した位置センサ内蔵型リニ
アアクチュエータ1では、差動トランスからなる位置セ
ンサの場合とは異なり、リニアアクチュエータ1の先端
側部分に位置センサを内蔵できるので、リニアアクチュ
エータ全体の寸法増加を抑制できる。In the linear actuator 1 with the built-in position sensor constructed as described above, unlike the position sensor composed of a differential transformer, the position sensor can be built in the front end portion of the linear actuator 1. Increase can be suppressed.
【0023】また、位置センサ6の構成要素である検出
ヘッド8が、ハウジング3の開口部分4に取り付けられ
ている。従って、外部から当該検出ヘッド8の部分にア
クセスすることが容易であり、コイル交換等のメンテナ
ンスが容易になるという利点もある。A detection head 8, which is a component of the position sensor 6, is attached to the opening 4 of the housing 3. Therefore, it is easy to access the portion of the detection head 8 from the outside, and there is an advantage that maintenance such as coil replacement is facilitated.
【0024】(検出ロッドの変形例)ここで、円筒状の
検出ロッド7を作動ロッド2の外周に取り付ける構成を
採用する場合には、これらの組み合わせからなる部分の
外径寸法を小さくするために、次のようにすることが望
ましい。(Modification of Detecting Rod) Here, in the case where a configuration in which the cylindrical detecting rod 7 is attached to the outer periphery of the operating rod 2 is adopted, in order to reduce the outer diameter of a portion composed of these combinations. It is desirable to do as follows.
【0025】すなわち、図2に示すように、円形断面の
磁性体リングを用いる代わりに、半円形断面の磁性体リ
ング71aを用いる。あるいは、横長の楕円形断面の磁
性体リング等を用いる。このようにすれば、検出ロッド
7が取り付けられている作動ロッド2の先端部分の外径
寸法の増加を押さえることができる。That is, as shown in FIG. 2, instead of using a magnetic ring having a circular cross section, a magnetic ring 71a having a semicircular cross section is used. Alternatively, a magnetic ring having a horizontally long elliptical cross section is used. By doing so, it is possible to suppress an increase in the outer diameter of the distal end portion of the operating rod 2 to which the detection rod 7 is attached.
【0026】(位置センサの別の構成例)図3には、位
置センサ6の別の構成例を示してある。この図に示す位
置センサ6Aでは、作動ロッド2の側に矩形断面形状の
磁性体リング71bと同一断面形状の非磁性体リング7
6bとが軸線の方向に隣接配置され、これらにより検出
ロッド7Aが構成されている。(Another Configuration Example of Position Sensor) FIG. 3 shows another configuration example of the position sensor 6. In the position sensor 6A shown in this figure, a non-magnetic ring 7 having the same cross-sectional shape as a magnetic ring 71b having a rectangular cross-section
6b are disposed adjacent to each other in the axial direction, and these constitute a detection rod 7A.
【0027】ハウジング3の側には、検出ロッド7Aに
向けて垂直に、4本の磁極ピン11〜14が取り付けら
れ、各磁極ピン11〜14の根元側には、一次側誘導コ
イル21〜24が巻かれている。各磁極ピン11〜14
の先端側には、二次側誘導コイル31〜34が巻かれて
いる。On the housing 3 side, four magnetic pole pins 11 to 14 are attached vertically toward the detection rod 7A, and primary induction coils 21 to 24 are mounted on the base sides of the magnetic pole pins 11 to 14, respectively. Is wound. Each magnetic pole pin 11-14
Are wound on the distal end side thereof.
【0028】図4には、各二次側誘導コイル31〜34
と、磁性体リング71bおよび非磁性体リング76bと
の配置関係を示してある。この図に示すように、一つの
磁性体リング71bから次の磁性体リングまでのピッチ
の半分のピッチで、二次側誘導コイル31、33が配置
されている。これらの二次側誘導コイル31、33に対
して、半ピッチずれた位置に、残りの二次側誘導コイル
32、34が配置されている。FIG. 4 shows each of the secondary induction coils 31 to 34.
And the arrangement relationship between the magnetic ring 71b and the non-magnetic ring 76b. As shown in this figure, the secondary-side induction coils 31 and 33 are arranged at a pitch of half the pitch from one magnetic ring 71b to the next magnetic ring. The remaining secondary induction coils 32 and 34 are arranged at positions shifted by a half pitch with respect to these secondary induction coils 31 and 33.
【0029】この結果、二次側誘導コイル31、33か
ら得られる誘起電圧波形が正弦波の場合には、二次側誘
導コイル32、34から得られる誘起電圧波形は90度
位相のずれた余弦波形となる。よって、これらの出力に
基づき、作動ロッド2の移動位置を表す検出信号を生成
することができる。As a result, when the induced voltage waveforms obtained from the secondary induction coils 31 and 33 are sine waves, the induced voltage waveforms obtained from the secondary induction coils 32 and 34 are cosine shifted by 90 degrees. It becomes a waveform. Therefore, a detection signal indicating the movement position of the operating rod 2 can be generated based on these outputs.
【0030】このように構成した位置センサ6Aは、特
に、リニアモータにおける位置センサとして用いるのに
適している。すなわち、リニアモータの構成部品の一部
を位置センサの構成部品に兼用できるので、位置センサ
をコンパクトにリニアモータ内に構成することができ
る。これに対して、従来のリニアモータにおいては、位
置検出および位置制御用に、外部に光学式あるいは磁気
式のリニアエンコーダを取り付けた構成が一般的に採用
されている。この構成では、リニアモータのストローク
に応じた長さの検出部が必要となり、また、このことが
リニアモータシステムの価格を押し上げる要因にもなっ
ている。特に、高分解能が要求される場合にはセンサの
価格がシステム全体の価格を左右するので、センサを安
価に製造できることは重要な要素である。The position sensor 6A configured as described above is particularly suitable for use as a position sensor in a linear motor. That is, some of the components of the linear motor can be used as the components of the position sensor, so that the position sensor can be compactly configured in the linear motor. On the other hand, in a conventional linear motor, a configuration in which an optical or magnetic linear encoder is externally mounted for position detection and position control is generally adopted. In this configuration, a detection unit having a length corresponding to the stroke of the linear motor is required, and this is a factor that increases the price of the linear motor system. In particular, when high resolution is required, the price of the sensor affects the price of the entire system, and therefore, it is an important factor that the sensor can be manufactured at low cost.
【0031】また、光学式や磁気式のリニアエンコーダ
はリニアモータに外付けされるので、リニアモータによ
って駆動されるテーブル等に振動が発生すると、その振
動が増幅されてリニアエンコーダの側に伝達され、検出
誤差が増加する要因になる。しかしながら、本例の位置
センサ6Aでは、リニアエンコーダのスリットに該当す
る部分が、リニアモータのロータで代用できるので、検
出ヘッドのみを付加すればよい。Also, since the optical or magnetic linear encoder is externally attached to the linear motor, when a vibration is generated in a table or the like driven by the linear motor, the vibration is amplified and transmitted to the linear encoder. This causes a detection error to increase. However, in the position sensor 6A of this example, since the portion corresponding to the slit of the linear encoder can be substituted by the rotor of the linear motor, only the detection head needs to be added.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置セン
サ内蔵型リニアアクチュエータにおいては、その作動ロ
ッドとハウジングの間に磁気誘導式の位置センサが構成
されているので、従来の差動トランスを用いる位置セン
サや、磁気式あるいは光学式ののリニアエンコーダのよ
うに、ハウジングに外付けする必要がない。よって、位
置センサ付のリニアアクチュエータを小型でコンパクト
に構成できる。As described above, in the linear actuator with a built-in position sensor of the present invention, a magnetic induction type position sensor is formed between the operating rod and the housing. There is no need to externally attach to the housing, unlike the position sensor used or the magnetic or optical linear encoder. Therefore, the linear actuator with the position sensor can be configured to be small and compact.
【0033】また、本発明によれば、外付けの位置セン
サとは異なり、外部振動等によって検出誤差が増加する
ことも無いので、高精度高分解能の検出を行うことがで
きる。Further, according to the present invention, unlike an externally mounted position sensor, the detection error does not increase due to external vibrations or the like, so that high-precision and high-resolution detection can be performed.
【0034】さらに、位置センサのコイル等の構成部品
が、ハウジングの開口部に取り付けられているので、コ
イル交換等のメンテナンス作業が簡単にできるという利
点もある。Further, since the components such as the coil of the position sensor are attached to the opening of the housing, there is an advantage that maintenance work such as replacement of the coil can be simplified.
【0035】さらにまた、本発明をリニアモータに適用
した場合には、位置センサの構成部品の一部を、リニア
モータの構成部品で兼用することができるので、位置セ
ンサをコンパクトに組み付けることができるという利点
も得られる。Furthermore, when the present invention is applied to a linear motor, some of the components of the position sensor can be used as the components of the linear motor, so that the position sensor can be assembled compactly. The advantage is also obtained.
【図1】本発明を適用したリニアアクチュエータの出力
側の先端部分を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a distal end portion on the output side of a linear actuator to which the present invention is applied.
【図2】図1の位置センサの構成要素である検出ロッド
の別の例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing another example of a detection rod which is a component of the position sensor of FIG.
【図3】図1の位置センサの別の例を示す構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of the position sensor of FIG. 1;
【図4】図3の位置センサの各コイルの配置関係を示す
説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement relationship of each coil of the position sensor of FIG. 3;
1 リニアアクチュエータ 2 作動ロッド 3 ハウジング 4 開口部 5 スライド軸受け 6、6A 位置センサ 7、7A 検出ロッド 71〜75 磁性体リング 76 非磁性体 88A 検出ヘッド 21〜24、81〜85 一次側誘導コイル 31〜34、91〜94 二次側誘導コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear actuator 2 Operating rod 3 Housing 4 Opening 5 Slide bearing 6, 6A Position sensor 7, 7A Detection rod 71-75 Magnetic substance ring 76 Non-magnetic substance 88A Detection head 21-24, 81-85 Primary induction coil 31- 34, 91-94 Secondary side induction coil
Claims (3)
支持されている作動ロッドを所定の範囲で往復直線運動
させるようになっているリニアアクチュエータにおい
て、 前記作動ロッドの移動位置を検出する位置検出センサを
有し、 この位置検出センサは、検出ロッドと検出ヘッドを備
え、 前記検出ロッドは、前記作動ロッドの移動方向に沿って
配列された同一幅の磁性体および非磁性体とを備えてお
り、 前記検出ヘッドは、前記作動ロッドの移動方向に沿って
配列された5個の一次側誘導コイルと、同じく前記作動
ロッドの移動方向に沿って配列された第1ないし第4の
二次側誘導コイルとを備えており、 前記スライド軸受けに、前記検出ヘッドおよび前記検出
ロッドの一方が取り付けられ、前記作動ロッドに、前記
検出ヘッドおよび前記検出ロッドの他方が取り付けられ
ており、 前記一次側誘導コイルに交流電圧を印加した状態で前記
作動ロッドが移動すると、前記第1および第3の二次側
誘導コイルに発生する誘起電圧が、前記第2および第4
の二次側誘導コイルに発生する誘起電圧に対して位相が
90度ずれるように、前記磁性体および非磁性体と、前
記第1ないし第4の二次側誘導コイルの配置関係が設定
されており、 前記第1ないし第4の二次側誘導コイルに発生する誘起
電圧に基づき前記作動ロッドの移動位置を示す位置信号
を生成することを特徴とする位置センサ内蔵型リニアア
クチュエータ。1. A linear actuator which reciprocates linearly within a predetermined range of an operating rod slidably supported by a slide bearing, comprising a position detecting sensor for detecting a moving position of the operating rod. The position detection sensor includes a detection rod and a detection head, and the detection rod includes a magnetic body and a non-magnetic body having the same width arranged along a moving direction of the operating rod, and the detection head Comprises five primary induction coils arranged along the moving direction of the operating rod, and first to fourth secondary induction coils similarly arranged along the moving direction of the operating rod. One of the detection head and the detection rod is attached to the slide bearing, and the detection head and the front of the detection rod are attached to the operation rod. The other of the detection rods is attached, and when the operating rod moves while applying an AC voltage to the primary side induction coil, the induced voltage generated in the first and third secondary side induction coils is Second and fourth
The arrangement relationship between the magnetic material and the non-magnetic material and the first to fourth secondary induction coils is set such that the phase is shifted by 90 degrees with respect to the induced voltage generated in the secondary induction coil. A linear actuator with a built-in position sensor, wherein a position signal indicating a moving position of the operating rod is generated based on an induced voltage generated in the first to fourth secondary induction coils.
の側に取り付けられている前記検出ヘッドあるいは前記
検出ロッドは、前記作動ロッドが突出しているリニアア
クチュエータハウジングの出力側開口部に位置している
ことを特徴とする位置センサ内蔵型リニアアクチュエー
タ。2. The device according to claim 1, wherein the detection head or the detection rod attached to the slide bearing is located at an output side opening of a linear actuator housing from which the operating rod projects. A linear actuator with a built-in position sensor.
とを特徴とするリニアモータ。3. A linear motor comprising the position sensor according to claim 1.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10128010A JPH11332209A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Linear actuator with built-in position sensor |
DE19921787A DE19921787A1 (en) | 1998-05-12 | 1999-05-11 | Linear actuator for providing linear movement in specific region |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10128010A JPH11332209A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Linear actuator with built-in position sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11332209A true JPH11332209A (en) | 1999-11-30 |
Family
ID=14974253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10128010A Pending JPH11332209A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Linear actuator with built-in position sensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11332209A (en) |
DE (1) | DE19921787A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102684447A (en) * | 2012-05-12 | 2012-09-19 | 中国兵器工业集团第七0研究所 | Linear electromagnetic actuator |
JP2021047050A (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | ナブテスコ株式会社 | Linear actuator, rod position calculation method, position calculation program, and position calculation device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9759580B2 (en) * | 2015-08-27 | 2017-09-12 | Texas Instruments Incorporated | Position sensor |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP10128010A patent/JPH11332209A/en active Pending
-
1999
- 1999-05-11 DE DE19921787A patent/DE19921787A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102684447A (en) * | 2012-05-12 | 2012-09-19 | 中国兵器工业集团第七0研究所 | Linear electromagnetic actuator |
JP2021047050A (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | ナブテスコ株式会社 | Linear actuator, rod position calculation method, position calculation program, and position calculation device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19921787A1 (en) | 1999-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kumar et al. | Technologies and applications of angle sensors: A review | |
KR101476564B1 (en) | Magnetic multi-turn absolute position detection device | |
US10500734B1 (en) | Servo assembly, robot joint and robot | |
US9390875B2 (en) | Electromagnetic opposing field actuators | |
US20070153977A1 (en) | Permanent magnet type motor and x-ray computed tomography apparatus | |
KR101507705B1 (en) | Internal position and limit sensor for free piston machines | |
JPH11341778A (en) | Linear actuator | |
JP2001099729A (en) | Detecting device of rotation angle and torque | |
JP2009002827A (en) | Rotation angle detection device | |
JPH11332209A (en) | Linear actuator with built-in position sensor | |
US4437019A (en) | Linear differential transformer with constant amplitude and variable phase output | |
JP5151958B2 (en) | POSITION DETECTION DEVICE AND ROTARY LINEAR MOTOR HAVING THE SAME | |
JP4187433B2 (en) | Linear actuator | |
JP3926902B2 (en) | Cylinder position detector | |
KR100458235B1 (en) | Angle detector | |
CN108089030A (en) | Double piezo tube nesting mechanical parallel high stable scanners and scanning probe microscopy | |
US11915867B2 (en) | LVDT with integrated anti-rotation | |
JPH04245521A (en) | Two-dimensional displacement detector | |
JPH11289717A (en) | Servo motor device | |
JP2004316713A (en) | Actuator | |
KR101852059B1 (en) | winding type Rotary Variable Differential Transformer | |
SU1690109A1 (en) | Non-contact rotation angle converter | |
JPH10239003A (en) | Displacement sensor | |
JP2764521B2 (en) | Rotation angle detector | |
US20120092002A1 (en) | Sensor arrangement for determining the current rotation angle position of a shaft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050125 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070322 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070802 |