KR100225243B1 - 2자유도 작동전동기 및 그 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 로봇의 관절작동용 전동기에 호적한 회전, 직진작동을 행하는 원통형의 2자유도 작동전동기 및 그 제어장치에 관한 것으로서, 넓은 작동범위를 가지고, 또한 간소한 기구에 의해서 2자유도 작동을 동시에 또한 연속적으로 얻을 수 있는 2자유도 작동전동기 및 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 그 구성에 있어서, 진원통형상의 외표면에 축선 및 원주를 따라서 복수의 자성체(2)를 매설한 이동자(1)와, 이동자(1)에 바깥끼움하는 원통형상을 이루고 내표면에 축선 및 원주를 따라서 복수의 전자석(4)을 내장한 고정자(3)와, 고정자(3)의 양쪽에 있어서 이동자(1)에 그외 표면전체를 베어링 대상으로 하도록 바깥끼움한 베어링(4)을 구비하고, 전자석(4)을 설정된 제어 시퀀스에 따라 작동시켜 이동자(1)를 원주, 축선의 임의 방향으로 연속적으로 작동시키는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

2자유도 동작 전동기 및 그 제어 장치

제1도는 본 발명의 2 자유도 동작 전동기의 제1실시예의 일부에 대한 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 제1실시예에 있어서의 제어 장치의 계통도.

제3도는 제2도에 있어서의 동작 방향 지시의 설명도.

제4도는 제2도에 있어서의 축 방향/원주 방향 이동비의 설명도.

제5도는 제1실시예에 있어서 2 자유도 동작 전동기의 동작 설명도로서, (a)는 축 방향으로 동작시키는 경우의 여자 패턴의 설명도, (b)는 그의 여자 및 비 여자 상태를 도시한 도면.

제6도는 제1실시예에 있어서 2 자유도 동작 전동기가 원주 방향으로 동작된 경우의 여자 패턴의 설명도.

제7도는 본 발명의 2 자유도 동작 전동기의 제2실시예에 있어서의 회전자와 고정자의 구성도.

제8도는 제2실시예에 있어서의 제어 장치의 계통도.

제9도는 제2실시예에 있어서 2 자유도 동작 전동기의 여자 패턴의 설명도.

제10도는 제2실시예에 있어서 전동기의 회전자와 고정자의 위치 관계의 설명도.

제11도는 제1실시예에 있어서의 구동력의 설명도.

제12도는 제1실시예에 있어서 구동력을 발생할 수 없는 위치의 설명도.

제13도는 제2실시예에 있어서 구동력을 발생할 수 없는 위치의 설명도.

제14도는 제2실시예의 구체적인 장치의 구성을 나타내는 사시도.

제15도는 제 14도에 도시된 제2실시예의 전자석과 철극형 자극 배치의 일부분을 도시한 사시도.

제16도는 종래의 직진 동작 원통형 전동기의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전자 2 : 자성체

3 : 고정자 4 : 전자석

5 : 베어링 6 : 전자 제어장치

본 발명은 로봇(robot)의 관절 동작용 전동기에 바람직한 회전·직진 동작을 행하는 원통형의 2 자유도 동작 전동기 및 그 제어 장치에 관한 것이다.

종래에는, 로봇의 관절 동작에 이용되는 2 자유도 동작 전동기로서, 예컨대, 제16도에 사시도로 나타낸 것이 있으며, 이 원통형 전동기는 원통형의 직진용 고정자(41a)와, 회전용 고정자(41b)와, 양자에 공통으로 내장되는 원통형의 회전자(42)를 구비하며, 양고정자(41a, 42b)는 직진용 전자석(43a)과 회전용 전자석(43b)을 갖는다. 회전자(42)의 바깥둘레에는 각 전자석(43a, 43b)에 대향하도록 코일(44a, 44b)을 권취하는 동시에, 회전자(42) 코일(44a, 44b)의 양측에 2 자유도를 갖는 베어링(45)을 끼워서, 회전하면서 직진 방향으로 이동하게 되어 있다. 즉, 회전형 스텝 모터와 직진형 스텝 모터의 출력 축이 결합된 것으로 되어 있다.

그러나, 이러한 원통형 전동기는, 베어링상의 제약에 의해 직진 방향의 스트로크가 제한되고, 또한 2개의 스텝 모터가 조합되어 있기 때문에, 회전 및 직진의 동시 동작은 원리적으로 불가능하며 이산적인 동작이 된다. 이 때문에, 스텝 폭을 작게 하고 제어 방법을 이용함으로써 의사적으로 임의 방향으로의 연속 동작을 실현하고 있지만, 이러한 개선에는 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 넓은 동작 범위를 갖고 더구나 간단한 기구에 의해, 회전 및 직진 동작을 동시에 또한 연속적으로 행할 수 있는 원통 형상의 2 자유도 동작 전동기 및 그 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 전동기의 발명으로서, 원통형의 외부 표면의 축 방향 및 원주 방향에서 소정 간격으로 자성체가 매립설치된 회전자와, 이 회전자가 내부에 이동가능하게 삽입관통하는 원통형을 이루고 내부 표면의 축 방향 및 원주 방향에서 소정 간격으로 전자석이 배치됨과 동시에 상기 회전자의 외부 표면을 베어링 대상으로 하여 회전자의 이동을 자유롭게 지지하는 베어링을 갖는 고정자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2 자유도 동작 전동기를 기본적인 구성으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전동기의 다른 기본적인 구성으로서, 원통형의 외부 표면에 서로 60°의 각도를 이루는 2직선상에 각기 소정 간격으로 자성체가 매립설치된 회전자와, 이 회전자가 내부에 이동가능하게 삽입관통하는 원통형을 이루고 내부 표면의 상기 2직선과 일치하는 방향에서 소정 간격으로 전자석이 배치됨과 동시에 상기 회전자의 외부 표면에 베어링 대상으로 하여 상기 회전자의 이동을 자유롭게 지지하는 베어링을 갖는 고정자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2 자유도 동작 전동기가 제공된다. 또한, 이들 기본 구성에 부가하여, 자성체과 전자석을 서로 교체한 2 자유도 동작 전동기가 제공된다.

이러한 기본적 구성의 2 자유도 동작 전동기에 있어서는, 회전자가 고정자에 있어서의 양단의 베어링에 의해 이동 자유롭게 지지되고 있기 때문에 전자석을 여자시킴으로써 직진 및 회전이 자유롭게 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한 회전자 위치 검출기, 회전자와 고정자의 상대 위치를 산출하는 연산기, 이 연산기의 출력과 동작 방향 지시 신호에 근거하여 여자된 전자석을 결정하는 선정부 및 전자석으로 전기를 통과시키는 출력부로 이루어지며, 전술한 2 자유도 동작 전동기를 제어하기 위한 제어 장치도 제공한다.

이 제어 장치는 다음과 같이 회전자를 직진 또는 회전시키도록 전술한 2 자유도 동작 전동기를 제어한다. 즉, 선행하는 동작을 미리 축 또는 원주의 어느 쪽으로 설정함과 동시에, 동작 방향 지시 신호에 근거하여 축과 원주 동작의 시간 배분을 구하여 놓는다. 이어서 검출기로 검출한 회전자의 위치 신호 및 각도 신호에 근거하여 회전자와 고정자의 상대 위치를 구한 뒤, 동작 방향 지시 신호와 회전자 및 고정자의 상대 위치 정보로 부터 대응하는 전자석의 여자 패턴을 선택부에서 결정하며, 출력부에 지시하여 소정 위치의 전자석을 여자시킴으로써 필요한 위치에서 회전자를 제어한다.

본 발명에 의하면, 원통형의 회전자에 자성체(또는 전자석)를 배치하고, 회전자의 외부에 끼워지는 고정자에 전자석(또는 자성체)을 배치하며, 또한 회전자의 외부 표면을 베어링 대상으로 하여 회전자의 이동을 자유롭게 지지하는 베어링을 마련한 구성에 의해, 회전자의 동작 범위를 넓게 할 수 있고, 회전자에 자성체를 마련한 경우에는, 회전자에 대한 전기적인 배선이 불필요해지므로, 회전자에 전자석을 마련한 경우와 비교하여, 회전자의 동작에 대한 구속이 없어진다. 또한, 전자석과 자성체를 60°의 각도를 이루는 2직선상에 배열함에 의해 구동력의 변동을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제어 장치에 의하면, 동작 방향 지시 및 회전자와 고정자의 상대 위치에 근거하여 여자시킬 전자석을 선정한다고 하는 간단한 제어에 의해, 회전자를 소망하는 방향으로 연속적으로 동작시킬 수 있다. 또한, 회전자를 축 방향 및 원주 방향에서 미소 시간으로 반복하여 동작시킴으로써, 원활하게 동작시킬 수 있다.

본 발명의 2 자유도 동작 전동기의 실시예가 도면에 근거하여 설명되는데, 제1도∼제6도는 제1실시예를, 제7도∼제10도 및 제13도∼제15도는 제2실시예를 나타낸다.

우선 제1도에서, 회전자(1)는 외부 표면이 원통형을 이루고, 그 외부 표면에서 축 및 원주를 따라 복수의 자성체(철극형 자극)(2)가 직교 격자 형상으로 매립설치되어 있다. 이 회전자(1)의 외부에 끼워지는 원통형 고정자(3)의 내부 표면에 축 및 원주를 따라 복수의 전자석(4)이 직교 격자 형상으로 내장되어 있다.

자성체(철극형 자극)(2) 및 전자석(4)의 나열은 원통형의 2 자유도 공간에서 독립적인 방향으로 나열되면 좋고, 도시한 바와 같이 직교 격자 형상이 아니어도 좋다. 또한, 전자석(4)의 간격과 자성체(철극형 자극)(2)의 간격은 데드 포인트(dead point)가 발생하지 않도록 결정되는데, 도시된 예는 2극3상의 브러쉴리스 모터(brushless motor)와 마찬가지로 양자 간격비가 2 : 3이다.

또한, 고정자(3)의 양측에는 회전자(1)의 원통형 외부 표면을 축 방향의 어느 위치에서도 지지할 수 있도록 베어링(5)이 외부에 끼워져 있다. 또, 고정자(3)의 근방에 제어 장치(6)가 설치되어 각 전자석(4)에 접속되며, 또한, 이 제어 장치는, 회전자(1) 또는 고정자(3)에 배치되어 양자의 축 방향 또는 원주 방향의 상대적 위치를 검출하는 도시하지 않은 위치 검출기 및 각도 검출기와 접속되어 있다.

이 제어 장치(6)는 고정자 전자석(4)의 발생 자극을 제어하는 제어 순서를 결정하는 장치이다.

이 제어 장치(6)는 제2도에 도시된 바와 같이 위치 위치 검출기(7) 및 각도 검출기(8)로부터 위치 신호 X 및 각도 신호θ를 수신하여, 회전자와 고정자의 상대 위치를 산출하는 회전자/고정자 상대 위치 연산부(9)와, 제3도에 나타낸 바와 같은 동작 방향 지시 신호 δ를 출력하는 동작 방향 지시부(10)와, 제4도에 나타낸 바와 같은 축 방향 및 원주 방향에서 여자되는 시간비, 즉, 이동비를 산출하는 축방향/원주 방향 이동비 연산부(11)와, 두 연산부(9, 11)로부터의 출력 신호 및 동작 방향 지시 신호δ로부터 여자되는 전자석을 결정하는 여자 전자석 선정부(12)와, 이 선정부(12)의 결정에 따라 제 1전자석∼제 N전자석 각각으로 전류 신호를 전송하는 여자 전류 출력부(13)로 구성되어 있다.

그리고 이러한 전동기에 있어서의 제어 순서는 다음과 같다.

(1) 선행하는 동작을 축 또는 원주의 어느쪽으로 설정해 놓는다.

(2) 동작 방향 지시 신호 δ에 근거하여, 축과 원주 동작의 시간 배분을 구해 놓는다.

(3) 위치 신호 X 및 각도 신호θ에 근거하여, 회전자(1)와 고정자(3)의 상대 위치를 구한다.

(4) 동작 방향 지시 신호 δ 및 회전자(1)와 고정자(3)의 상대 위치 정보로 부터 대응하는 전자석(4)의 여자 패턴을 선택한다.

(5) (2)에서 구한 시간배분으로 축 및 원주 동작의 여자 패턴을 반복해서 선택함으로써 양 동작을 반복한다.

여기서, 우선 회전자(1)를 축 방향으로 동작시키는 경우의 여자 패턴의 순서를 제5도를 참조하여 설명한다.

제5도의 (a)는 회전자(1)를 축 방향에서 좌측으로 이동시킨 때의 고정자(3)와 회전자(1)의 상대적 위치 관계를 나타내며, (b)는 이 때의 고정자(3)의 9개 전자석(4)에 대한 여자 패턴을 나타낸다.

즉, 고정자(3)와 회전자(1)의 상대 위치 관계가 (a)의 첫 번째에 도시된 바와 같은 경우에는, I의 여자 패턴에 의해 전자석 3, 6, 9번이 ON되고, 두 번째의 경우에는, Ⅱ의 여자 패턴에 의해 전자석 1, 4, 7번이 ON되며, 세 번째의 경우에는 Ⅲ의 여자 패턴에 의해 전자석 2, 5, 8번이 ON됨으로써, 각 여자 패턴에 있어서 자성체(철극형 자극)(2)와 전자석(4)의 자기력의 총화가 회전자(1)의 동작 방향으로 일치하여, 회전자(1)가 도시된 바와 같이 고정자(3)에 대해 축 방향에서 좌측으로 이동하게 된다.

즉, 제5도에 나타낸 예(전자석(4)이 직선 방향으로 3개 있는 경우)에서는, 위치 검출기(7)에 의해 검출되는 임의의 기준점을 완점으로 하는 회전자(1)의 위치가, 고정자(3)와의 상대관계에 있어서 제5도는 Ⅰ∼Ⅲ중 어느 하나의 관계에 속하게 되기 때문에, 이 상대 관계에 근거해서 여자 패턴 Ⅰ∼Ⅲ을 선택함으로써, 회전자(1)를 축 방향으로 이동시키게 된다. 또, 마찬가지로 해서 원주 방향으로 동작시킨 경우의 여자 패턴의 순서를 예시하면 제6도와 같다.

따라서, 본 발명의 전동기에 의하면, 제어 장치(6)에 의해 회전자(1)의 복수의 자성체(철극형 자극)(2)와 고정자(3)의 복수의 전자석(4)의 자기력의 총합이 회전자(1)의 동작방향으로 일치하도록 제어되기 때문에 회전자(1)의 원주 및 축 방향 이동을 동시에 또한 연속적으로 실행할 수 있고, 또한 회전자(1)의 원통형의 외부 표면 전체를 베어링 대상부로 하고 있기 때문에, 축 방향 동작이 종래에 비해 넓은 동작 범위를 갖고, 또한 회전부(1)측에 자성체(철극형 자극)(2)를 설치하였기 때문에 배선이 회전자의 동작 범위를 제한하지 않아서, 상기 베어링 대상부의 허용을 한층 더 쉽게 한다.

또, 상기 제1실시예에서는, 회전자(1)에 자성체(철극형 자극)(2)를, 고정자(3)에 전자석(4)을 각각 마련한 것을 예로 들어 설명하였지만, 이들을 반대로 배치하여, 회전자(1)에 전자석(44)을, 고정자(3)에 자성체(철극형 자극)(2)를 각각 배치하여도 마찬가지의 작용 및 효과를 갖는다.

다음으로, 본 발명의 제2실시예에 대해 설명한다. 제7도는 제1실시예를 도시한 제1도의 2 자유도 동작 전동기에 있어서, 자성체 및 전자석의 배열 방향을 바꾼 것을 나타낸 것으로, 그 밖의 베어링 등의 구성은 제 1실시예와 동일하다.

즉, 원통형 회전자(21)의 외부 표면에는 자성체(철극형 자극)(22)가 매립설치되어 있고, 이 회전자(21)의 외부에 끼워지는 고정자(23)의 내부 표면에 전자석(24)이 설치된다. 도면에 나타내는 바와 같이, 자성체(22) 및 전자석(24)은 모두 60°의 각도를 이루는 2직선 방향(x, w축)에서 일정 간격으로 배치되어 있다. 전자석 간격 : 자성체 간격=Lc : Ls는 제1실시예와 마찬가지로 2 : 3이다.

이 전동기의 제어 장치의 동작에 대하여 제8도를 이용하여 설명한다. 위치 센서(28)로부터 회전자(21)의 X, Y방향의 위치 신호가 입력되면, 회전자/고정자 상대 위치 연산부(29)는, 다음의 식 1에 근거하여 XW 좌표계(제7도 참조)로 변환하며, 회전자(21)의 X, W방향의 위치 신호를 구하여 여자 전자석 선정부(31)로 출력한다.

XY→XW의 좌표 변환 :

변환 전의 XY 좌표상의 점을 (x, y)로 하고, 변환 후의 XW좌표상의 표현을 (x', w)로 하면 다음 식 1로 된다.

여기서, 이 위치 신호와 각 철극형 자극(22)에 대한 각 전자석(24)의 상대 위치의 관계에 대하여, 제7도의 전자석 A1∼A3의 X 방향을 예로 들어, 제10도를 참조하여 설명한다.

제7도의 전자석 A1∼A3의 철극형 자극(22)에 대한 상대 위치(철극형 자극(22)에 대한 +X 방향으로의 전자석(24)의 어긋남)는, 각 철극형 자극(22) 사이를 6등분하했을 때, Ls : Lc=3 : 2관계로 부터, A3는 O, A2는 4Ls/6, A1는 2Ls/6으로 되어 있다. 이러한 제7도의 회전자(21)의 A3의 위치를 X=0이라고 하면, 이 회전자(21)가 +X 방향으로 Ls/6만큼 이동할 때마다, 전자석 A3의 상대 위치를 0→Ls/6→2Ls/6→3Ls/6→4Ls/6→5Ls/6→6Ls/6(=0)→Ls/6로 반복되며, 마찬가지로, 전자석 A2는 4Ls/6→5Ls/6→…4Ls/6→5Ls/6로, 전자석 A1은 2Ls/6→3Ls/6→…2Ls/6→3Ls/6로 반복한다.

즉, 회전자(21)의 X=0 위치(XW 좌표)에 있어서의 각 전자석(24)의 철극형 자극에 대한 상대 위치가 설정되면, 좌표 변화된 후의 X(회전자(21)의 위치)의 값이, Ls/6의 몇배인지에 따라, 각 전자석(24)의 상대 위치(6등분된 구간 중 어느 위치에 있는지)를 미리 6개 패턴으로 나눠서 구해 놓을 수 있다.

또한, 본 전동기는 전자석(24)과 철극형 자극(22)의 인력에 의해 회전자(21)를 동작시키므로, 제10도에 도시하는 바와 같이, X축의 정방향으로 동작되는 경우에는, 상대 위치가 3Ls/6∼6Ls/6인 전자석(24)이 여자해야 할 전자석으로 선정되고, X축의 부방향으로 동작시키는 경우에는, 상대 위치가 0∼3Ls/6인 전자석(24)이 여자해야 할 전자석으로 선정된다. 따라서, X축 방향의 동작에 관하여, 6[회전자 위치]×2[동작 방향]=12의 여자 패턴이 있고(W축 방향에 대해서도 철극형 자극간을 6등분하면 마찬가지로 12개 패턴으로 됨), 이 회전자 위치와 동작 방향의 조합에 의해 여자 패턴을 유지하고 있는 것이 여자 전자석 선정부(31)이다.

제9도는, X축의 정방향으로 회전자(21)를 동작시킬 때의 각 전자석 A1~C3의 여자 패턴으로서, 예컨데, 회전자(21)가 X=0∼Ls/6(=n×Ls∼n×Ls+Ls/6), 즉, 상대 위치 I의 위치에 있을 때, A2, B1, B2, C1가 여자되고, A1, A3, B3, C2, C3가 여자되지 않음을 나타내고 있다.

한편, 여자 전자석 선정부(31)는 제3도에 나타낸 바와 같은 동작 방향 지시 신호를 수신하여, 전술한 식 1에 근거해서 XW 좌표의 동작 방향 지시 신호로 변환하며, X, W축의 정방향 또는 부방향의 동작 지시를 구한다. 그리고, 이 동작 방향 지시 및 회전자/고정자 상대 위치 연산부(29)에서 구해진 상대 위치에 기초하여, 여자시킬 전자석(24)을 여자 패턴으로부터 선정한다.

또한, X 방향/Y 방향 이동비 연산부(32)는 동작 방향지시를 수신하여, XW좌표의 동작 방향 지시로 변환한 후, 다음 식 2로 나타내는 이동비에 근거하여, 식 3에 나타낸 대로 X축 방향으로 회전자(21)를 동작시키는 시간 A와, W축 방향으로 회전자(21)를 동작시키는 시간 B를 구하여 (식 3에서 ΔT는 임의로 설정되는 미소시간으로 ΔT=A+B), X축 방향 동작에 관한 신호로서 시간 A를, W축 방향 동작에 관한 신호로서 시간 B를 여자 전자석 선정부(31)로 출력한다.

동작 방향 δ(XY 표현)의 XW 좌표 표현:

식 1에서 x=cosδ, y=sinδ를 대입했을 때 x'와 w의 비가 되기 때문에 다음 식 2로 된다.

X 방향/W 방향 이동비 :

식 2로부터,

X방향 : W방향=cos(δ-30) : sinδ

따라서,

여자 전자석 선정부(31)는, X 방향/Y 방향 이동비 연산부(32)로부터 입력되는 신호가 시간 A인 경우에는 X축 방향에 관한 여자 패턴을 여자 전류 출력부(33)로 출력하며, 시간 B인 경우에는 W축 방향에 관한 여자 패턴을 여자 전류 출력부(33)로 출력한다. 여자 패턴이 입력된 여자 전류 출력부(33)는 이에 따라 전자석(24)에 대해 여자 전류를 출력한다. 또, 이 출력 동작 중에 다음 여자 패턴을 구하는 연산이 병행하여 실행된다.

이상과 같이, 제2실시예에 의하면, 회전자(21)의 위치가 Ls/6 이동할 때마다 제어 장치에 의해 여자 패턴이 전환되면서, 또한, 시간 A와 시간 B가 교대로 반복되는 것에 의해 회전자(21)는 동작 지시 방향으로 이동한다(또, 시간 A에서 시작 하는가 시간 B에서 시작하는가는 미리 설정된다).

그리고, 이 이동이 X축 방향의 이동과 W축 방향의 이동이기 때문에, 제1실시예의 2 자유도 동작 전동기에 비해 구동력의 변동을 감소시킬 수 있다.

즉, 이러한 종류의 전동기에 있어서는, 제11도에 나타낸 바와 같은 전자석과 자성체의 상대 위치 관계가 구동력을 발생할 수가 없기 때문에, 제1실시예와 같이 전자석 및 자성체의 배열을 축 방향 및 원주 방향으로 하면, 전자석이 제12도의 빗금친 부분에 위치하고 있을 때는 어느 방향으로도 구동력을 얻을 수 없다.

이 때문에, 여자된 전자석 중 실제로 구동력을 발생할 수 있는 것의 비율이 변동하며, 그에 따라 구동력이 변동한다. 이것에 대하여, 제2실기예와 같이 전자석(24) 및 자성체(22)의 배열을 60° 각도를 이루는 2직선의 방향으로 하면, 구동력을 발생할 수 없는 전자석의 위치 범위를 제13도의 빗금친 부분에 나타낸 대로 감소시킬 수 있기 때문에, 구동력의 변동이 감소하게 된다.

또, 제14도는 평면형의 2 자유도 동작 전동기의 구체적 형태의 사시도, 제15도는 제14도의 고정자와 회전자의 확대도를 나타낸다.

이들 도면에 있어, 참조부호(21)는 평면형상의 회전자로서, U자형의 전자석(24)이 고정자(23) 측표면에서 60° 각도를 이루는 2직선상에 소정 간격을 갖고 배열되어 있다. 평판사의 고정자(23)는 자성체인 요크(34)와 상기 2직선과 일치하는 방향으로 소정 간격을 갖고 배열된 철극형 자극(자성체)(22)으로 이루어져 있다. 참조부호(35)는 X방향의 베어링, (28)은 X방향의 회전자(21)의 위치 센서이다. (36)은 제어 장치로서, 제2실시예의 것과 마찬가지 기능을 갖는다. 이러한 평면형태의 2 자유도 동작 전동기에 있어서도, 전자석(24)과 철극형 자극(22)을 60° 각도를 이루는 2직선상에 배열함에 의해 제2실시예와 마찬가지로 구동력의 변동을 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 원통형의 외부 표면의 축 방향 및 원주 방향에서 소정 간격으로 자성체가 매립설치된 회전자와, 상기 회전자가 이동가능하게 내부에 끼워 통과하는 원통형을 이루고 내부 표면의 축 방향 및 원주 방향에서 소정 간격으로 전자석이 배치됨과 동시에 상기 회전자의 외부 표면을 베어링 대상으로 하여 상기 회전자의 이동을 자유롭게 지지하는 베어링을 갖는 고정자로 이루어지되, 상기 회전자에는 전자석을, 상기 고정자에는 자성체를 각기 배치하거나 또는 그 역으로 배치하여 이루어진 2 자유도 동작 전동기를 제어하는 제어장치에 있어서, 상기 회전자의 축 방향 및 원주 방향의 위치를 검출하는 검출기와, 상기 검출기에 의해 검출된 위치 신호에 근거하여 상기 회전자와 상기 고정자의 상대 위치를 산출하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 산출된 상대 위치 및 동작 방향 지시 신호에 기초하여 여자시킬 전자석을 결정하는 선정부와, 상기 선정부에 의해 결정된 전자석으로 통전시키는 출력부를 포함하되, 상기 선정부는 동작 방향 지시 신호 및 상기 회전자의 축 방향 대 원주 방향의 이동비를 수신하여, (미소 시간×상기 이동비)의 시간 배분에 의해 상기 회전자의 축 방향과 원주 방향의 이동을 반복하도록 여자시킬 전자석을 결정하는 것을 특징으로 하는 2 자유도 동작 전동기의 제어 장치.
2. 원통형의 외부 표면에 서로 60° 각도를 이루는 2직선상에 각각 소정 간격으로 자성체가 매립설치된 회전자와, 상기 회전자가 이동가능하게 내부에 끼워 통과하는 원통헝을 이루고 내부 표면의 상기 2직선과 일치하는 방향으로 소정 간격으로 전자석이 배치됨과 동시에 상기 회전자의 외부 표면을 베어링 대상으로 하여 상기 회전자의 이동을 자유롭게 지지하는 베어링을 갖는 고정자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2 자유도 동작 전동기.
3. 제2항에 있어서, 상기 회전자에는 전자석을, 상기 고정자에는 자성체를 각각 설치하여 상기 자성체와 전자석이 서로 교체배치된 것을 특징으로 하는 2 자유도 동작 전동기.
4. 원통형의 외부 표면에 서로 60° 각도를 이루는 2직선상에 각각 소정 간격으로 자성체가 매립설치된 회전자와, 상기 회전자가 이동가능하게 내부에 끼워 통과하는 원통형을 이루고 내부 표면의 상기 2직선과 일치하는 방향으로 소정 간격으로 전자석이 배치됨과 동시에 상기 회전자의 외부 표면을 베어링 대상으로 하여 상기 회전자의 이동을 자유롭게 지지하는 베어링을 갖는 고정자로 이루어지되, 상기 회전자에는 전자석을, 상기 고정자에는 자성체를 각각 설치하거나 그 역으로 설치하여 이루어진 2 자유도 동작 전동기를 제어하기 위한 제어장치에서 있어서, 상기 회전자의 축 방향 및 원주 방향의 위치를 검출하는 검출기와, 상기 검출기에 의해 검출된 위치 신호를 상기 2직선 방향의 위치 신호로 변환하여 상기 회전자와 상기 고정자의 상대 위치를 산출하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 상대 위치 및 상기 2직선 방향의 신호로 변환된 동작 방향 지시 신호에 근거하여 여자시킬 전자석을 결정하는 선정부와, 상기 선정부에 의해 결정된 전자석으로 통전시키는 출력부를 포함하되, 상기 선정부는 2직선 방향의 신호로 변환된 동작 방향 지시 신호 및 상기 회전자의 상기 2직선 방향의 이동비를 수신하여, (미소 시간×상기 이동비)의 시간 배분으로 상기 회전자의 상기 2직선 방향의 이동을 반복하도록 여자시킬 전자석을 결정하는 것을 특징으로 하는 2 자유도 동작 전동기의 제어 장치.