KR20230168953A - 측위장치, 구동장치 - Google Patents

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KR20230168953A
KR20230168953A KR1020230049276A KR20230049276A KR20230168953A KR 20230168953 A KR20230168953 A KR 20230168953A KR 1020230049276 A KR1020230049276 A KR 1020230049276A KR 20230049276 A KR20230049276 A KR 20230049276A KR 20230168953 A KR20230168953 A KR 20230168953A
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KR1020230049276A
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나오키 키시
카즈히코 코지마
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

궤도의 곡선부에 있어서의 위치검지부의 증가를 억제할 수 있는 측위장치 등을 제공한다.
측위장치는, 레일을 따라 이동 가능한 가동자에 장착되는 자기스케일(C2, C4)을 측위하기 위하여 당해 레일 위에 배치되고, 그 간격이 자기스케일(C2, C4)의 궤도방향의 길이보다 작은 복수의 자기센서(S4~S6)를 구비하며, 적어도 하나의 자기센서(S4~S6)가, 레일의 곡선부에 있어서 자기스케일(C2, C4)의 중앙의 궤적 RT보다 외측으로 어긋난 위치에 배치된다. 인접하는 자기센서(S4~S6)로부터 동등한 거리에 자기스케일(C2, C4)의 중앙이 있을 때의 당해 자기스케일(C2, C4)의 단부(C2", C4')와 당해 자기센서(S5)의 거리 "a/2"와, 자기센서(S5)에 자기스케일(C2, C4)의 중앙이 최접근했을 때의 당해 자기스케일(C2, C4)의 중앙(C3')과 당해 자기센서(S5)의 거리 "a/2"가 실질적으로 동등하다.

Description

측위장치, 구동장치{POSITIONING DEVICE AND DRIVING DEVICE}
본 출원은 2022년 6월 8일에 출원된 일본 특허출원 제2022-093032호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 궤도를 따라 이동 가능한 가동자의 측위장치 등에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 가동자를 궤도를 따라 이동시키는 구동장치로서의 리니어반송시스템이 개시되어 있다. 궤도를 따라 배치된 복수의 자기센서가, 가동자에 장착된 자기스케일(즉 가동자)을 측위한다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2021-164396호
특허문헌 1과 같은 리니어반송시스템에 있어서의 궤도는, 직선부뿐만 아니라 곡선부를 포함할 수 있다. 곡선부에서는, 전형적으로는 직선상의 자기스케일의 단부와 궤도의 사이에 직경방향 또는 가로방향의 어긋남이 발생한다. 이 때문에, 자기스케일의 단부가, 곡선궤도 상에 배치된 자기센서로부터 벗어나 버릴 우려가 있다. 그래서, 곡선부에 있어서의 자기센서의 간격을 예를 들면 직선부보다 작게 하는 것을 생각할 수 있지만, 자기센서의 배치수가 증가함으로써 비용이 높아져 버린다.
본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 궤도의 곡선부에 있어서의 위치검지부의 증가를 억제할 수 있는 측위장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태의 측위장치는, 궤도를 따라 이동 가능한 가동자에 장착되는 측위스케일을 측위하기 위하여 당해 궤도 상에 배치되고, 그 간격이 측위스케일의 궤도방향의 길이보다 작은 복수의 위치검지부를 구비한다. 적어도 하나의 위치검지부가, 궤도의 곡선부에 있어서 측위스케일의 중앙의 궤적보다 외측으로 어긋난 위치에 배치된다.
이 양태에서는, 궤도의 곡선부에 있어서 위치검지부가 측위스케일의 중앙의 궤적보다 외측으로 어긋난 위치에 배치됨으로써, 당해 위치검지부와 측위스케일의 단부의 사이의 직경방향의 어긋남이 저감된다. 이 때문에, 측위스케일의 단부가 위치검지부로부터 벗어나기 어려워져, 종래와 같이 위치검지부의 간격을 작게 할 필요가 없어진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 궤도의 곡선부에 있어서의 위치검지부의 증가를 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는, 구동장치이다. 이 장치는, 궤도를 따라 구동되는 가동자와, 가동자에 장착되는 측위스케일을 측위하기 위하여 궤도 상에 배치되고, 그 간격이 측위스케일의 궤도방향의 길이보다 작은 복수의 위치검지부를 구비한다. 적어도 하나의 위치검지부가, 궤도의 곡선부에 있어서 측위스케일의 중앙의 궤적보다 외측으로 어긋난 위치에 배치된다.
다만, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나, 이들 표현을 방법, 장치, 시스템, 기록매체, 컴퓨터프로그램 등으로 변환한 것도, 본 발명에 포함된다.
본 발명에 의하면, 궤도의 곡선부에 있어서의 위치검지부의 증가를 억제할 수 있다.
도 1은 리니어반송시스템의 전체구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 리니어반송시스템에 있어서의 위치검지부 등에 의하여 구성되는 측위장치를 모식적으로 나타낸다.
도 3은 이동하는 자기스케일의 측위주체가 이동원의 자기센서로부터 이동처의 자기센서로 전환되는 모습을 모식적으로 나타낸다.
도 4는 레일의 곡선부에 있어서의 복수의 자기센서의 전형적인 배치와 자기스케일 C의 이동의 모습을 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 5는 자기센서의 중간의 스케일위치에 있는 자기스케일을 모식적으로 나타낸다.
도 6은 본 실시형태에 관한 측위장치에 있어서의 복수의 자기센서의 배치와 자기스케일의 이동의 모습을 모식적으로 나타내는 상면도이다.
이하에서는, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하에서는 실시형태라고도 한다)에 대하여 상세하게 설명한다. 설명 및/또는 도면에 있어서는, 동일 또는 동등한 구성요소, 부재, 처리 등에 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다. 도시되는 각부(各部)의 축척이나 형상은, 설명의 간이화를 위하여 편의적으로 설정되어 있으며, 특별히 언급이 없는 한 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 실시형태는 예시이며, 본 발명의 범위를 결코 한정하는 것은 아니다. 실시형태에 기재되는 모든 특징이나 그들의 조합은, 반드시 본 발명의 본질적인 것이라고는 한정할 수 없다.
도 1은, 본 발명에 관한 구동장치의 일 양태인 리니어반송시스템(1)의 전체구조를 나타내는 사시도이다. 리니어반송시스템(1)은, 환상(環狀)의 레일 또는 궤도를 구성하는 고정자(2)와, 당해 고정자(2)에 대하여 구동되어 레일을 따라 이동 가능한 복수의 가동자(3A, 3B, 3C, 3D)(이하에서는 총칭하여 가동자(3)라고도 한다)를 구비한다. 고정자(2)에 마련되는 전자석 또는 코일과, 가동자(3)에 마련되는 영구자석이 서로 대향함으로써, 환상의 레일을 따라 리니어모터가 구성되어 있다. 다만, 고정자(2)가 형성하는 레일은 환상으로 한정되지 않는 임의의 형상이어도 된다. 예를 들면, 레일은 직선상이어도 되고, 곡선상이어도 되며, 하나의 레일이 복수의 레일로 분기되어도 되고, 복수의 레일이 하나의 레일로 합류해도 된다. 또, 고정자(2)가 형성하는 레일의 설치방향도 임의인, 도 1의 예에서는 수평면 내에 레일이 배치되지만, 레일은 연직면 내에 배치되어도 되고, 임의의 경사각의 평면 내나 곡면 내에 배치되어도 된다.
고정자(2)는, 수평방향을 법선방향으로 하는 레일면(21)을 갖는다. 레일면(21)은 레일의 형성방향을 따라 띠상으로 뻗어 있고, 도 1의 예와 같이 환상의 레일을 형성하는 경우는 (가상적인) 양단이 연결된 무단띠상이 된다. 이와 같이 임의의 형상의 레일을 형성 가능한 레일면(21)에는, 전자석을 구비하는 복수의 구동모듈(도시하지 않음)이, 레일을 따라 연속적 또는 주기적으로 매설 또는 배치되어 있다. 구동모듈에 있어서의 전자석은, 가동자(3)의 영구자석 및/또는 전자석 자체에 대하여 레일을 따른 추진력을 미치는 자계를 발생시킨다. 구체적으로는, 이들 다수의 전자석에 3상교류 등의 구동전류를 흘려 보내면, 영구자석을 구비하는 가동자(3)를 레일을 따르는 원하는 접선방향으로 직선구동하는 이동자계가 발생한다. 다만, 도 1의 예에서는 환상의 레일을 수평면 내에 형성하는 레일면(21)의 법선방향이 수평방향이었지만, 레일면(21)의 법선방향은 연직방향 그 외의 임의의 방향이어도 된다.
고정자(2)에 있어서, 레일면(21)에 대하여 수직인 상면 또는 하면에 마련되는 측위부(22)에는, 가동자(3)에 장착되는 측위대상 또는 측위스케일로서의 자기스케일(도 1에서는 도시하지 않음)의 위치를 측정 가능한 복수의 위치검지부로서의 자기센서(도 1에서는 도시하지 않음)가 연속적으로 또는 주기적으로 매설되어 있다. 일정 피치의 줄무늬상의 자기패턴 또는 자기눈금에 의하여 형성되는 자기스케일을 측위대상으로 하는 자기센서는, 일반적으로 복수의 자기검출헤드를 구비한다. 자기스케일의 자기 패턴의 피치 또는 주기에 대하여, 복수의 자기검출헤드의 간격을 어긋나게 함으로써, 자기센서는 자기스케일의 위치를 고정밀도로 측정할 수 있다. 2개의 자기검출헤드가 마련되는 전형적인 자기센서에서는, 예를 들면, 2개의 자기검출헤드의 간격이 자기스케일의 자기패턴에 대하여 1/4피치 어긋나 있다(위상이 90도 어긋나 있다). 다만, 이상과는 반대로, 가동자(3)에 자기센서를 마련하고, 고정자(2)에 자기스케일을 마련해도 된다. 또, 측위부(22)에 의하여 측정된 가동자(3)의 위치를 시간으로 미분하면 가동자(3)의 속도를 검지할 수 있으며, 당해 속도를 시간으로 미분하면 가동자(3)의 가속도를 검지할 수 있다.
고정자(2)에 마련되는 위치검지부 및 가동자(3)에 장착되는 측위대상 또는 측위스케일은 이상과 같은 자기식에 한정되지 않고, 광학식 그 외의 방식이어도 된다. 광학식의 경우, 가동자(3)에는 일정 피치의 줄무늬모양 또는 눈금에 의하여 형성되는 광학스케일이 장착되고, 고정자(2)에는 광학스케일의 줄무늬모양을 광학적으로 판독 가능한 광학센서가 마련된다. 자기식이나 광학식에서는, 위치검지부가 측위대상(자기스케일이나 광학스케일)을 비접촉으로 측정하기 때문에, 가동자(3)가 반송하는 피반송물이 비산되어 측위개소(고정자(2)의 상면)에 들어간 경우의 위치검지부의 고장 등의 리스크를 저감할 수 있다. 단, 광학식에서는 측위개소에 들어간 액체나 분체 등의 피반송물에 의하여 광학스케일이 덮이면 측위정밀도가 악화되어 버리기 때문에, 자성을 무시할 수 있는 피반송물이면 측위개소에 들어가도 측위정밀도를 악화시키지 않는 자기식으로 하는 것이 바람직하다.
가동자(3)는, 고정자(2)의 레일면(21)에 대향하는 가동자본체(31)와, 가동자본체(31)의 상부로부터 수평방향으로 돌출되어 고정자(2)의 측위부(22)에 대향하는 피측위부(32)와, 피측위부(32)와는 반대측(고정자(2)로부터 먼 측)에 가동자본체(31)로부터 수평방향으로 돌출되어 피반송물이 재치 또는 고정되는 반송부(33)를 구비한다. 가동자본체(31)는, 레일을 따라 고정자(2)의 레일면(21)에 매설되어 있는 복수의 전자석과 대향하는 하나 또는 복수의 영구자석(도시하지 않음)을 구비한다. 고정자(2)의 전자석이 발생시키는 이동자계가 가동자(3)의 영구자석 및/또는 전자석 자체에 레일의 접선방향의 직선동력 또는 추진력을 가하기 때문에, 가동자(3)는 고정자(2)에 대하여 레일면(21)을 따라 직선구동된다.
가동자(3)의 피측위부(32)에는, 측위대상 또는 측위스케일로서의 자기스케일이나 광학스케일이, 고정자(2)의 측위부(22)에 마련되는 위치검지부(자기센서나 광학센서)와 대향하도록 마련된다. 위치검지부가 고정자(2)의 상면에 마련되는 도 1의 예에서는, 자기스케일 등의 측위대상이 가동자(3)의 피측위부(32)의 하면에 장착된다. 측위부(22) 및 피측위부(32)가 자기식인 경우, 레일면(21)의 전자석 및 가동자본체(31)의 영구자석의 사이의 자계가, 측위부(22) 및 피측위부(32)의 자기측위에 영향을 주지 않도록, 고정자(2)에 있어서는 레일면(21)과 측위부(22)를 상이한 면 또는 떨어진 개소에 형성하고, 가동자(3)에 있어서는 가동자본체(31)와 피측위부(32)를 상이한 면 또는 떨어진 개소에 형성하는 것이 바람직하다.
도 1에서는 4개의 가동자(3A, 3B, 3C, 3D)가 예시되었지만, 예를 들면 소량의 피반송물을 다수 반송하는 리니어반송시스템(1)에서는, 1,000을 초과하는 수의 가동자(3)가 필요해지는 경우도 상정된다.
도 2는, 리니어반송시스템(1)에 있어서의 위치검지부 등에 의하여 구성되는 측위장치(4)를 모식적으로 나타낸다. 측위장치(4)는, 하나 또는 복수(도시된 예에서는 하나)의 가동자(C)에 장착되는 측위스케일로서의 자기스케일(이하에서는 편의적으로 자기스케일(C)이라고도 한다)을 측위하기 위하여, 고정자(2)의 궤도방향 또는 가동자(C)의 이동방향(도 2에 있어서의 좌우방향)을 따라 측위부(22)(도 1에 있어서의 고정자(2)의 상면)에 매설 또는 배치되는 복수(도시된 예에서는 4개)의 위치검지부로서의 자기센서(S0~S3)를 구비한다.
각 자기센서(S0~S3)의 이동방향의 간격은 서로 상이해도 되지만, 본 실시형태에서는 모든 간격이 동등한 예를 설명한다. 다만, 후술하는 레일의 곡선부에 있어서의 각 자기센서(S0~S3)의 간격은, 도 2에 모식적으로 나타나는 레일의 직선부에 있어서의 각 자기센서(S0~S3)의 간격과 상이해도 된다. 예를 들면, 레일의 직선부에 있어서의 각 자기센서(S0~S3)의 간격 X0/1, X1/2, X2/3은 모두 30mm이다.
이상의 30mm의 각 자기센서(S0~S3)의 간격 X0/1, X1/2, X2/3에 대하여, 자기스케일(C)의 이동방향의 길이는 예를 들면 48mm이다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 각 자기센서(S0~S3)의 이동방향 또는 궤도방향의 간격(30mm)이, 자기스케일(C)의 이동방향 또는 궤도방향의 길이(48mm)보다 작다.
자기스케일(C)은, 이동방향에 있어서의 양단부(EL, ER)와, 당해 양단부(EL, ER)에 이동방향의 양측으로부터 끼워진 장척(長尺)의 스케일본체(AB)를 갖는다. 스케일본체(AB)에는, 이동방향을 따라 등간격으로 마련되는 다수의 자기눈금 또는 자기패턴이 형성되어 있다. 스케일본체(AB)에 있어서의 자기눈금을 검지한 각 자기센서(S0~S3)는, 공지의 리니어인코더에 있어서 일반적인 A상(相) 및 B상의 펄스를 출력한다. 전형적으로는, A상의 펄스와 B상의 펄스는 위상이 서로 90도 상이하다. 다만, 자기스케일(C)의 양단부(EL, ER)에도, 스케일본체(AB)와 동일한 자기눈금이 형성되어 있어도 된다.
자기스케일(C)의 각 단부(EL, ER)의 이동방향의 길이는 예를 들면 8mm이다. 이 경우의 스케일본체(AB)의 이동방향의 길이는, 자기스케일(C)의 길이 48mm로부터 양단부(EL, ER)의 합계의 길이 16mm를 뺀 32mm이다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 각 자기센서(S0~S3)의 이동방향의 간격(30mm)이, 자기스케일(C)의 스케일본체(AB) 이동방향의 길이(32mm)보다 작다.
가동자(C) 및/또는 자기스케일(C)에는 기준마크로서의 레퍼런스마크(Z)가 마련된다. 최초로 레퍼런스마크(Z)를 자기적으로 검지한 각 자기센서(S0~S3)는, 공지의 리니어인코더에 있어서 일반적인 Z상의 펄스를 출력한다. 레퍼런스마크(Z)에 따라 출력되는 Z상의 펄스는 가동자(C)의 기준위치를 특정하는데 이용된다. 구체적으로는, 레퍼런스마크(Z)를 최초로 검지하여 Z상의 펄스를 최초로 출력한 자기센서가, 후술하는 계수부에 의한 자기스케일(C)의 A/B상의 자기눈금의 계수를 개시하는 기준센서가 된다. 이하에서는, 제0 자기센서(S0)가 자기스케일(C)에 있어서의 기준센서가 되는 경우에 대하여 설명한다. 도시된 상태는, 기준센서로서의 제0 자기센서(S0) 위에 레퍼런스마크(Z)가 있고, 당해 레퍼런스마크(Z)를 검지한 제0 자기센서(S0)의 계수부(50)가, 계숫값 "0"으로부터 자기스케일(C)의 A/B상의 자기눈금의 계수를 개시하는 상태이다.
이상의 자기스케일(C)에 대한 설명은, 다른 도시하지 않은 가동자에 장착되는 다른 자기스케일에도 동일하게 적용된다. 단, 이상의 각부의 치수나 레퍼런스마크의 위치는 자기스케일마다 임의로 결정된다. 이하에서도 특별히 언급하지 않는 한, 자기스케일(C)에 대한 설명은 다른 자기스케일에도 동일하게 적용되는 것으로 한다.
각 자기센서(S0~S3)는, 자기스케일(C)의 스케일본체(AB) 및/또는 양단부(EL, ER)에 형성되어 있는 A/B상의 자기눈금을 계수하는 계수부(50~53)를 구비한다. 각 계수부(50~53)에 있어서의 계숫값의 증감의 방향은, 각 자기센서(S0~S3)가 검지하는 자기스케일(C)(즉 가동자(C))의 이동방향에 대응한다. 예를 들면, 가동자(C)가 도 2에 있어서 좌측에서 우측으로 이동하는 경우에 각 계수부(50~53)에 있어서의 계숫값이, 각 자기센서(S0~S3)가 출력하는 A/B상의 펄스의 수에 따라 증가하고, 가동자(C)가 도 2에 있어서 우측에서 좌측으로 이동하는 경우에 각 계수부(50~53)에 있어서의 계숫값이, 각 자기센서(S0~S3)가 출력하는 A/B상의 펄스의 수에 따라 감소한다.
가동자(C)가 레일 위를 이동하면, 그 자기스케일(C)을 측위하는 자기센서(S0~S3)가 순차적으로 전환된다. 도 3은, 특허문헌 1에 있어서, 좌측에서 우측으로 이동하는 자기스케일(C)의 측위주체가 이동원의 자기센서(S0)로부터 이동처의 자기센서(S1)로 전환되는 모습을 모식적으로 나타낸다. 도시된 바와 같이, 자기센서(S0, S1)의 전환은, 자기스케일(C)의 스케일본체(AB)가 2개의 인접하는 자기센서(S0, S1)의 검지범위에 걸쳐 있는 상태에서 행해진다. 도시된 예에서는, 자기센서(S0, S1)가 자기스케일(C)의 이동방향의 중앙(레퍼런스마크(Z)의 위치)에 관하여 대칭인 위치 SW1, SW2에 있는 타이밍에, 자기스케일(C)의 측위주체가 자기센서(S0)로부터 자기센서(S1)로 전환된다.
제1 전환위치(SW1)는, 좌단부(EL)와 스케일본체(AB)의 경계로부터 소정거리의 스케일본체(AB) 내의 위치이며, 제2 전환위치(SW2)는, 우단부(ER)와 스케일본체(AB)의 경계로부터 소정거리의 스케일본체(AB) 내의 위치이다. 도시된 예에서는, 제1 전환위치(SW1)의 스케일본체(AB)의 좌단으로부터의 거리와, 제2 전환위치(SW2)의 스케일본체(AB)의 우단으로부터의 거리는 예를 들면 1mm이다. 이 경우, 제1 전환위치(SW1)의 스케일본체(AB)의 중앙으로부터의 거리와, 제2 전환위치(SW2)의 스케일본체(AB)의 중앙으로부터의 거리는 15mm이며, 그 합(30mm)이 자기센서(S0, S1)의 간격 X0/1과 일치한다.
자기스케일(C)의 측위주체가 자기센서(S0)로부터 자기센서(S1)로 전환될 때, 이동원의 자기센서(S0)의 계수부(50)의 계숫값이, 이동처의 자기센서(S1)의 계수부(51)의 계숫값으로 인계된다. 이하에서는, 각 자기센서(S0~S3)가 자기스케일(C)의 중앙(레퍼런스마크(Z)의 위치)을 검지하는 경우의 각 계수부(50~53)의 계숫값을 0, 각 자기센서(S0~S3)가 자기스케일(C)의 중앙으로부터 가동자(C)의 이동방향과 반대측(도 3에 있어서의 좌측)에 있어서 자기눈금을 검지하는 경우의 각 계수부(50~53)의 계숫값을 양, 각 자기센서(S0~S3)가 자기스케일(C)의 중앙으로부터 가동자(C)의 이동방향측(도 3에 있어서의 우측)에 있어서 자기눈금을 검지하는 경우의 각 계수부(50~53)의 계숫값을 음으로 한다.
도시된 예에서는, 레퍼런스마크(Z)의 위치가 계숫값 "0"에 대응하고, 제1 전환위치(SW1)가 예를 들면 레퍼런스마크(Z)와의 거리(15mm)에 상당하는 양의 계숫값 "+15,000"에 대응하며, 제2 전환위치(SW2)가 예를 들면 레퍼런스마크(Z)와의 거리(15mm)에 상당하는 음의 계숫값 "-15,000"에 대응한다. 다만, 물리적인 거리(15mm)에 대한 계숫값의 변화의 절댓값(15,000)의 비를 센서분해능(R)이라고도 하며, 본 실시형태에서는 R=1,000(=15,000/15)으로 일정하게 한다. 또, 제1 전환위치(SW1)의 계숫값을 전환계숫값(轉換計數値)이라고도 하고, 제2 전환위치(SW2)의 계숫값을 개시계숫값(開始計數値)이라고도 한다. 도시된 예에서는, 전환계숫값과 개시계숫값은 양음의 부호만이 상이하다. 도시된 상태와 같이 자기스케일(C)의 제1 전환위치(SW1)가 자기센서(S0) 위에 오면, 그 계수부(50)의 전환계숫값 "+15,000"이 제2 전환위치(SW2)에 있는 자기센서(S1)의 계수부(51)의 개시계숫값 "-15,000"으로 변환된다. 이후는 자기센서(S1)가 자기스케일(C)의 측위주체가 되어, 그 계수부(51)가 개시계숫값 "-15,000"으로부터 다음의 자기센서로의 전환계숫값 "+15,000"까지 계수한다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 리니어반송시스템(1)에 있어서의 레일 또는 궤도는, 직선부뿐만 아니라 곡선부를 포함할 수 있다. 도 4는, 레일의 곡선부에 있어서의 복수의 자기센서(S4~S6)의 전형적인 배치와 자기스케일(C)의 이동의 모습을 모식적으로 나타내는 상면도이다. 본 도면의 예에서는, 자기스케일(C)이 반경 r의 레일의 곡선부를 따라, 스케일위치(C1~C5)의 순서로 이동한다. 각 스케일위치(C1~C5)에 있어서의 자기스케일(C)(이하에서는 편의적으로 자기스케일(C1~C5)라고도 한다)의 길이방향으로 뻗는 스케일중심선(L1~L5)은, 자기스케일(C) 또는 가동자(C)의 중앙(레퍼런스마크(Z)의 위치)을 통과한다. 또, 반경 r의 경로 RT는, 자기스케일(C) 또는 가동자(C)의 중앙(레퍼런스마크(Z)의 위치)이 통과하는 궤적이다. 복수(도시된 예에서는 3개)의 자기센서(S4~S6)는, 자기스케일(C)의 중앙의 궤적 RT 위에 실질적으로 등간격으로 배치된다. 구체적으로는, 자기센서(S4, S5)의 간격과, 자기센서(S5, S6)의 간격은, 모두 반경 r의 선형에 있어서의 중심각 2θ 및/또는 호 길이 l(=2πr×2θ/360)에 의하여 나타난다.
자기스케일(C)이 스케일위치(C1)에 있는 경우, 그 중앙 및/또는 스케일중심선(L1)이 자기센서(S4)의 바로 위쪽에 있다. 이때, 자기스케일(C1)의 중앙과 자기센서(S4)의 거리는 실질적으로 "0"이다. 또, 전술과 같이, 이 상태에 있어서의 자기센서(S4)의 도시하지 않은 계수부의 계숫값은 "0"으로 되어 있다. 자기스케일(C)이 스케일위치(C3)에 있는 경우, 그 중앙 및/또는 스케일중심선(L3)이 자기센서(S5)의 바로 위쪽에 있다. 이때, 자기스케일(C3)의 중앙과 자기센서(S5)의 거리는 실질적으로 "0"이다. 또, 전술과 같이, 이 상태에 있어서의 자기센서(S5)의 도시하지 않은 계수부의 계숫값은 "0"으로 되어 있다. 자기스케일(C)이 스케일위치(C5)에 있는 경우, 그 중앙 및/또는 스케일중심선(L5)이 자기센서(S6)의 바로 위쪽에 있다. 이때, 자기스케일(C5)의 중앙과 자기센서(S6)의 거리는 실질적으로 "0"이다. 또, 전술과 같이, 이 상태에 있어서의 자기센서(S6)의 도시하지 않은 계수부의 계숫값은 "0"으로 되어 있다.
도 5는, 스케일위치(C2, C4)에 있는 자기스케일(C)을 모식적으로 나타낸다. 스케일위치(C2)는, 전술한 스케일위치(C1, C3)의 중점이며, 각각이 이루는 반경 r의 선형에 있어서의 중심각은 모두 θ이고 호 길이는 모두 l/2이다. 또, 자기스케일(C2)에 대한 자기센서(S4, S5)는, 각각 도 3에 있어서의 자기스케일(C)에 대한 자기센서(S0, S1)에 대응한다. 즉, 전술과 같이, 자기센서(S4, S5)가 자기스케일(C2)의 이동방향의 중앙에 관하여 대칭인 위치 SW1, SW2에 있는 스케일위치(C2)에 있어서, 자기스케일(C2)의 측위주체가 자기센서(S4)로부터 자기센서(S5)로 전환된다. 스케일위치(C4)는, 전술한 스케일위치(C3, C5)의 중점이며, 각각이 이루는 반경 r의 선형에 있어서의 중심각은 모두 θ이고 호 길이는 모두 l/2이다. 또, 자기스케일(C4)에 대한 자기센서(S5, S6)는, 각각 도 3에 있어서의 자기스케일(C)에 대한 자기센서(S0, S1)에 대응한다. 즉, 전술과 같이, 자기센서(S5, S6)가 자기스케일(C4)의 이동방향의 중앙에 관하여 대칭인 위치 SW1, SW2에 있는 스케일위치(C4)에 있어서, 자기스케일(C4)의 측위주체가 자기센서(S5)로부터 자기센서(S6)로 전환된다.
이들 스케일위치(C2, C4)에서는, 자기센서(S4~S6)가 자기스케일(C)의 양단부를 검지한다. 이때, 자기스케일(C)의 각 단부와 각 자기센서(S4~S6)는, 직경방향 또는 가로방향에 거리 "a"(도 5에서는 편의적으로 자기센서(S5)에 대해서만 나타낸다)만큼 어긋나있다. 다만, 기하학적 관계에 근거하여 "a=r/cosθ-r"로 나타난다.
이상과 같이, 자기스케일(C)이 반경 r의 레일의 곡선부를 따라 스케일위치(C1~C5)의 순서로 이동하는 경우, 자기스케일(C)과 자기센서(S4~S6)의 거리는, 스케일위치(C1, C3, C5)에 있어서의 "0"과, 스케일위치(C2, C4)에 있어서의 "a"의 사이에서 크게 변동된다. 특히, 스케일위치(C2, C4)에 있어서의 어긋남 "a" 때문에, 자기스케일(C)의 단부가, 곡선궤도 상에 배치된 자기센서(S4~S6)로부터 벗어나 버릴 우려가 있다. 그래서, 곡선부에 있어서의 자기센서(S4~S6)의 간격(호 길이 l)을 예를 들면 직선부보다 작게 하는 것을 생각할 수 있지만, 자기센서(S4~S6)의 배치수가 증가함으로써 비용이 높아져 버린다. 이하에서 설명하는 본 실시형태는, 레일의 곡선부에 있어서의 자기센서(S4~S6) 등의 위치검지부의 증가를 억제할 수 있는 측위장치(4)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 측위장치(4)에 있어서의 복수의 자기센서(S4~S6)의 배치와 자기스케일(C)의 이동의 모습을 모식적으로 나타내는 상면도이다. 본 실시형태에서도 도 4와 동일하게 자기스케일(C)이 스케일위치(C1~C5)의 순서로 이동하지만, 도 6에서는 편의적으로 도 5와 동일하게 스케일위치(C2, C4)만을 나타낸다. 스케일위치(C1, C3, C5)의 도시는 생략하지만, 각각의 자기스케일(C)의 중앙의 위치(C1', C3', C5')를 대표적으로 나타낸다. 본 실시형태에서는, 적어도 하나의 자기센서(S4~S6)가, 레일의 곡선부에 있어서 자기스케일(C)의 중앙의 궤적 RT보다 외측(직경방향)으로 어긋난 위치에 배치된다. 도 6의 예에서는, 모든 자기센서(S4~S6)가, 자기스케일(C)의 중앙의 궤적 RT로부터 실질적으로 동등한 거리 "a/2"만큼 외측으로 어긋난 위치에 배치된다. 이 거리 "a/2"는, 도 5의 스케일위치(C2, C4)에 있어서의 자기스케일(C)의 각 단부와 각 자기센서(S4~S6)의 직경방향의 어긋남 "a"의 절반이다.
자기스케일(C)이 스케일위치(C1)에 있는 경우, 그 중앙(C1')과 자기센서(S4)의 거리는 "a/2"이다. 자기스케일(C)이 스케일위치(C3)에 있는 경우, 그 중앙(C3')과 자기센서(S5)의 거리는 "a/2"이다. 자기스케일(C)이 스케일위치(C5)에 있는 경우, 그 중앙(C5')과 자기센서(S6)의 거리는 "a/2"이다.
스케일위치(C2)에서는, 자기센서(S4)가 자기스케일(C2)의 일단부(도 6에 있어서의 하단부 또는 좌단부)를 검지하고, 자기센서(S5)가 자기스케일(C2)의 타단부(도 6에 있어서의 상단부 또는 우단부)를 검지한다. 이때, 편의적으로 자기센서(S5)에 대해서만 나타나는 바와 같이, 자기스케일(C2)의 타단부(C2")와 자기센서(S5)는 직경방향 또는 가로방향으로 거리 "a/2"만큼 어긋나 있다. 여기에서, 타단부(C2")는, 자기스케일(C2)의 스케일중심선(L2)과, 자기센서(S5)의 중앙을 통과하는 직경방향의 직선의 교점이다. 동일하게, 자기스케일(C2)의 일단부(C2')와 자기센서(S4)는 직경방향 또는 가로방향으로 거리 "a/2"만큼 어긋나 있다. 여기에서, 일단부(C2')는, 자기스케일(C2)의 스케일중심선(L2)과, 자기센서(S4)의 중앙을 통과하는 직경방향의 직선의 교점이다. 이와 같이, 인접하는 자기센서(S4, S5)로부터 동등한 거리(스케일위치(C2))에 자기스케일(C2)의 중앙이 있을 때의 당해 자기스케일(C2)의 단부(C2' 및/또는 C2")와 당해 각 자기센서(S4, S5)의 거리 "a/2"와, 각 자기센서(S4, S5)에 자기스케일(C)의 중앙이 최접근했을 때의 당해 자기스케일(C1, C3)의 중앙(C1', C3')과 당해 각 자기센서(S4, S5)의 거리 "a/2"가 실질적으로 동등하다.
스케일위치(C4)에서는, 자기센서(S5)가 자기스케일(C4)의 일단부(도 6에 있어서의 상단부 또는 좌단부)를 검지하고, 자기센서(S6)가 자기스케일(C4)의 타단부(도 6에 있어서의 하단부 또는 우단부)를 검지한다. 이때, 편의적으로 자기센서(S5)에 대해서만 나타나는 바와 같이, 자기스케일(C4)의 일단부(C4')와 자기센서(S5)는 직경방향 또는 가로방향으로 거리 "a/2"만큼 어긋나 있다. 여기에서, 일단부(C4')는, 자기스케일(C4)의 스케일중심선(L4)과, 자기센서(S5)의 중앙을 통과하는 직경방향의 직선의 교점이다. 동일하게, 자기스케일(C4)의 타단부(C4")와 자기센서(S6)는 직경방향 또는 가로방향으로 거리 "a/2"만큼 어긋나 있다. 여기에서, 타단부(C4")는, 자기스케일(C4)의 스케일중심선(L4)과, 자기센서(S6)의 중앙을 통과하는 직경방향의 직선의 교점이다. 이와 같이, 인접하는 자기센서(S5, S6)로부터 동등한 거리(스케일위치(C4))에 자기스케일(C4)의 중앙이 있을 때의 당해 자기스케일(C4)의 단부(C4' 및/또는 C4")와 당해 각 자기센서(S5, S6)의 거리 "a/2"와, 각 자기센서(S5, S6)에 자기스케일(C)의 중앙이 최접근했을 때의 당해 자기스케일(C3, C5)의 중앙(C3', C5')과 당해 각 자기센서(S5, S6)의 거리 "a/2"가 실질적으로 동등하다.
이상과 같이, 자기스케일(C)이 반경 r의 레일의 곡선부를 따라 스케일위치(C1~C5)의 순서로 이동하는 경우, 자기스케일(C)과 자기센서(S4~S6)의 거리는, 각 스케일위치(C1~C5)에 있어서 "a/2"로 실질적으로 일정하다. 도 5의 예에서는 자기스케일(C)과 자기센서(S4~S6)의 어긋남의 최댓값이 스케일위치(C2, C4)에 있어서 "a"인 것에 대하여, 본 실시형태에서는 자기스케일(C)과 자기센서(S4~S6)의 어긋남의 최댓값이 도시된 모든 스케일위치(C1~C5)에 있어서 절반인 "a/2"로 저감된다. 이 때문에, 자기스케일(C1~C5)이 자기센서(S4~S6)로부터 벗어나기 어려워져, 도 5와 같이 자기센서(S4~S6)의 간격(중심각 2θ 및/또는 호 길이 l)을 작게 할 필요가 없어진다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 레일의 곡선부에 있어서의 자기센서(S4~S6)의 증가를 억제할 수 있다.
도 6의 예에서는 자기센서(S4~S6)가 자기스케일(C)의 중앙의 궤적 RT로부터 거리 "a/2"만큼 외측으로 어긋난 위치에 배치되었지만, 당해 거리는 "a/2"에 한정되지 않고 "0"보다 크고 "a"보다 작으면 상기와 동일한 효과가 얻어진다. 예를 들면, 당해 거리는 "a/3"보다 크고 "2a/3"보다 작게 하는 것이 바람직하며, "2a/5"보다 크고 "3a/5"보다 작게 하는 것이 더 바람직하며, "a/2"로 하는 것이 최적이다.
다만, 도 6에 있어서의 자기센서(S4~S6)는, 반경 "r+a/2"의 원주 위에 실질적으로 등간격(중심각 2θ)으로 배치된다. 각 자기센서(S4~S6) 사이의 호 길이 l'는 "2π(r+a/2)×2θ/360"으로 나타난다. 이 호 길이 l'는, 자기스케일(C)의 이동방향 또는 궤도방향의 길이(48mm)보다 작고, 바람직하게는 자기스케일(C)의 스케일본체(AB)의 이동방향 또는 궤도방향의 길이(32mm)보다 작다. 또, 도 6의 레일의 곡선부에서는 자기센서(S4~S6)가 자기스케일(C)의 중앙의 궤적 RT보다 외측으로 어긋난 위치에 배치되었지만, 도 2에서 모식적으로 나타나는 레일의 직선부에서는 자기센서(S0~S3)가 자기스케일(C)의 중앙의 궤적 RT 상에 배치되는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명을 실시형태에 근거하여 설명했다. 예시로서의 실시형태에 있어서의 각 구성요소나 각 처리의 조합에는 다양한 변형예가 가능하며, 그와 같은 변형예가 본 발명의 범위에 포함되는 것은 당업자에게 있어 자명하다.
실시형태에서는, 가동자에 마련되는 영구자석과 고정자에 마련되는 전자석의 사이의 자력에 근거하여 가동자를 구동하는 리니어반송시스템을 예시했지만, 본 발명은 자기 이외의 임의의 원리(예를 들면 전기나 유체)에 근거하는 임의의 구동장치에 적용할 수 있다.
다만, 실시형태에서 설명한 각 장치나 각 방법의 구성, 작용, 기능은, 하드웨어자원 또는 소프트웨어자원에 의하여, 혹은, 하드웨어자원과 소프트웨어자원의 협동에 의하여 실현할 수 있다. 하드웨어 자원으로서는, 예를 들면, 프로세서, ROM, RAM, 각종의 집적회로를 이용할 수 있다. 소프트웨어자원으로서는, 예를 들면, 오퍼레이팅시스템, 애플리케이션 등의 프로그램을 이용할 수 있다.
1 리니어반송시스템
2 고정자
3 가동자
4 측위장치
22 측위부
32 피측위부

Claims (6)

  1. 궤도를 따라 이동 가능한 가동자에 장착되는 측위스케일을 측위하기 위하여 당해 궤도 상에 배치되고, 그 간격이 상기 측위스케일의 궤도방향의 길이보다 작은 복수의 위치검지부를 구비하며,
    적어도 하나의 상기 위치검지부가, 상기 궤도의 곡선부에 있어서 상기 측위스케일의 중앙의 궤적보다 외측으로 어긋난 위치에 배치되는, 측위장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 곡선부에 있어서의 복수의 상기 위치검지부가, 상기 측위스케일의 중앙의 궤적으로부터 실질적으로 동등한 거리만큼 외측으로 어긋난 위치에 배치되는, 측위장치.
  3. 제2항에 있어서,
    인접하는 상기 위치검지부로부터 동등한 거리에 상기 측위스케일의 중앙이 있을 때의 당해 측위스케일의 단부와 당해 각 위치검지부의 거리와, 상기 각 위치검지부에 상기 측위스케일의 중앙이 최접근했을 때의 당해 측위스케일의 중앙과 당해 각 위치검지부의 거리가 실질적으로 동등한, 측위장치.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 곡선부에 있어서의 복수의 상기 위치검지부의 간격이 실질적으로 일정한, 측위장치.
  5. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 위치검지부는, 상기 궤도의 직선부에 있어서 상기 측위스케일의 중앙의 궤적 상에 배치되는, 측위장치.
  6. 궤도를 따라 구동되는 가동자와,
    상기 가동자에 장착되는 측위스케일을 측위하기 위하여 상기 궤도 상에 배치되고, 그 간격이 상기 측위스케일의 궤도방향의 길이보다 작은 복수의 위치검지부를 구비하며,
    적어도 하나의 상기 위치검지부가, 상기 궤도의 곡선부에 있어서 상기 측위스케일의 중앙의 궤적보다 외측으로 어긋난 위치에 배치되는, 구동장치.
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