WO2012014697A1 - エンコーダ、アクチュエータ - Google Patents

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WO2012014697A1
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encoder
tooth tip
central axis
actuator
encoder disk
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PCT/JP2011/066134
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Inventor
秀生 斉藤
正志 石井
Original Assignee
Thk株式会社
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    • 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
    • G01D5/244—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks

Definitions

  • the present invention relates to an encoder and an actuator. This application claims priority on July 30, 2010 based on Japanese Patent Application No. 2010-172261 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • the position and the like of the moving unit can be controlled with high accuracy by detecting the rotation position and the like of the rotation drive unit.
  • the rotation drive unit for example, in an actuator having a ball screw mechanism, by detecting the rotational position of a nut connected to a motor with an encoder, the linear movement position, linear movement speed, etc. of a screw shaft meshing with the nut can be controlled with high accuracy. Can do.
  • an electromagnetic induction encoder is used as disclosed in Patent Document 1 and the like.
  • an encoder is provided in a rotary linear conversion mechanism (a conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion) such as a ball screw mechanism
  • an encoder disk is provided on the end surface in the central axis direction of the rotary motion portion such as a nut.
  • the rotational position of the rotary motion unit is detected.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an encoder and an actuator that can detect the rotation of an actuator having a rotation linear conversion mechanism satisfactorily.
  • One aspect of the encoder of the present invention is an actuator that rotates a rotary motion unit that is directly or indirectly connected to a linear motion unit with respect to the linear motion unit to linearly move the linear motion unit in a central axis direction.
  • An encoder that detects rotation of the rotary motion unit the encoder disk being disposed at one end of the rotary motion unit in the central axis direction and having a detection pattern formed on an outer peripheral surface thereof, and facing the outer peripheral surface. And a detector for detecting the detection pattern.
  • One aspect of the actuator of the present invention is a conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion, a drive portion that rotates the rotational motion portion of the conversion mechanism relative to the linear motion portion, and detection of rotation of the rotational motion portion.
  • an encoder according to the present invention is used as the encoder.
  • the linear motion portion of the actuator using the conversion mechanism that converts the rotational motion into the linear motion receives an external force (reaction force) in the central axis direction
  • the rotational motion portion moves slightly in the central axis method. Since the distance between the encoder disk and the detector does not change or the two contact, the rotation of the rotational motion can be detected stably. Therefore, the linear motion unit can be controlled with high accuracy.
  • the actuator A is an actuator incorporating a ball screw mechanism (rotating linear conversion mechanism 101 that converts rotational motion into linear motion).
  • the actuator A can reciprocate the screw shaft 1 as an output shaft in the central axis direction, and can stop the screw shaft 1 at an arbitrary position in the central axis direction.
  • Applications of the actuator A include, for example, automobiles (steering, etc.), industrial robots, semiconductor manufacturing apparatuses, injection molding machines (mold drive units), and the like.
  • the rotating linear conversion mechanism 101 is a ball screw mechanism, and includes a screw shaft 1, a nut 2 disposed in the circumferential direction of the screw shaft 1, and a number of rolling elements (balls) interposed between the screw shaft 1 and the nut 2. 3). And the screw shaft 1 can be smoothly moved with respect to the nut 2 using the rolling of the rolling element 3.
  • the screw shaft 1 has a substantially cylindrical shape, and a spiral rolling element rolling groove is formed on the outer peripheral surface thereof.
  • the rolling element rolling groove is formed in a spiral shape with respect to the center line L.
  • the nut 2 has a cylindrical shape having an inner peripheral surface into which the screw shaft 1 can be inserted.
  • a spiral loaded rolling element rolling groove corresponding to the rolling element rolling groove of the screw shaft 1 is formed on the inner peripheral surface of the nut 2.
  • a load rolling-element rolling path is formed from a rolling-element rolling groove and a load rolling-element rolling groove.
  • the circulation pipe 2a is embedded as a separate body.
  • a return path for returning the rolling elements 3 that roll on the load rolling element rolling path and a direction changing path that connects the load rolling element rolling path and the return path are formed.
  • the circulation pipe 2a is screwed and fixed with a circulation pipe presser 2b.
  • the actuator A includes a hollow motor 110 that rotates the nut 2 of the rotary linear conversion mechanism 101, an encoder 130 that detects the rotational position of the nut 2, and a detection signal of the encoder 130 and a drive signal to the hollow motor 110.
  • a control unit for outputting is provided.
  • the rotation position of the nut 2 is detected by the encoder 130, and a control unit (not shown) issues a command to the hollow motor 110 based on the detection result, thereby controlling the moving amount of the screw shaft 1 and the like.
  • the hollow motor 110 is integrally incorporated in the housing 74.
  • a permanent magnet 111 serving as a rotor of the hollow motor 110 is fixed to the outer peripheral surface of the nut 2.
  • a three-phase coil 112 serving as a stator of the hollow motor 110 is integrally fixed to the housing 74 so as to surround the permanent magnet 111.
  • the screw shaft 1 moving in the central axis direction moves in and out of the housing 74 by rotating the nut 2 by the hollow motor 110.
  • Both ends of the nut 2 in the axial direction are rotatably supported by bearings 76 and 77.
  • the bearings 76 and 77 are incorporated in the housing 74.
  • An encoder 130 is provided on one end side of the nut 2 with the bearings 76 and 77 interposed therebetween.
  • An outer cylinder 75 is provided on the other end side of the nut 2.
  • the outer cylinder 75 is provided on the inner peripheral surface of the housing 74.
  • the outer cylinder 75 is formed with a spline groove 75a that prevents the screw shaft 1 from rotating about the central axis L and allows the screw shaft 1 to linearly move in the direction of the central axis L.
  • a spline shaft 1 a is formed on a part of the screw shaft 1.
  • the spline shaft 1 a faces the spline groove 75 a of the outer cylinder 75.
  • the spline groove 75a and the spline shaft 1a constitute a detent mechanism. Since the rotation of the screw shaft 1 around the central axis L is restricted by the anti-rotation mechanism (1a, 75a), the screw shaft 1 does not rotate together with the nut 2.
  • Encoder 130 is provided on one end side of nut 2 in the direction of central axis L.
  • the encoder 130 includes an encoder disk 132, a detector 136, and the like.
  • the encoder disk 132 is fixed to one end surface of the nut 2 formed in a substantially cylindrical shape via an adapter 135.
  • the encoder disk 132 is a disk-shaped member made of a magnetic material such as steel having a thickness of about 10 mm, for example.
  • a gear 133 is formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 132 as a detection pattern.
  • the encoder disk 132 is formed in a donut board shape with a hole in the center. The inner diameter of the hole is set larger than the outer diameter of the screw shaft 1.
  • the adapter 135 is also provided with a through hole having the same inner diameter as that of the encoder disk 132. Therefore, when the screw shaft 1 linearly moves in the direction of the central axis L, the screw shaft 1 can penetrate the encoder disk 132 and the adapter 135 and linearly move.
  • the gear 133 has tooth tips (flat teeth) parallel to the central axis L direction.
  • the gear 133 is formed by overlapping two first tooth tips 133 a and second tooth tips 133 b in the thickness direction of the encoder disk 132.
  • a first tooth tip 133 a having a width of 5 mm is formed in the thickness direction from the surface of the encoder disk 132 that contacts the adapter 135.
  • a second second tooth tip 133b having a width of 5 mm is formed overlapping the first tooth tip 133a in the thickness direction.
  • the first tooth tip 133 a has, for example, 64 teeth formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 132 at equal intervals.
  • the second tooth tip 133 b is formed with one tooth on the outer peripheral surface of the encoder disk 132.
  • Two detection patterns (a first tooth tip 133 a and a second tooth tip 133 b) are formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 132.
  • One of the plurality of teeth of the first tooth tip 133a and one tooth of the second tooth tip 133b are integrally formed.
  • the tooth profile of the first tooth tip 133a and the second tooth tip 133b is not limited to the involute curve.
  • the tooth profile of the first tooth tip 133a and the second tooth tip 133b may be a cycloid curve or a trochoid curve.
  • the tooth shapes of the first tooth tip 133a and the second tooth tip 133b may be trapezoidal or flat.
  • the tooth shapes of the first tooth tip 133a and the second tooth tip 133b have tooth tips (flat teeth) parallel to the central axis L direction in any tooth shape.
  • a detector 136 is disposed on the outer peripheral surface side of the encoder disk 132 so as to face the gear 133.
  • an electromagnetic induction type detector can be used as this detector 136.
  • the electromagnetic induction type detector 136 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 74 with an interval of, for example, about 1 mm from the outer peripheral surface (tooth tip) of the encoder disk 132.
  • the electromagnetic induction type detector 136 is a chip type sensor incorporating a detection element (excitation coil and detection coil). A signal from the detection element of the electromagnetic induction detector 136 is output to a readout circuit (not shown). The readout circuit detects the electromagnetic induction generated in the detection element in accordance with the presence of the metal to be detected (first tooth tip 133a, second tooth tip 133b), and outputs it as a detection signal via a comparator or the like.
  • the electromagnetic induction type detector 136 has two detection elements 136a and 136b for the first tooth tip 133a and one detection element 136c for the second tooth tip 133b.
  • an A-phase signal and a B-phase signal are output.
  • a Z-phase signal is output. Since the second tooth tip 133 b has one tooth on the outer peripheral surface of the encoder disk 132, the Z-phase signal is output only once for one rotation of the encoder disk 132.
  • the Z-phase signal is used as a signal for the origin.
  • the detection elements 136a and 136b for detecting the first tooth tip 133a are arranged substantially at the center in the thickness direction (center axis L direction) of the first tooth tip 133a.
  • the detection element 136c for detecting the second tooth tip 133b is disposed substantially at the center in the thickness direction (the central axis L direction) of the second tooth tip 133b.
  • the electromagnetic induction type detector 136 is disposed on the outer peripheral surface side (radial direction) of the encoder disk 132 with a predetermined distance. Therefore, even when the encoder disk 132 moves in the direction of the central axis L due to the influence of an external force (reaction force), the distance between the encoder disk 132 and the electromagnetic induction detector 136 does not change. For this reason, it is possible to continue to accurately detect the rotation (rotation position, rotation speed, rotation amount) of the nut 2 to which the encoder disk 132 is attached.
  • the encoder disk 132 may move in the direction of the central axis L by, for example, about 1 to 2 mm.
  • the distance between the encoder disk 132 and the electromagnetic induction detector 136 does not change. Moreover, even if the encoder disk 132 is translated in the direction of the central axis L by about 1 to 2 mm with respect to the electromagnetic induction detector 136, the first tooth tip 133a and the second tooth tip 133a are within the detection range of the electromagnetic induction detector 136. There is a tooth tip 133b. This is because the gear 133 (first tooth tip 133a, second tooth tip 133b) of the encoder 130 is a tooth tip parallel to the central axis direction, and the gear 13 (first tooth tip 133a, second tooth tip).
  • the encoder 130 detects the detection pattern (first tooth tip 133a, second tooth tip 133b) of the encoder 130 regardless of the parallel movement of the encoder disk 132 in the central axis L direction, and rotates the nut 2 ( The rotation position, rotation speed, and rotation amount) can be accurately obtained.
  • the detection pattern (first tooth tip 133a, second tooth tip 133b) of the encoder disk 132 even in a poor environment where a lot of dust, oil, etc. are present. Can be detected satisfactorily.
  • the encoder disk 132 can be easily manufactured.
  • the encoder 130 has a plurality of detection patterns (first tooth tip 133a, second tooth tip 133b) corresponding to a plurality of output phases (A phase, B phase, Z phase), rotation of the nut 2 is performed. It can be obtained with high accuracy.
  • the actuator A includes the encoder 130 described above, the positioning of the screw shaft 1 can be controlled with high accuracy.
  • encoder disk 232 encoder disk 232
  • differences from the above-described encoder disk 132 will be mainly described.
  • the encoder disk 232 has substantially the same outer shape as the encoder disk 132.
  • a gear 233 is formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 232 as a detection pattern.
  • the gear 233 has a tooth tip 234 having the same shape as the first tooth tip 133a.
  • tooth tip 2334 for example, 64 teeth are formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 232 at equal intervals.
  • the length of the tooth tip 234 in the central axis L direction is formed substantially the same as the thickness of the encoder disk 132.
  • the tooth tip 234 is formed with a width of 10 mm in the thickness direction of the encoder disk 132. This is almost twice the length (thickness) of the first tooth tip 133a.
  • One of the 64 teeth 234k is formed such that the length (thickness) in the direction of the central axis L is about half of the length of the other teeth.
  • the teeth 234k are formed with a width of 5 mm in the thickness direction of the encoder disk 132.
  • the length of the first tooth tip 133a is the same as that described above.
  • the teeth 234k are formed with the same tooth width at the same time as the other teeth, and then processed into a half tooth width by an end mill or the like.
  • a groove 235 extending in the central axis L direction is formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 232 at the same position as the teeth 234k in the circumferential direction.
  • the length of the groove 235 in the central axis L direction is 5 mm.
  • the groove 235 is formed deeper than the tooth base of the tooth 234k (gear 233).
  • two detection patterns (tooth tips 234, grooves 235) are formed on the outer peripheral surface of the encoder disk 232.
  • the two detection elements 136a and 136b of the electromagnetic induction detector 136 detect a region of the tooth tip 234 where the groove 235 does not exist in the width direction.
  • the two detection elements 136a and 136b output an A phase signal and a B phase signal.
  • the detection element 136c of the electromagnetic induction detector 136 detects an area where the groove 235 exists in the width direction in the tooth tip 234.
  • One detection element 136c outputs a Z-phase signal by not detecting the groove 235. Since the bottom of the groove 235 is outside the detection range of the detection element 136c, the detection element 136c cannot detect the groove 235. For this reason, the detection element 136c outputs the same signal as the detection elements 136a and 136b in the region where the tooth tip 234 exists. On the other hand, the detection element 136c outputs a signal different from the detection elements 136a and 136b in a portion where the groove 235 exists.
  • the detection element 136c may be a case where no signal is output in a portion where the groove 235 exists. Therefore, the detection element 136 c outputs a Z-phase signal only once per rotation of the encoder disk 132 corresponding to the groove 235.
  • the encoder disk 232 since the encoder disk 232 only forms (processes) the small groove 235 after forming the tooth tip 234, the processing time is short and can be manufactured at low cost.
  • the present invention is not limited thereto. Any mechanism / form may be used as long as it is a rotational linear conversion mechanism that converts rotational motion into linear motion.
  • the present invention is not limited to this.
  • a deflector type or an end cap type may be used.
  • the nut 2 was rotated as a drive part of the actuator A was demonstrated, it is not restricted to this. It may be a case where the screw shaft 1 is rotated and the nut 2 is linearly moved.
  • the encoder 130 is not limited to detecting the amount of movement of the drive unit, but may be a case of detecting the amount of movement of the output unit. In this case, a detent mechanism that restricts the rotation of the nut 2 around the central axis L is provided in place of the detent mechanism (1a, 75a).
  • the electromagnetic induction type has been described as the encoder 130 (detector 136), but is not limited thereto. For example, it may be optical, magnetic, or contact type.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be a slit hole, a magnetic pattern, or the like.
  • the rotation of the rotational motion can be detected stably.
  • the linear motion unit can be controlled with high accuracy.

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Abstract

　エンコーダ（１３０）は、直線運動部（１）に対して直接又は間接に接続する回転運動部（２）を回転させて、直線運動部（１）を中心軸（Ｌ）方向に直線運動させるアクチュエータ（Ａ）におけるエンコーダであって、回転運動部（２）における中心軸（Ｌ）方向の一端に配置されると共に外周面に検出用パターンが形成されたエンコーダディスク（１３２）と、外周面に対向して配置されて検出用パターンを検出する検出器（１３６）と、を備える。

Description

エンコーダ、アクチュエータ
　本発明は、エンコーダ及びアクチュエータに関する。
　本願は、２０１０年７月３０日に、日本に出願された特願２０１０－１７２２６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　回転駆動部を有するアクチュエータでは、回転駆動部の回転位置等を検出することにより、移動部の位置等を高精度に制御することができる。
　例えば、ボールねじ機構を有するアクチュエータにおいて、モータに連結されたナットの回転位置等をエンコーダで検出することで、ナットに噛合うねじ軸の直線移動位置や直線移動速度等を高精度に制御することができる。
　アクチュエータ用のエンコーダとしては、特許文献１等に開示されるように、電磁誘導型エンコーダが用いられている。
　電磁誘導型エンコーダを用いる場合には、回転駆動部に取り付けたエンコーダ用ディスクと検出器との距離を例えば１ｍｍ以下に保つ必要がある。
特開２０１０－６８５６０号公報
　ボールねじ機構等の回転直線変換機構（回転運動を直線運動に変換する変換機構）にエンコーダを設ける場合には、ナット等の回転運動部の中心軸方向の端面にエンコーダ用ディスクを設ける。このエンコーダ用ディスクの表面に形成されたパターンを検出器で読み取ることで、回転運動部の回転位置等を検出する。
　上述の回転直線変換機構を用いたアクチュエータにおいては、ねじ軸等の直線運動部が中心軸方向に外力（反力）を受けると、ナット等の回転運動部に外力が伝わって、回転運動部が中心軸方向に微少移動する。これにより、エンコーダ用ディスクと検出器の距離が変化したり、両者が接触したりして、エンコーダによる回転運動部の回転位置等の検出が不安定又は困難になるという問題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、回転直線変換機構を有するアクチュエータの回転を良好に検出することができるエンコーダ及びアクチュエータを提供することを目的とする。
　本発明のエンコーダの一態様は、直線運動部に対して直接又は間接に接続する回転運動部を前記直線運動部に対して回転させて、前記直線運動部を中心軸方向に直線運動させるアクチュエータにおける前記回転運動部の回転を検出するエンコーダであって、前記回転運動部における前記中心軸方向の一端に配置されると共に外周面に検出用パターンが形成されたエンコーダディスクと、前記外周面に対向して配置されて前記検出用パターンを検出する検出器と、を備える。
　本発明のアクチュエータの一態様は、回転運動を直線運動に変換する変換機構と、前記変換機構の回転運動部を直線運動部に対して回転させる駆動部と、前記回転運動部の回転を検出する検出するエンコーダと、を備えるアクチュエータにおいて、前記エンコーダとして、本発明に係るエンコーダを用いる。
　本発明によれば、回転運動を直線運動に変換する変換機構を用いたアクチュエータの直線運動部が中心軸方向に外力（反力）を受けて回転運動部が中心軸方法に微少移動したとしても、エンコーダ用ディスクと検出器の距離が変化したり、両者が接触したりしないので、回転運動の回転を安定して検出することができる。
　したがって、直線運動部を高精度に制御することができる。
本発明の実施形態に係るエンコーダを組み込んだアクチュエータを示す斜視図である。 エンコーダディスク及び電磁誘導型検出器を示す側面図である。 エンコーダディスク及び電磁誘導型検出器を示す正面図である。 エンコーダディスクを示す斜視図である。 エンコーダディスクの変形例を示す斜視図である。
　アクチュエータＡは、ボールねじ機構（回転運動を直線運動に変換する回転直線変換機構１０１）を組み込んだアクチュエータである。アクチュエータＡは、出力軸であるねじ軸１を中心軸方向に往復移動可能であり、中心軸方向の任意の位置でねじ軸１を停止させることができる。
　アクチュエータＡの用途としては、例えば、自動車（ステアリング等）、産業用ロボット、半導体製造装置、射出成形機（金型駆動ユニット）等が挙げられる。
　回転直線変換機構１０１は、ボールねじ機構であって、ねじ軸１と、ねじ軸１の周方向に配置されるナット２と、ねじ軸１とナット２の間に介在する多数の転動体（ボール）３とを備える。
　そして、転動体３の転動を利用して、ナット２に対してねじ軸１を円滑に移動させることができる。
　ねじ軸１は、概略円柱状をなしており、その外周面にらせん状の転動体転走溝が形成される。本実施形態においては、転動体転走溝は中心線Ｌに対してらせん状に形成される。
　ナット２は、ねじ軸１を挿入可能な内周面を有する円筒状を有する。ナット２の内周面には、ねじ軸１の転動体転走溝に対応するらせん状の負荷転動体転走溝が形成される。負荷転動体転走路は、転動体転走溝と負荷転動体転走溝から形成される。
　ナット２の外周面に形成された溝には、循環パイプ２ａが別体として埋入される。循環パイプ２ａには、負荷転動体転走路を転動する転動体３を戻す戻し通路及び負荷転動体転走路と戻し通路を接続する方向転換路が形成される。循環パイプ２ａは、循環パイプ押さえ２ｂでねじ止め固定される。
　アクチュエータＡは、回転直線変換機構１０１のナット２を回転させる中空モータ１１０と、ナット２の回転位置等を検出するエンコーダ１３０と、エンコーダ１３０の検出信号が入力されると共に中空モータ１１０に駆動信号を出力する制御部等を備える。
　ナット２の回転位置等をエンコーダ１３０で検出し、この検出結果に基づいて不図示の制御部が中空モータ１１０に指令を発することで、ねじ軸１の移動量等を制御する。
　中空モータ１１０は、ハウジング７４に一体的に組み込まれている。ナット２の外周面には、中空モータ１１０のロータとなる永久磁石１１１が固定される。中空モータ１１０のステータとなる三相コイル１１２は、永久磁石１１１を取り囲んだ状態でハウジング７４に一体的に固定される。
　アクチュエータＡは、中空モータ１１０によってナット２を回転させることで、中心軸方向に移動するねじ軸１がハウジング７４から出入りする。
　ナット２の軸方向の両端部は、ベアリング７６，７７に回転可能に支持される。ベアリング７６，７７は、ハウジング７４の内部に組み込まれる。
　ベアリング７６，７７を挟んで、ナット２の一端部側にエンコーダ１３０が設けられる。また、ナット２の他端部側に外筒７５が設けられる。
　外筒７５は、ハウジング７４の内周面に設けられる。外筒７５には、ねじ軸１が中心軸Ｌ回りに回転するのを防止し、かつ、ねじ軸１がその中心軸Ｌ方向に直線運動するのを許容するスプライン溝７５ａが形成される。
　ねじ軸１の一部には、スプライン軸１ａが形成される。スプライン軸１ａは、外筒７５のスプライン溝７５ａに対向する。
　スプライン溝７５ａ及びスプライン軸１ａは、回り止め機構を構成する。回り止め機構（１ａ，７５ａ）によって、ねじ軸１の中心軸Ｌ回りの回転が制限されているので、ねじ軸１がナット２と一緒に回転することはない。
　エンコーダ１３０は、ナット２の中心軸Ｌ方向の一端部側に設けられる。エンコーダ１３０は、エンコーダディスク１３２と検出器１３６等を備える。エンコーダディスク１３２は、略円筒形状に形成されたナット２の一端面に、アダプタ１３５を介して固定される。
　エンコーダディスク１３２は、例えば１０ｍｍ程度の厚みを有する鉄鋼等の磁性体からなる円板形部材である。エンコーダディスク１３２の外周面には、検出用パターンとして歯車１３３が形成される。
　エンコーダディスク１３２は、中央に孔が設けられたドーナッツ盤状に形成される。この孔の内径は、ねじ軸１の外径よりも大きく設定される。同様に、アダプタ１３５にも、エンコーダディスク１３２の孔と同一の内径の貫通孔が設けられている。
　したがって、ねじ軸１が中心軸Ｌ方向に直線運動した際に、ねじ軸１がエンコーダディスク１３２及びアダプタ１３５を貫通して、直線運動できる。
　歯車１３３は、中心軸Ｌ方向に対して平行な歯先（平歯）を有している。
　歯車１３３は、２つの第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂをエンコーダディスク１３２の厚み方向に重ねて形成される。例えば、エンコーダディスク１３２のうち、アダプタ１３５に接する面から厚さ方向に５ｍｍの幅の第一歯先１３３ａが形成される。第一歯先１３３ａに対して厚さ方向に重ねて５ｍｍの幅の第二第二歯先１３３ｂが形成される。
　歯車１３３のうち、第一歯先１３３ａは、エンコーダディスク１３２の外周面に例えば６４個の歯が均等間隔に形成される。また、歯車１３３のうち、第二歯先１３３ｂは、エンコーダディスク１３２の外周面に１個の歯が形成される。
　エンコーダディスク１３２の外周面に、２つの検出用パターン（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）が形成される。第一歯先１３３ａの複数個の歯のうちの一つと第二歯先１３３ｂの一つの歯は一体的に形成される。
　第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂの歯形は、インボリュート曲線に限らない。第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂの歯形は、サイクロイド曲線やトロコイド曲線であってもよい。第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂの歯形は、台形や平板形等であってもよい。
　第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂの歯形は、いずれの歯形においても、中心軸Ｌ方向に対して平行な歯先（平歯）を有している。
　エンコーダディスク１３２の外周面側には、歯車１３３に対向して（臨んで）検出器１３６が配置される。この検出器１３６には、電磁誘導方式の検出器を使用できる。
　電磁誘導型検出器１３６は、エンコーダディスク１３２の外周面（歯先）から例えば約１ｍｍ程度の間隔を空けて、ハウジング７４の内周面に固定される。
　電磁誘導型検出器１３６は、検出素子（励磁コイルと検出コイル）を内蔵したチップ型センサである。電磁誘導型検出器１３６の検出素子からの信号は、不図示の読み出し回路に出力される。読み出し回路は、検出対象の金属（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）の存在に応じて検出素子に発生する電磁誘導を検出し、コンパレータ等を介して検出信号として出力する。
　電磁誘導型検出器１３６は、第一歯先１３３ａに対する２つの検出素子１３６ａ，１３６ｂと、第二歯先１３３ｂに対する１つの検出素子１３６ｃを有する。電磁誘導型検出器１３６の２つの検出素子１３６ａ，１３６ｂで第一歯先１３３ａを検出することにより、Ａ相信号とＢ相信号を出力する。電磁誘導型検出器１３６の検出素子１３６ｃで第二歯先１３３ｂを検出することにより、Ｚ相信号を出力する。
　第二歯先１３３ｂがエンコーダディスク１３２の外周面に１個の歯を有するので、Ｚ相信号はエンコーダディスク１３２の１回転に１回だけ出力する。Ｚ相信号は、原点用の信号として用いられる。
　電磁誘導型検出器１３６の検出素子のうち、第一歯先１３３ａを検出する検出素子１３６ａ，１３６ｂは、第一歯先１３３ａの厚み方向（中心軸Ｌ方向）のほぼ中心に配置される。第二歯先１３３ｂを検出する検出素子１３６ｃは、第二歯先１３３ｂの厚み方向（中心軸Ｌ方向）のほぼ中心に配置される。
　本実施形態のエンコーダ１３０は、エンコーダディスク１３２の外周面側（ラジアル方向）に、所定の距離を隔てて電磁誘導型検出器１３６が配置される。
　したがって、エンコーダディスク１３２が外力（反力）の影響等により中心軸Ｌ方向に移動した場合であっても、エンコーダディスク１３２と電磁誘導型検出器１３６の距離は変化しない。このため、エンコーダディスク１３２を取り付けたナット２の回転（回転位置、回転速度、回転量）を正確に検出し続けることができる。
　ねじ軸１に対して中心軸Ｌ方向に外力（反力）が加わると、その外力はナット２に伝達される。更に、ナット２をハウジング７４に対して支持するベアリング７６，７７が弾性変形する。このため、エンコーダディスク１３２が中心軸Ｌ方向に、例えば１～２ｍｍ程度移動してしまう虞がある。
　しかし、本実施形態のエンコーダ１３０では、エンコーダディスク１３２と電磁誘導型検出器１３６の距離は変化しない。しかも、エンコーダディスク１３２が電磁誘導型検出器１３６に対して１～２ｍｍ程度、中心軸Ｌ方向に平行移動したとしても、電磁誘導型検出器１３６の検出範囲内に第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂが存在する。なぜなら、エンコーダ１３０の歯車１３３（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）は、中心軸方向に対して平行な歯先であり、また、歯車１３（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）の厚みが、外力によるエンコーダディスク１３２の移動量（１～２ｍｍ）よりも大きく（各５ｍｍ）形成されているからである。
　したがって、エンコーダ１３０では、エンコーダディスク１３２の中心軸Ｌ方向への平行移動に拘らず、エンコーダ１３０の検出パターン（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）を検出して、ナット２の回転（回転位置、回転速度、回転量）を正確に求め続けることができる。
　また、エンコーダ１３０として、電磁誘導型エンコーダを用いたので、塵埃、油等が多く存在する劣悪な環境下においても、エンコーダディスク１３２の検出用パターン（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）を良好に検出することができる。
　また、エンコーダディスク１３２の検出用パターンとして、歯車の歯先を用いたので、エンコーダディスク１３２を製作が容易となる。
　また、エンコーダ１３０が、複数の出力相（Ａ相、Ｂ相、Ｚ相）に対応する複数の検出用パターン（第一歯先１３３ａ，第二歯先１３３ｂ）を有するので、ナット２の回転を高精度に求めることができる。
　そして、アクチュエータＡは、上述したエンコーダ１３０を備えるので、ねじ軸１の位置決め等を高精度に制御できる。
　次に、エンコーダディスクの変形例（エンコーダディスク２３２）について説明する。以下では、上述のエンコーダディスク１３２との相違点について主に説明する。
　エンコーダディスク２３２は、エンコーダディスク１３２とほぼ同一の外形を有している。エンコーダディスク２３２の外周面には、検出用パターンとして歯車２３３が形成される。歯車２３３は、上述の第一歯先１３３ａと同一形状の歯先２３４を有している。
　歯先２３４は、エンコーダディスク２３２の外周面に例えば６４個の歯が均等間隔に形成される。
　歯先２３４の中心軸Ｌ方向の長さは、エンコーダディスク１３２の厚みとほぼ同一に形成される。歯先２３４は、エンコーダディスク１３２の厚さ方向に１０ｍｍの幅で形成される。上述の第一歯先１３３ａの長さ（厚み）のほぼ２倍である。
　６４個の歯のうちの一つの歯２３４ｋは、中心軸Ｌ方向の長さ（厚み）が他の歯の長さの半分程度に形成される。歯２３４ｋは、エンコーダディスク１３２の厚さ方向に５ｍｍの幅で形成される。上述の第一歯先１３３ａの長さと同一である。
　歯２３４ｋは、他の歯と同時に同一の歯幅で形成された後に、エンドミルなどにより、半分の歯幅に加工される。
　歯２３４ｋを後加工することにより、エンコーダディスク２３２の外周面には、円周方向において歯２３４ｋと同位置に、中心軸Ｌ方向に延びる溝２３５が形成される。溝２３５の中心軸Ｌ方向の長さは５ｍｍである。溝２３５は、歯２３４ｋ（歯車２３３）の歯元よりも深く形成される。
　このようにして、エンコーダディスク２３２の外周面に、２つの検出用パターン（歯先２３４，溝２３５）が形成される。
　電磁誘導型検出器１３６の２つの検出素子１３６ａ，１３６ｂは、歯先２３４のうち、幅方向において溝２３５が存在しない領域を検出する。２つの検出素子１３６ａ，１３６ｂは、Ａ相信号とＢ相信号を出力する。
　電磁誘導型検出器１３６の検出素子１３６ｃは、歯先２３４のうち、幅方向において溝２３５が存在する領域を検出する。１つの検出素子１３６ｃは、溝２３５を検出しないことにより、Ｚ相信号を出力する。
　溝２３５の底部は検出素子１３６ｃの検出範囲外にあるので、検出素子１３６ｃは溝２３５を検出することはできない。このため、検出素子１３６ｃは、歯先２３４が存在する領域では検出素子１３６ａ，１３６ｂと同様の信号を出力する。一方、検出素子１３６ｃは、溝２３５が存在する部分では、検出素子１３６ａ，１３６ｂとは異なる信号を出力する。検出素子１３６ｃは、溝２３５が存在する部分では信号を出力しない場合であってもよい。
　したがって、検出素子１３６ｃは、溝２３５に対応して、エンコーダディスク１３２の１回転に１回だけＺ相信号を出力する。
　エンコーダディスク２３２は、歯先２３４を形成した後に、小さな溝２３５を形成（加工）するだけなので、加工時間が短く、安価に製造することができる。
　上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、回転運動を直線運動に変換する回転直線変換機構１０１として、ボールねじ機構を用いる場合について説明したが、これに限らない。回転運動を直線運動に変換する回転直線変換機構であれば、どのような形態・形式の機構であっても構わない。
　回転直線変換機構１０１のナット２に循環パイプ２ａを埋入させる場合について説明したが、これに限らない。デフレクタ式、エンドキャップ式であってもよい。
　また、アクチュエータＡの駆動部として、ナット２を回転させる場合について説明したが、これに限らない。
　ねじ軸１を回転させて、ナット２を直線運動させる場合であってよい。エンコーダ１３０は、駆動部の移動量を検出する場合に限らず、出力部の移動量を検出する場合であってもよい。この場合には、回り止め機構（１ａ，７５ａ）に代えて、ナット２の中心軸Ｌ回りの回転が制限する回り止め機構を設ける。
　エンコーダ１３０（検出器１３６）として、電磁誘導型について説明したが、これに限らない。例えば、光学式、磁気式、接触式等であってもよい。
　検出用パターンとして歯車１３３（歯先）を用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、スリット孔、磁気パターン等であってもよい。
　本発明のエンコーダによれば、回転運動の回転を安定して検出することができる。本発明のアクチュエータによれば、直線運動部を高精度に制御することができる。
　Ａ…アクチュエータ、　１…ねじ軸（直線運動部）、　１ａ…スプライン軸（回り止め機構）、　２…ナット（回転運動部）、　７４…ハウジング、　７５ａ…スプライン溝（回り止め機構）、　７６，７７…ベアリング、　１０１…変換機構、　１１０…中空モータ（駆動部）、　１３０…エンコーダ、　１３２…エンコーダディスク、　１３３ａ…第一歯先（検出用パターン）、　１３３ｂ…第二歯先（検出用パターン）、　１３６…検出器、　１３２…エンコーダディスク、　１３３ａ…第一歯先（検出用パターン）、　１３３ｂ…第二歯先（検出用パターン）、　２３２…エンコーダディスク、　２３４…歯先（検出用パターン）、　２３５…溝（検出用パターン）、　Ｌ…中心線

Claims (4)

  1. 　直線運動部に対して直接又は間接に接続する回転運動部を前記直線運動部に対して回転させて、前記直線運動部を中心軸方向に直線運動させるアクチュエータにおける前記回転運動部の回転を検出するエンコーダであって、
    　前記回転運動部における前記中心軸方向の一端に配置されると共に外周面に検出用パターンが形成されたエンコーダディスクと、
    　前記外周面に対向して配置されて前記検出用パターンを検出する検出器と、
    を備えるエンコーダ。
  2. 　前記検出用パターンは、中心軸方向に対して平行な歯先又は溝である請求項１に記載のエンコーダ。
  3. 　前記検出用パターンは、複数の出力相に対応する複数のパターンを有する請求項１又は２に記載のエンコーダ。
  4. 　回転運動を直線運動に変換する変換機構と、
    　前記変換機構の回転運動部を直線運動部に対して回転させる駆動部と、
    　前記回転運動部の回転を検出する検出するエンコーダと、
    を備えるアクチュエータにおいて、
    　前記エンコーダとして、請求項１から３のうちいずれか一項に記載のエンコーダを用いるアクチュエータ。
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