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TW201000867A - Position detection device and linear actuator using the same - Google Patents

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TW201000867A
TW201000867A TW98110739A TW98110739A TW201000867A TW 201000867 A TW201000867 A TW 201000867A TW 98110739 A TW98110739 A TW 98110739A TW 98110739 A TW98110739 A TW 98110739A TW 201000867 A TW201000867 A TW 201000867A
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TW
Taiwan
Prior art keywords
scale
index
detecting sensor
sensor
detecting
Prior art date
Application number
TW98110739A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI471534B (zh
Inventor
Yoshihiro Kimura
Original Assignee
Thk Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thk Co Ltd filed Critical Thk Co Ltd
Publication of TW201000867A publication Critical patent/TW201000867A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI471534B publication Critical patent/TWI471534B/zh

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/244Mechanical 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
    • G01D5/245Mechanical 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
    • G01D5/2451Incremental encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

201000867 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用以檢測移動構件對固定構件之的行程 (stroke )量、在將停止位置作回授控制時該移動構件之 實際位置的位置檢測裝置及使用該位置檢測裝置之線性致 動器。 【先前技術】 以住’以該類位置檢測裝置而言,已知被揭示於曰本 特開平6-180203號公報、日本特開2006-337212等者。具體 而言,由以預定間距附加有光學或磁性指標(index )的 線性標度尺(linear scale )、及與該線性標度尺相對向配 置並且讀取前述指標的位置檢測感測器所構成,例如將前 述線性標度尺固定在線性致動器的固定構件,將前述位置 檢測感測器固定在移動構件’使位置檢測感測器對線性標 度尺作相對移動’藉此可掌握移動構件對前述固定構件的 移動量。 前述位置檢測感測器係具備有一對檢測頭,各檢測頭 在讀取前述線性標度尺的指標時,輸出以該指標的1間距 爲1周期的正弦波。此外,該等一對檢測頭係對指標的配 列間距的整數倍偏移1 / 4間距而作配置,具備有9 〇度之相 位差的正弦波A相及餘弦波B相由該等檢測頭被輸出。因此 ,藉由將A相及B相作比較,可掌握移動構件對固定構件的 移動方向,另外可以將指標的間距以複數分割後的精度來 -5- 201000867 掌握移動構件的移動量。 使用該線性標度尺的位置檢測裝置係主要在對移動構 件的位置或速度作回授控制的目的之下加以使用,但是在 實際上使用時,因位置檢測裝置之缺失爲原因,爲了避免 前述移動構件由預定的移動範圍、亦即有效行程範圍脫離 的問題,有別於前述位置檢測裝置,在該有效行程範圍的 兩端設置限制開關等外部開關來加以使用的情形有不少。 該外部開關係在前述移動構件由有效行程範圍脫離時 用以檢測該情形者,例如在線性致動器使用中,前述外部 開關的訊號由關斷(off)變化成導通(ΟΠ)時,以該訊號 變化爲觸發器(trigger ),可謀求線性致動器緊急停止等 措施。 若亦有該外部開關係藉由移動構件的接觸而使輸出訊 號作切換的機械式開關的情形,如日本特開2006-337212 之揭示,亦有由磁性體及用以檢測其之磁性感測器所構成 的情形。 另一方面,在日本特開平6-180203號公報所揭示的位 置檢測裝置中並未設置外部開關,其構成爲:將位置檢測 訊號的計數値和與有效行程範圍的兩端相對應的計數値作 比較,根據該比較結果,謀求線性致動器緊急停止等措施 [先前技術文獻] (專利文獻1)日本特開平6-180203號公報 201000867 (專利文獻2)日本特開2006-3 3 72 1 2號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題) 但是,爲了檢測有效行程範圍,如前所述,與位置檢 測裝置另外個別地設置一對外部開關,必須多餘設置該外 部開關的配置空間或配線空間,對於需要位置檢測裝置之 線性致動器等機器的小型化會帶來阻礙。 此外,不使用外部開關而僅使用位置檢測訊號的計數 値來判斷有效行程範圍,若考慮到因某些要因而在位置檢 測訊號發生擾亂的情形時,很可能會發生無法正確辨識有 效行程範圍的兩端的情形。 (解決課題之手段) 本發明係鑑於如上所示之問題點而硏創者,其目的在 於提供一種無須使用外部開關,可確認移動構件是否存在 於有效行程範圍內’而有助於線性致動器小型化的位置檢 測裝置。 亦即’本發明之位置檢測裝置,其具備有:以預定間 距配列有指標的第一標度尺;與該第一標度尺相對向配置 而檢測該指標的第一檢測感測器;與前述第一標度尺相鄰 接配置’並且以與該第一標度尺爲相同間距配列有指標的 第二標度尺;及與該第二標度尺相對向配置而檢測該指標 的第二檢測感測器,在前述第一標度尺或第二標度尺中之 201000867 指標配列方向的兩端係設有前述第一檢測感測器及第二檢 測感測器的輸出訊號爲不同的區外辨識區域。 此外’使用該位置檢測裝置的線性致動器係具備有: 第一構件;可對該第一構件作相對並進運動的第二構件; 對前述第一構件推進第二構件的驅動手段;被設在前述第 一構件的第一標度尺;被裝載在前述第二構件的第一檢測 感測器;被設在前述第一構件,與前述第一標度尺相鄰接 配置的第二標度尺;被裝載在前述第二構件的第二檢測感 測器;及接收由前述第一檢測感測器及第二檢測感測器所 被輸出的檢測訊號,以控制前述驅動手段的驅動控制手段 ’在前述第一標度尺或第二標度尺中之指標配列方向的兩 端係設有前述第一檢測感測器及第二檢測感測器的輸出訊 號爲不同的區外辨識區域。 (發明之效果) 藉由如上所示所構成之本發明的位置檢測裝置,與前 述第一標度尺相鄰接設有第二標度尺,在該第二標度尺係 以與第一標度尺爲相同的間距配列有指標,並且在前述第 一標度尺或第二標度尺中之指標配列方向的兩端係設有前 述第一檢測感測器及第二檢測感測器之輸出訊號爲不同的 區外辨識區域,因此在各標度尺的兩端,係將第一檢測感 測器的檢測訊號與第二檢測感測器的檢測訊號作比較,藉 此當任一方的感測器進入至前述區外辨識區域時’均可輕 易地判別之。亦即,在本發明之線性致動器中,將輸出第 -8- 201000867 一檢測感測器及第二檢測感測器爲相同的訊號波形 作爲第二構件對第一構件的有效行程區域,藉此可 檢測第二構件偏離有效行程區域的情形,而可立即 述驅動手段。 此外’第一標度尺的指標係以與第二標度尺的 相同的間距而設,因此以該等兩標度尺而言係利用 標度尺,另外將一枚標度尺之長邊方向的兩端與前 辨識區域相對應而作缺口,亦容易將第一標度尺與 度尺統合爲一枚標度尺。此外,以第一檢測感測器 亦可利用與第二檢測感測器爲相同者,相鄰接而設 感測器的配線亦容易收存在例如1枚撓性印刷基板( 。因此,本發明之位置檢測裝置係一面具備有效行 的檢測功能,一面可極爲精簡地構成,在裝載於線 器時,可有助於其小型化。 此外,對前述第一標度尺及第二標度尺以相同 有複數指標,因此亦可將任一方標度尺的任意指標 述第二構件的控制原點加以設定。例如,在將前述 識區域設在第二標度尺時,暫時將前述第二檢測感 定在第二標度尺的區外辨識區域,之後一面使第二 動,一面以第二檢測感測器讀取第二標度尺的指標 進行計數,藉此將存在於有效行程範圍內的任意指 爲控制原點,以後可一面利用該控制原點,一面進 構件的移動控制。因此,線性致動器的使用者可任 控制原點,可進行適於各個使用者之用途的控制原 的區域 輕易地 停止前 指標爲 相同的 述區外 第二標 而言, 的該等 FPC ) 程範圍 性致動 間距設 作爲前 區外辨 測器設 構件移 ,將其 標設定 行第二 ίΒΒ 思进疋 點的設 -9- 201000867 定。 【實施方式】 以下按照所附圖示’詳加說明本發明之位置檢測裝置 及利用該位置檢測裝置之線性致動器。 第1圖係顯示裝載有本發明之位置檢測裝置之線性致 動器之一例。該線性致動器係由:基底構件1、被舖設在 該基底構件1之上的軌道軌條2、沿著該軌道軌條2可自由 地作往返運動的平台構件3、及將該平台構件3在前述基底 構件1上推進之作爲驅動手段的線性馬達4所構成。 前述基底構件1係具有底板10、及立設在該底板1〇兩 側的一對側壁1 1、1 1而形成爲通道狀,藉由不銹鋼予以製 作。在前述底板1 0係沿著該基底構件1的長邊方向形成有 用以將前述軌道軌條2定位的安裝溝12。 此外,前述平台構件3係由沿著前述軌道軌條2作運動 的2座滑塊5、及被固定在該等滑塊5的平台板件6所構成, 前述滑塊5係與軌道軌條2 —起構成線性導件。藉此,可使 前述平台板件6沿著軌道軌條2自在地作並進運動。 此外,在前述基底構件1之長邊方向的兩端分別固定 有用以防止滑塊5對軌道軌條2越距(overrun)的擋止件23 。該擋止件23係合成樹脂製,跨過前述軌道軌條2而被固 定在基底構件1的底板10。 另一方面,前述線性馬達4係線性同步馬達,由以一 列配列在基底構件1之各側壁1 1的複數定子磁鐵40 ;及與 -10- 201000867 該等定子磁鐵40隔著些微間隙相對向,並且在2座滑塊5之 間被懸掛在前述平台板件6之下側的一對線圈構件4 1所構 成。 在基底構件1的各側壁1 1上,前述定子磁鐵40係以將N 極及S極交替地朝向前述線圈構件4 1的方式作配列。另一 方面,各線圈構件4 1係對由鐵等強磁性體所形成的芯構件 捲繞線圈而形成,將該芯構件的前端部朝向基底構件1的 側壁1 1,亦即朝向定子磁鐵40作配置。各線圈構件41係具 備有u相、v相及w相之三相線圈,對該等線圈通電三相交 流電流’藉此使線圈構件4 1生成移動磁場,對裝載有線圏 構件41的平台構件3,發生沿著定子磁鐵40之配列方向的 推力。 在前述基底構件1之其中一方側壁1 1固定有剖面大致L 字型的支座(bracket ) 13,在該支座13的上面係沿著基底 構件1的長邊方向黏貼有線性標度尺1 4。此外,在前述平 台板件ό的下面’係固定有按照該平台板件6的移動來讀取 前述線性標度尺14之指標的編碼器,且按照平台板件6的 移動速度來輸出檢測訊號。亦即,在該實施形態中,基底 構件1相當於本發明的第一構件’平台構件3相當於本發明 的第二構件。其中’在第1圖中,符號16係內置用以對線 性馬達的線圈構件4 1通電驅動電流的電力線的撓性印刷基 板(FPC )’符號1 7係用以將前述編碼器的檢測訊號傳送 至檢測控制部的F P C。 第2圖係顯示應用本發明之前述線性標度尺i 4與編碼 -11 - 201000867 器1 5之組合之一例的斜視圖。前述線性標度尺丨4係由 前述平台構件3的移動方向而設的第—標度尺14a、及 第一標度尺l4a平行設置的第二標度尺i4b所構成。該 一標度尺14a及第二標度尺14b均爲磁性標度尺,在其 係沿著長邊方向交替充磁有作爲指標的N極及S極。 另一方面,前述編碼器15係內置有與第一標度/ 相對向的第一檢測感測器1 5 a、與第二標度尺1 4 b相對 第二檢測感測器1 5 b的雙方。第一檢測感測器1 5 a及第 測感測器1 5 b係各個內置一對檢測頭,各檢測頭在沿 —標度尺14a及第二標度尺14b的表面移動時,輸出與 變化相對應的檢測訊號。若將磁性標度尺中的N極的 間距設爲P,該檢測訊號即成爲周期與配列間距P相對 擬似正弦波。此外’被裝載於第一檢測感測器1 5a的 檢測頭係沿著磁性標度尺的長邊方向而偏移1 / 4P作 ,以其結果而言,由第一檢測感測器1 5 a所具備的一 測頭所獲得的檢測訊號的輸出電壓,如第3圖所示, 偏移相位1 / 4P的A相(正弦波)及B相(餘弦波)。 檢測感測器1 5b所具備的一對檢測頭亦具有相同的構 同樣地,由第二檢測感測器1 5b所獲得的檢測訊號的 電壓係成爲偏移相位相當於1 / 4P之時間的A相及B相 個訊號波。 第4圖係顯示應用本發明之線性標度尺的第一實 態者,將前述線性標度尺1 4中的磁極配置模式化者。 標度尺14所包含的第一標度尺14a及第二標度尺14b之 沿著 與該 等第 表面 1 4 a 向的 二檢 著第 磁通 配列 應的 一對 配置 對檢 成爲 第二 成, 輸出 的二 施形 線性 中, -12- 201000867 在第一標度尺14 a係遍及其長邊方向的全域配列有磁極, 當將磁通強弱可視化時,如第4圖所示形成有條紋花樣。 另一方面,在前述第二標度尺14b亦與第一標度尺14a同樣 地配列磁極,其相位係與第一標度尺1 4 a的磁極配列相合 致。因此,在第二檢測感測器1 5b與第一檢測感測器1 5a的 檢測訊號係包含有同相位的A相及B相。 但是,在第二標度尺14b分別與前述第一標度尺14a之 長邊方向的兩端相對應設有前述未充磁磁極的一對區外辨 識區域14c。該等區外辨識區域14c係設在基底構件1對平 台構件3之有效行程範圍R0的外側。所謂有效行程範圍R〇 係指平台構件3在不會抵碰擋止件2 3的情形下,可藉由使 用位置檢測裝置的回授控制作來進行動作的區域,前述區 外辨識區域1 4c係被設在有效行程範圍R0與因前述擋止件 23所造成之機械式扣止位置之間。 如上所示之線性標度尺1 4係可使長度不同的二枚磁性 標度尺(第一標度尺14a及第二標度尺14b )彼此相鄰接而 黏貼在前述支座13表面而構成,但是此時,除了前述區外 辨識區域14c以外,必須以第一檢測感測器1 5a與第二檢測 感測器1 5b的輸出訊號恆常成爲相同相位的方式,進行被 配列在第一標度尺14a的磁極與被配列在第二標度尺14b的 磁極的對位。 此外’亦可在備妥第一標度尺14 a及第二標度尺14b的 合計寬幅所對應的寬幅較大的磁性標度尺之後,僅切取與 第二標度尺1 4b之區外辨識區域1 4c相對應的部位而作爲線 -13- 201000867 性標度尺14,且將其黏貼在前述支座13的表面。此外’在 製作線性標度尺1 4時,亦可僅有前述區外辨識區域1 4 c的 部位未將磁極充磁。 第5圖係顯示該線性致動器之控制系統的方塊圖。在 前述線性馬達4係連接有伺服驅動器4 2,該伺服驅動器4 2 係一面與運動控制器(motion controller) 43進彳了通訊* 一面生成線性馬達4的驅動電流。在前述運動控制器4 3係 預先儲放有關於平台構件3的移動方向、移動速度、停止 位置的複數步驟的動作資訊,伺服驅動器42係由運動控制 器43接收關於平台構件3之下一個動作步驟的資訊,而生 成適於此的線性馬達4的驅動電流。 由驅動器電路42對線性馬達4的線圈構件4 1通電驅動 電流時,藉由線性馬達4所發生的推進力,平台構件3會對 基底構件1產生並進運動。另一方面,伴隨著平台構件3的 運動,由前述第一檢測感測器1 5 a及第二檢測感測器1 5所 被輸出的擬似正弦波的檢測訊號A相及B相係被輸入至內插 器(interpolator ) 1 8。內插器1 8係將擬似正弦波的1波長 分別作分割而轉換成高分解的脈衝訊號之後,將與檢測訊 號A相及B相的各個相對應的脈衝訊號作爲位置資訊訊號而 對伺服驅動器42進行輸出。伺服驅動器42係對該位置資訊 訊號的脈衝數進行計數,一面與由運動控制器43所被供予 的該步驟的動作資訊作比較’一面生成線性馬達4的驅動 電流。此外,位置資訊訊號的A相及B相係具有相位偏移, 因此藉由對該等作對比,亦可判斷平台構件3的移動方向 -14 - 201000867 。藉此’可使平台構件3相對基底構件1作移動而任意作定 位。亦即,前述運動控制器43、伺服驅動器42及內插器1 8 構成本發明的驅動控制手段。 此外’內插器1 8係第二檢測感測器1 5b的檢測訊號A相 及B相亦轉換成脈衝訊號’將該等作爲原點資訊訊號而對 伺服驅動器42進行輸出。但是,第二檢測感測器15b存在 於第二標度尺14b的區外辨識區域14c,經轉換後的原點資 訊訊號的A相及B相均成爲基準電壓値時,內插器18係將作 爲警報(alarm )的有效行程外訊號進行輸出。當對平台 構件3的控制原點實施重歸動作時,伺服驅動器4 2係取入 該等原點資訊訊號及有效行程外訊號,與關於預先由運動 控制器43所被供予的控制原點的位置資訊作比較,爲了將 平台構件3設定在控制原點,而生成線性馬達4的驅動電流 〇 該線性致動器的控制系統係採用將相對於控制原點的 平台構件3的位置使用前述位置資訊訊號進行上數(Up Count)或下數(Down Count)之所謂遞增(incremental )方式’在接通電源而開始線性致動器之運轉時,係必須 在最初進行設定控制原點的原點重歸動作。該原點重歸動 作係如以下來進行。其中’在以下說明中,爲了使平台構 件3的移動方向較爲明確’將該移動方向作爲正方向或負 方向加以記載。 S ¥彳控制系統接通電源時,如第6圖所示,首先檢杳 伺服驅動器42是否已由內插器18被輸入有有效行程外訊號 -15- 201000867 (ST1)。若未被輸入有有效行程外訊號,平台構件3係存 在於有效行程範圍R0,一面將平台構件3朝正方向移動( ST2 ),一面檢查是否已被輸入有效行程外訊號(ST3), 持續對於正方向的移動直至該訊號被輸入爲止。接著,若 已被輸入有有效行程外訊號,平台構件3係由有效行程範 圍R0脫離’而已到達於存在於正方向的區外辨識區域14c ,因此將平台構件3的移動方向切換成負方向(ST6)。 另一方面,在ST1中若已被輸入有有效行程外訊號, 平台構件3係存在於有效行程範圍R0的外側。但是,無法 判斷是否存在於相較於有效行程範圍更爲正方向側或負方 向側的任一者。因此,使平台構件朝正方向移動(ST4 ) ,檢查線性馬達4的驅動電流是否已超過額定電流的1 〇〇% (S T 5 )。驅動電流超過額定電流的1 0 0 %意指平台構件3 相對於正方向的擋止件2 3作抵碰,因此平台構件3存在於 正方向側的區外辨識區域14c。因此,若由ST5的檢查結果 來判斷出驅動電流已超過額定電流的1 〇〇%時,即將平台構 件3的移動方向切換成負方向(ST6)。 在ST6中,藉由將平台構件3的移動方向切換成負方向 ,平台構件3係進入至有效行程範圍R〇’由內插器18係被 輸出有原點資訊訊號的A相及B相。伺服驅動器42係對該原 點控制資訊進行計數,檢查該計數値是否與預先由運動控 制器4 3所被設定的控制原點資訊相合致(S T 7 ),若相合 致,即停止平台構件3的移動。藉此完成對平台構件3之控 制原點的設定。 -16- 201000867 如上所示,在本發明之線性致動器中,係利用第二標 度尺14b的區外辨識區域14c來進行原點重歸動作,但是在 與第二標度尺14b相鄰接的第一標度尺14 a係在與第二標度 尺14b之區外辨識區域14c相鄰接的區域亦以預定間距P形 成有指標。因此,即使平台構件3存在於有效行程範圍R0 的外側,由內插器1 8所被輸出的原點資訊訊號在A相及B相 均成爲基準電壓値,位置資訊訊號的A相及B相係形成爲與 平台構件3的移動速度相對應的脈衝訊號列,伺服驅動器 4 2係可使用位置資訊訊號來控制平台構件3的移動。 接著,在平台構件3之有效行程範圍R0的內側係在前 述第二標度尺14b亦以與第一標度尺14a相同的間距P配列 有指標,由內插器1 8係被輸出有與該指標相對應的A相及B 相的脈衝訊號列、亦即原點資訊訊號,因此藉由利用該原 點資訊訊號,可在有效行程範圍的任意位置設定控制原點 。亦即,前述第二標度尺14b係具有作爲原點設定用標度 尺的功能。 接著’針對平台構件3的緊急停止控制加以說明。 當對於前述控制系統之輸出入訊號,由外部混入雜訊 時’在前述平台構件3之運轉中,該平台構件3會發生未意 圖地在有效行程範圍R0外側脫離的問題。在第一標度尺 14a係與有效行程範圍R〇無關地設有指標,因此即使平台 構件3脫離在有效行程範圍的外側,亦由內插器1 8係與有 效行程範圍內相同地被輸出有位置資訊訊號,因此伺服驅 動器4 2係照原樣地持續進行平台構件3的移動控制。因此 -17- 201000867 ,在發生如上所示之問題時,係必須立即停止平台構件3 ,在該實施形態之線性致動器中,係如以下所示進行平台 構件3的緊急停止控制。 如第7圖所示,平台構件3實施以前述控制原點爲基準 之預定動作時,運動控制器43係並行檢查內插器is是否已 輸出有效行程外訊號(ST1 1 )。接著,若有效行程外訊號 已由內插器18被輸出,運動控制器43係立即對伺服驅動器 4 2下指令停止線性馬達4 ( S T 1 2 )。藉此,藉由伺服驅動 器42使實施中的控制動作被中斷,平台構件3即會停止。 不過,當對於控制系統的輸出入訊號混入有雜訊時, 會在運動控制器43與伺服驅動器42之通訊可靠性發生疑問 ,因此若由確實停止平台構件3的觀點來看,以在伺服驅 動器42與電源之間設置電源遮斷電路,對該電源遮斷電路 輸入有效行程外訊號爲佳。亦即,當由內插器18被輸出有 有效行程外訊號時,係使用該訊號來使電源遮斷電路動作 ’以遮斷對伺服驅動器42之電力供給。藉此,可使平台構 件3確實地停止。 如以上說明所示,藉由該實施形態之線性致動器,在 第二標度尺14b的兩端設置一對區外辨識區域14c,藉由利 用與該等區外辨識區域1 4c相對應所被輸出的有效行程外 訊號’無須另外設置限制感測器等外部感測器’即可進行 平台構件3的原點重歸動作或緊急停止動作。此外,在第 二標度尺14b係與有效行程範圍內相對應而以與第一標度 尺1 4 a相同間距設置複數指標,因此藉由利用與該指標相 -18- 201000867 對應所得的原點資訊訊號,可將有效行程範圍內之任意位 置作爲平台構件3的控制原點加以利用。 接著’前述第二標度尺14b係與第一標度尺14a相鄰接 而設,讀取該第二標度尺14b的第二檢測感測器1 5b亦與第 —檢測感測器1 5 a相鄰接而設,因此該實施形態的位置檢 測裝置係可構成爲極爲精簡,有助於線性致動器小型化。 此外’前述第二標度尺1 4b係具有與第一標度尺1 4a相同間 距的指標,因此亦可將兩標度尺統合成一枚標度尺,而使 第一標度尺14a的指標與第二標度尺14b的指標連續設置。 亦即,備妥以預定間距形成有指標的一枚線性標度尺,若 使該線性標度尺之長邊方向的兩端角部與前述區外辨識區 域14c相對應而作切取,即完成前述第二標度尺14b與第一 標度尺1 4a形成爲一體的線性標度尺。因此,僅對市面販 售的線性標度尺施行簡單的加工,即可輕易地實施本發明 之位置檢測裝置。 其中,在前述實施形態中,以前述第二檢測感測器 15b而言,與第一檢測感測器15a相同地亦具備有一對檢測 頭,且使用用以輸出相位偏移相當於1 / 4P的時間的A相及 B相的二個訊號波者,但是該第二檢測感測器1 5b即使爲僅 具備有單一檢測頭者亦可。此時,第二檢測感測器1 5 b的 輸出訊號係僅成爲A相的訊號波,但是若該訊號波變化成 基準電壓値,即可判斷爲存在於第二檢測感測器1 5b之區 外辨識區域1 4 c,此外’藉由由前述A相的訊號波生成脈衝 訊號,對該脈衝訊號數進行計數’藉此亦可進行前述之原 -19- 201000867 點重歸動作。 但是,若第二檢測感測器1 5b僅輸出A相的訊號波時, 當平台構件3在有效行程範圍r〇內停止時,亦有該訊號波 成爲基準電壓値的情形,在平台構件3停止途中,無法判 別該平台構件3是否已由有效行程範圍R〇脫離。因此,爲 了即使在平台構件3停止中,亦可判別該平台構件3是否存 在於有效行程範圍R0內,如前述實施形態所示,以第二檢 測感測器1 5b具備有一對檢測頭,以輸出A相及b相之二個 訊號波爲佳。 第8圖係顯示可使用在應用本發明之位置檢測裝置的 線性標度尺的第二實施形態。在第4圖所示之第一實施形 態的線性標度尺1 4中,係在第二標度尺1 4b中的指標的配 列方向的兩端設置區外辨識區域1 4c,但是在該第二實施 形態的線性標度尺2 0中,係在該線性標度尺2 0的其中一端 ,在第一標度尺20A設置區外辨識區域20b,另一方面,在 另一端,係在第二標度尺20c設置區外辨識區域20d。若構 成如上所示之線性標度尺20時,當與第一標度尺20 A相對 向的第一檢測感測器1 5 a存在於區外辨識區域20b時,該第 一檢測感測器1 5a之A相及B相的訊號波係均成爲基準電壓 値,但是從與第二標度尺20c相對向之第二檢測感測器1 5b 係取得由作爲指標之與磁極配列相對應的訊號波 '亦即擬 似正弦波所構成的A相及B相的訊號波。此外,與其相反地 ,當與第二標度尺20c相對向的第二檢測感測器1 5b存在於 區外辨識區域20d時,該第二檢測感測器15b的A相及B相的 -20- 201000867 訊號波係均成爲基準電壓値,但是從與第一標度尺20 A相 對向的第一檢測感測器1 5a係取得作爲指標之與磁極配列 相對應的訊號波、亦即A相及B相的訊號波。 因此,藉由將第一檢測感測器1 5 a所輸出的訊號波與 第二檢測感測器1 5b所輸出的訊號波相比較,來判別平台 構件3是否存在於線性標度尺20的有效行程範圍R0內,而 且,若存在於有效行程範圍R0之外,即可判別位於有效行 程範圍之哪一側之外。因此,前述內插器1 8藉由將第一檢 測感測器1 5a的輸出訊號與第二檢測感測器1 5b的輸出訊號 作比較後的結果,輸出作爲警報的有效行程外訊號。此時 ,關於平台構件3之移動位置的位置資訊訊號係可由第一 檢測感測器15a的輸出訊號生成,亦可由第二檢測感測器 1 5b的輸出訊號生成。例如,當位置資訊訊號由第一檢測 感測器1 5a的輸出訊號所生成時,原點資訊訊號係由第二 檢測感測器的輸出訊號1 5b所生成。 如上所示在本發明之位置檢測裝置中,將第一檢測感 測器15a的輸出訊號與第二檢測感測器15b的輸出訊號爲不 同的區域作爲區外辨識區域而設在線性標度尺的兩端’藉 此無須另外設置限制感測器等外部感測器,即可簡便地進 行平台構件3的原點重歸動作或緊急停止動作。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示可應用本發明之位置檢測裝置之線性致 動器之一例的斜視圖。 -21 - 201000867 第2圖係顯示本發明之位置檢測裝置之實施形態的斜 視圖。 第3圖係顯示位置檢測感測器之輸出訊號變化的曲線 圖。 第4圖係顯示應用本發明之線性標度尺之第一實施形 態的模式圖。 第5圖係顯示使用實施形態之位置檢測裝置之線性致 動器之控制系統的方塊圖。 第6圖係顯示使用實施形態之位置檢測裝置之平台構 件之原點重歸動作的流程圖。 第7圖係顯示使用實施形態之位置檢測裝置之平台構 件之緊急停止控制的流程圖。 第8圖係顯示應用本發明之線性標度尺之第二實施形 態的模式圖。 【主要元件符號說明】 1 :基底構件 2 :軌道軌條 3 :平台構件 4 :線性馬達 5 :滑塊 6 :平台板件 10 :底板 1 1 :側壁 -22- 201000867 1 2 :安裝溝 13 :支座 1 4 :線性標度尺 14a :第一標度尺 14b :第二標度尺 14c :區外辨識區域 15 :編碼器 15a :第一檢測感測器 15b :第二檢測感測器 16 :撓性印刷基板(FPC ) 17 :撓性印刷基板(FPC ) 1 8 :內插器 23 :擋止件 40 :定子磁鐵 41 :線圈構件 42 =伺服驅動器 43 :運動控制器 R0 :有效行程範圍 -23-

Claims (1)

  1. 201000867 七、申請專利範圍: 1. 一種位置檢測裝置,其特徵爲具備有: 以預定間距配列有指標的第一標度尺(1 4a ):與該 第一標度尺(1 4a )相對向配置而檢測該指標的第一檢測 感測器(15a);與前述第一標度尺(14a)相鄰接配置, 並且以與該第一標度尺(1 4a )爲相同間距配列有指標的 第二標度尺(14b );及與該第二標度尺(14b )相對向配 置而檢測該指標的第二檢測感測器(1 5b ), 在前述第一標度尺(14a)或第二標度尺(14b)中之 指標配列方向的兩端係設有前述第一檢測感測器(1 5 a ) 及第二檢測感測器(1 5 b )的輸出訊號爲不同的區外辨識 區域(14c)。 2 .如申請專利範圍第1項之位置檢測裝置,其中,在 前述區外辨識區域(14c)並未附加有指標。 3 .如申請專利範圍第1項之位置檢測裝置,其中,前 述區外辨識區域(14c)係被設在第一標度尺(14a)的一 端與第二標度尺(14b)的另一端。 4 ·如申請專利範圍第1項之位置檢測裝置,其中,前 述區外辨識區域(14c)係被設在第二標度尺(l4b)的兩 端。 5 ·如申請專利範圍第3項或第4項之位置檢測裝置,其 中,前述第一檢測感測器(1 5 a )及第二檢測感測器(1 5 b )係具備有:在讀取前述指標時,用以輸出具備有90度之 相位差的正弦波及餘弦波的一對檢測頭。 -24- 201000867 6 ·如申請專利範圍第4項之位置檢測裝置,其中, 述第一檢測感測器(1 5 a )係具備有:在讀取前述指標 ,用以輸出具備有9〇度之相位差的正弦波及餘弦波的一 檢測頭,另—方面’ 前述第二檢測感測器(1 5 b )係具備有··在讀取前 指標時,用以輸出正弦波或餘弦波的單一檢測頭。 7 .如申請專利軺圍弟1項之位置檢測裝置,其中, 了前述區外辨識區域(1 4 c )以外’前述第—檢測感測 (1 5a )及第二檢測感測器(1 5b )的輸出訊號爲相同。 8 .如申請專利範圍第1項之位置檢測裝置,其中, 述第一標度尺(14a)或第二標度尺(14b)之任一者係 爲原點設定用標度尺而被使用。 9.一種線性致動器,其特徵爲具備有: 第一構件;可對該第一構件作相對並進運動的第二 件;對前述第一構件推進第二構件的驅動手段;被設在 述第一構件,並且沿著前述第二構件的運動方向而以預 間距配列有指標的第一標度尺(1 4a );被裝載在前述 二構件,並且與前述第一標度尺(14a)相對向配置而 測該指標的第一檢測感測器(1 5 a );被設在前述第一 件,與前述第一標度尺(14a)相鄰接配置,並且以與 第一標度尺(1 4 a )爲相同間距配列有指標的第二標度 (14b);被裝載在前述第二構件,並且與前述第二標 尺(1 4b )相對向配置,而檢測該指標的第二檢測感測 (1 5 b );及接收由前述第一檢測感測器(1 5 a )及第二 刖 時 對 述 除 器 刖 作 構 刖 定 第 檢 構 該 尺 度 器 檢 -25- 201000867 測感測器(1 5 b )所被輸出的檢測訊號,以控制前述驅動 手段的驅動控制手段’ 在前述第一標度尺(14a)或第二標度尺(14b)中之 指標配列方向的兩端係設有前述第—檢測感測器(1 5 a ) 及第二檢測感測器(1 5 b )的輸出訊號爲不同的區外辨識 區域(14c )。 10.如申請專利範圍第9項之線性致動器’其中’前述 區外辨識區域(14c)係與第二構件對前述第—構件之有 效行程範圍之外側相鄰接而設。 H.如申請專利範園第10項之線性致動器’其中,前 述驅動控制部係當前述第一檢測感測器(1 5 a )或第一檢 測感測器(1 5b )的輸出訊號變化成與前述區外辨識區域 (14c )相對應的狀態時,即停止前述驅動手段。 -26-
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