(57)【要約】【課題】簡単な構造で２方向の動きセンシングが可能な可動部の位置検出装置を得る。【解決手段】位置検出用の被測定面を有する２可動方向に可動な可動部、可動部の被測定面に対向する所定位置で対向する部分に従った出力を発生する位置検出用センサ部、位置検出用センサ部の出力から可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する位置演算部を備え、可動部の被測定面が第１可動方向に沿って位置検出用センサ部との距離が増加又は減少する傾斜を有するか又は第１可動方向と直交する面でありかつ第２可動方向に沿って所定距離Ｄ周期で位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有し、位置検出用センサ部が第１可動方向と直交する同一面内で可動部の被測定面から互いに同一距離にあり第２可動方向に沿ってＤ／４離れて設けられた一対のセンサからなり、位置演算部が一対のセンサの出力の大きさに基づき可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する。【選択図】図１
2010066203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置を検出するための被測定面を有する２可動方向に可動な可動部と、
前記可動部の被測定面に対向するように所定位置に固定され前記被測定面の対向する部分に従った出力を発生する位置検出用センサ部と、
前記位置検出用センサ部で発生された出力から前記可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する位置演算部と、
を備え、
前記可動部の被測定面が、２可動方向の第１可動方向に沿って前記位置検出用センサ部との距離が増加又は減少するように傾斜を有するか又は２可動方向の第１可動方向と直交する面であり、かつ２可動方向の第２可動方向に沿って所定距離Ｄ周期で前記位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有し、
前記位置検出用センサ部が、前記第１可動方向と直交する同一面内で前記可動部の被測定面から互いに同一距離にあり、前記第２可動方向に沿ってＤ／４離れて設けられた一対のセンサからなり、
前記位置演算部が前記一対のセンサからの出力の大きさに基づいて前記可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する、
ことを特徴とする可動部の位置検出装置。
【請求項２】
前記可動部が、前記第２可動方向となる回転軸周りで回転動作しかつ前記第１可動方向となる前記回転軸の軸方向に沿って直動動作するように前記回転軸を回転軸として固定され、側面を前記被測定面とする円錐形又は円錐台形のものであることを特徴とする請求項１に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項３】
前記可動部の被測定面が、第１可動方向に沿った包絡線が円錐形又は円錐台形より径方向の内側になる形状を有することを特徴とする請求項２に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項４】
前記可動部が、前記第２可動方向となる回転軸周りで回転動作しかつ前記第１可動方向となる前記回転軸の軸方向に沿って直動動作するように前記回転軸を回転軸として固定され、軸方向と直交する上面又は下面を前記被測定面とする円柱形のものであることを特徴とする請求項１に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項５】
前記可動部の被測定面が、回転軸の１周に渡りＰｎ周期分の前記位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有し、前記一対のセンサが前記可動部の周方向に１８０／(２×Ｐｎ)°互いに離れて配置され、
前記位置演算部が、
前記一対のセンサの出力値Ａ、Ｂから、下記式(１)によりセンサ振幅Ｖを求める振幅演算手段と、
Ｖ＝√(Ａ２＋Ｂ２)                            (１)
前記センサ振幅Ｖから前記可動部の直動方向位置Ｌを算出する直動方向位置演算手段と、
前記一対のセンサの出力値Ａ、Ｂから、下記式(２)により前記可動部の回転方向角度θを求める回転角演算手段と、
θ＝arctan(Ａ／Ｂ＋９０＋１８０ａ)          (２)
(ａ：Ｂの出力値が正の値であるときは０、負の値であるときは１とする)
を含む、
ことを特徴とする請求項２から５までのいずれか１項に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項６】
前記可動部が、前記第１及び第２可動方向となる互いに直交するＸ方向とＹ方向にそれぞれ直動動作し、ＸＹ方向に延び、Ｘ方向に沿って傾斜を有し、Ｙ方向に沿って所定距離Ｄ周期で前記位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有する前記被測定面となる面を有することを特徴とする請求項１に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項７】
前記位置演算部が、
前記一対のセンサの出力値Ａ、Ｂから、下記式(１)によりセンサ振幅Ｖを求める振幅演算手段と、
Ｖ＝√(Ａ２＋Ｂ２)                            (１)
前記センサ振幅Ｖから前記可動部のＸ方向位置を算出するＸ方向位置演算手段と、
前記一対のセンサの出力値Ａ、Ｂから、下記式(３)により前記可動部のＹ方向位置Ｙθを求めるＹ方向位置演算手段と、
Ｙθ＝arctan(Ａ／Ｂ＋９０＋１８０ａ)          (３)
(ａ：Ｂの出力値が正の値であるときは０、負の値であるときは１とする)
を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項８】
前記可動部の被測定面が、前記位置検出用センサ部の出力が複数周期分、周期的に変化する構造を有すると共に、前記第２可動方向の基準位置マーカを有し、
前記位置演算部が、
前記一対のセンサの少なくとも一方の出力値から前記基準位置マーカ位置を検出する基準位置検出手段と、
前記一対のセンサの少なくとも一方の出力値に基づき前記基準位置マーカ位置を原点として前記周期のカウントアップ及びカウントダウンを行う周期計数手段と、
をさらに含み、
前記Ｙ方向位置演算手段が、前記Ｙθと前記周期計数手段の周期計数値に基づきＹ方向位置Ｙθａを求める、
ことを特徴とする請求項７に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項９】
前記可動部の被測定面が、磁気により前記位置検出用センサ部の出力が周期的に変化するように着磁された磁性体構造を有し、
前記位置検出用センサ部の一対のセンサが、ホール素子又は磁気抵抗素子からなる磁気センサからなることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の可動部の位置検出装置。
【請求項１０】
前記請求項１から９までのいずれか１項に記載の可動部の位置検出装置と、
前記可動部が固定された可動体と、
前記可動体を動かす駆動部と、
前記位置検出装置の位置演算部で演算された可動部の位置に従って前記可動体を移動させる駆動指令信号を前記駆動部に入力する駆動指令信号発生手段と、
を備えたことを特徴とする２自由度アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２自由度アクチュエータ、特にその可動部の位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転及び直動アクチュエータの位置検出においては回転用のセンサと直動用のセンサの２種類のセンサを用いて行っていた。このような場合、センサが軸方向に長くなってしまうという問題点があった。そのため、下記特許文献１ではセンサ用磁石の形状を台形形状として磁石に対向する位置にセンサを２つ(センサＡ、Ｂ)配置し、各々のセンサ位置を電気角９０°ずらした位置に配置し、センサＡ及びセンサＢがそれぞれ回転方向に対して正弦、余弦の出力値が発生するため、センサＡの出力が小さくなった場合に、センサＢに出力を切り替えることで、回転方向と直動方向の位置検出を行っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような場合、回転方向の検出の場合、磁石の極間部にセンサが対向した場合に出力を切り替える必要があり、高速回転した場合や、センサ用磁石の極数が大きい場合には切り替えの時間が問題となる。
【０００５】
また、直動方向の検出の場合、回転位置によってセンサ出力が異なるため、回転方向の検出結果を用いて直動方向の位置を算出しなければならない。
【０００６】
この発明は、センサの出力を切り替えることなく、２つのセンサ出力から振幅及び位相を求めることにより、簡易な演算で高速回転や高速移動にも対応した直動さらには回転も含む２方向の動きのセンシングが可能な可動部の位置検出装置、及びそれを用いた２自由度アクチュエータセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、位置を検出するための被測定面を有する２可動方向に可動な可動部と、前記可動部の被測定面に対向するように所定位置に固定され前記被測定面の対向する部分に従った出力を発生する位置検出用センサ部と、前記位置検出用センサ部で発生された出力から前記可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する位置演算部と、を備え、前記可動部の被測定面が、２可動方向の第１可動方向に沿って前記位置検出用センサ部との距離が増加又は減少するように傾斜を有するか又は２可動方向の第１可動方向と直交する面であり、かつ２可動方向の第２可動方向に沿って所定距離Ｄ周期で前記位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有し、前記位置検出用センサ部が、前記第１可動方向と直交する同一面内で前記可動部の被測定面から互いに同一距離にあり、前記第２可動方向に沿ってＤ／４離れて設けられた一対のセンサからなり、前記位置演算部が前記一対のセンサからの出力の大きさに基づいて前記可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する、ことを特徴とする可動部の位置検出装置にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、センサの出力を切り替えることなく、２つのセンサ出力から振幅及び位相を求めることにより、簡易な演算で高速移動や高速回転にも対応した直動さらには回転も含む２方向の動きのセンシングが可能な可動部の位置検出装置、及びそれを用いた２自由度アクチュエータセンサを提供できる。これにより装置の小型化、軽量化、また電力消費量(エネルギー消費量)を抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による可動部の位置検出装置を含む２自由度アクチュエータの概略構成図である。２自由度アクチュエータのキャンと呼ばれる容器に収納された本体部分は駆動部１と位置検出部２からなる。駆動部１では、回転軸２０にはトルク及び推力を発生するための磁極(例えば磁石)を設けた回転子１２が取り付けられており、容器３側の回転子１２の磁石に対向する位置に電磁コイルからなる固定子１１が取り付けられている。固定子１１と回転子１２で例えばステッピングモータを構成している。回転子１２の軸方向上部の位置検出部２では、円錐台形(円錐形でも可)のセンサ用磁石２１が回転軸２０に回転子１２と同軸に固定されて設けられている。センサ用磁石２１は全体又は少なくとも被測定面である側面が、磁気により磁気センサの出力が周期的(正弦波形状等)に変化するように着磁された磁性体構造を有し、軸方向に沿った断面は略台形となっている。
【００１０】
センサ用磁石２１の外周に沿ってセンサ用磁石２１と間隔を開けて設けられたセンサ基板２２には、それぞれホール素子又は磁気抵抗素子等からなる２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂ(図３の上面図参照)が設けられている。磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力信号は位置演算部４で演算され、センサ用磁石２１の軸方向と回転方向の位置が演算される。駆動指令信号発生部５は、位置演算部４で演算されたセンサ用磁石２１の位置に従って、回転軸２０，回転子１２，センサ用磁石２１からなる可動体を移動させる駆動指令信号を駆動部１の固定子１１に入力する。
【００１１】
図２は、センサ用磁石２１と磁気センサ２３Ａの軸方向の位置関係を示す。また図３は、センサ用磁石２１と磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの周方向の位置関係を示す。図２に示すように、固定子側には、センサ用磁石２１の可動範囲内(例えば位置Ａ〜Ｃの間)でセンサ用磁石２１の被測定面である側面に対向するように２つの磁気センサ２３Ａ、(２３Ｂ：図３参照)がセンサ基板２２に固定されている。また図３に示すように、２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの周方向位置は、同一軸上で回転中心からの距離が同じであり(より概略的にはセンサ用磁石２１の被測定面から互いに同じ距離)、センサ用磁石２１の極対数Ｐｎ(本例では極対数１)とするとき、機械角で１８０／(２×Ｐｎ)離れた位置に配置する。また２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの軸方向位置は、軸と直交する同一面内に配置する。
【００１２】
ここで、図２の軸方向のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃレベルにおける磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力信号波形をそれぞれ図４、図５に示す。これらの図に示すように、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力値は直動方向の位置において異なっているが、軸方向のそれぞれのレベル位置において磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力は余弦波と正弦波の関係で表される。このため、直動方向の位置は磁気センサ２３Ａの出力値をＡ、磁気センサ２３Ｂの出力値をＢとすると、これらの２乗和の平方根をとると下記式(１)で表される。
【００１３】
Ｖ＝√(Ａ２＋Ｂ２)                            (１)
【００１４】
ここで、式(１)で示されているセンサ振幅値Ｖの値は、回転方向の位置によらず一定値を示し、直動方向に動作した場合のみ値が変化する。センサ用磁石２１の側面に直動方向(軸方向)に沿って傾きがあり、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂとセンサ用磁石２１の距離が遠くなるにつれて図６に示すようにセンサ振幅値Ｖの値は単調に減少するため、直動方向の磁気センサとして利用できる。図６は図２にも示された直動方向位置Ｌにおけるセンサ振幅値Ｖの変化を示す図であり、図６の縦軸Ｌの下から上に向かって図２のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃレベルとなる。
【００１５】
また、回転位置(回転方向角度)θは下記式(２)で表すことができる。
【００１６】
θ＝arctan(Ａ／Ｂ＋９０＋１８０ａ)          (２)
【００１７】
ここで、式(２)のａは磁気センサ２３Ｂの出力値が正の値であるときは０、負の値であるときは１とする。この場合、図７に示すように回転位置に対してθが一意に決定されるため、回転位置を正確に把握できる。
【００１８】
図８は位置演算部４、駆動指令信号発生部５の構成の一例を示す図である。図８に示すように、位置演算部４において回転方向に関する回転角演算部４ａは、式(２)により回転位置(回転方向角度)θを算出する。直動方向に関する振幅演算部４ｂは式(１)により磁気センサのセンサ振幅値Ｖを演算し、直動方向位置演算部４ｃでは、使用するセンサ用磁石２１に関する例えば図６に示すようなセンサ振幅値Ｖと直動方向位置Ｌの関係を示すテーブルや換算式を予めメモリに格納しておき、これに基づき直動方向位置Ｌを算出する。駆動指令信号発生部５は、位置演算部４から得られたセンサ用磁石２１の回転位置(回転方向角度)θ及び直動方向位置Ｌから固定子１１への制御電流の位相を決定し、固定子１１の電磁コイルに駆動指令信号として決定した位相に基づく通電を行う。
【００１９】
なお、センサ用磁石２１が位置を検出するための被測定面を有する２可動方向に可動な可動部を構成し、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂが可動部の被測定面に対向するように所定位置に固定され被測定面の対向する部分に従った出力を発生する位置検出用センサ部を構成し、位相演算部４が位置検出用センサ部で発生された出力から可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する位置演算部を構成する。
【００２０】
可動部の被測定面は、２可動方向の第１可動方向に沿って位置検出用センサ部との距離が増加又は減少するように傾斜を有するか又は２可動方向の第１可動方向と直交する面であり(実施の形態３参照)、かつ２可動方向の第２可動方向に沿って所定距離Ｄ周期で前記位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有している。位置検出用センサ部は、第１可動方向と直交する同一面内で可動部の被測定面から互いに同一距離にあり、第２可動方向に沿ってＤ／４離れて設けられた一対のセンサからなる。位置演算部は、一対のセンサからの出力の大きさに基づいて可動部の２可動方向の位置をそれぞれ演算する。
【００２１】
特に可動部は、第２可動方向となる回転軸周りで回転動作しかつ第１可動方向となる回転軸の軸方向に沿って直動動作するように回転軸を回転軸として固定され、側面を被測定面とする円錐形又は円錐台形のものである。
【００２２】
可動部の被測定面は、回転軸の１周に渡りＰｎ周期分の位置検出用センサ部の出力が周期的に変化する構造を有し、一対のセンサは可動部の周方向に１８０／(２×Ｐｎ)°互いに離れて配置されている。位置演算部は、一対のセンサの出力値Ａ、Ｂから、Ｖ＝√(Ａ２＋Ｂ２)によりセンサ振幅Ｖを求める振幅演算部、センサ振幅Ｖから可動部の直動方向位置Ｌを算出する直動方向位置演算部、一対のセンサの出力値Ａ、Ｂから、θ＝arctan(Ａ／Ｂ＋９０＋１８０ａ)(ａ：Ｂの出力値が正の値であるときは０、負の値であるときは１とする)により可動部の回転方向角度θを求める回転角演算部を含む。
【００２３】
また、センサ用磁石２１、センサ基板２２、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂ、位置演算部４が可動部の位置検出装置を構成し、センサ用磁石２１が取り付けられた回転軸２０が可動体を構成し、回転子１２，固定子１１が可動体を動かす駆動部を構成し、駆動指令信号発生部５が、位置検出装置の位置演算部で演算された可動部の位置に従って可動体を移動させる駆動指令信号を駆動部に入力する駆動指令信号発生手段を構成する。
【００２４】
実施の形態２．
図９にこの発明の実施の形態２におけるセンサ用磁石２１の側面図を示す。この実施の形態では、軸方向の各レベルでの磁気センサ２３(２３Ａ、２３Ｂ)とセンサ用磁石２１の側面との距離ｄを考慮して、図９に示すように、センサ用磁石２１の被測定面である側面を、軸方向(第１可動方向)に沿った包絡線が、センサ用磁石２１の側面の上部と下部を直線で結んだもの(実施の形態１のような図９の破線で示した形状)よりも径方向内側になるような形状にしている。すなわち円錐台形又は円錐形のセンサ用磁石２１の側面を径方向内側にへこむような曲面としている。
【００２５】
この場合、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂで算出されるセンサ振幅値Ｖと直動方向位置Ｌは図１０に示すように図５で示した場合よりもより直線的な単調減少となり、軸方向上部での磁気センサの感度を上げることができる。また、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂのセンサ振幅値Ｖが直動方向位置Ｌに対して直線的に低下するようなセンサ用磁石２１の側面形状にするとより磁気センサ感度を一定にでき、この場合、軸方向の演算が簡易となる。
【００２６】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３による可動部の位置検出装置を含む２自由度アクチュエータの概略構成図である。図１１において、上記各実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し、説明を省略する。この実施の形態３では実施の形態１、２と異なり、円柱形状のセンサ用磁石２１を使用し、センサ基板２２をセンサ用磁石２１の上部に設けて、センサ基板２２には、センサ用磁石２１の被測定面である軸方向を向いた上面に対向するように２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂが配置されている。上記実施の形態と同様に、２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂは軸方向の位置が同じで、周方向位置が電気角９０°ずれた位置に配置されている。センサ用磁石２１は上記実施の形態と同様に軸方向に着磁されている。このような構成においても、実施の形態１で説明したのと同様にして、２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力から直動方向位置(軸方向距離)及び周方向位置を特定することができる。また、磁石の形状が実施の形態１、２では円錐台形状又は円錐形状であったが、本実施の形態では円柱形状でよく、センサ用磁石の製作が容易となる。
【００２７】
さらに図示は省略するが、センサ基板２２をセンサ用磁石２１の上部ではなく下部に設けて、センサ基板２２には、センサ用磁石２１の被測定面である軸方向を向いた下面に対向するように２つの磁気センサ２３Ａ、２３Ｂを同様にして配置するようにしてもよく、同様な効果を奏する。
【００２８】
なお、センサ用磁石２１が可動部を構成し、可動部は、第２可動方向となる回転軸周りで回転動作しかつ第１可動方向となる回転軸の軸方向に沿って直動動作するように回転軸を回転軸として固定され、軸方向と直交する上面又は下面を被測定面とする円柱形のものである。
【００２９】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による可動部の位置検出装置を含む２自由度アクチュエータの位置検出部２の部分概略構成図、図１３は図１２の位置検出部２をセンサ基板２２を透視した上部から見た上面図である。この実施の形態は上述の実施の形態での回転軸の回転方向と軸方向の２自由度のアクチュエータを、他の２自由度の一例として、ＸＹ平面内の互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に可動なアクチュエータに適用した場合の例である。
【００３０】
図において、上記各実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態では、センサ用磁石２１が第１及び第２可動方向がＸＹ平面のそれぞれ互いに直交するＸ軸、Ｙ軸である平面内を移動する可動体(図示省略)に固定されているものとする。そして基本的に上記実施の形態と同様に、センサ用磁石２１の被測定面に、第１可動方向であるＸ軸方向には、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂとセンサ用磁石２１の被測定面との距離が単調に減少又は増加するように傾斜を持たせ、第２可動方向であるＹ軸方向には、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力信号強度が例えば所定距離Ｄを１周期として周期的に変化するようにＮ極、Ｓ極を着磁させる。また、信号強度の周期をＤとした場合、センサ基板２２に固定された磁気センサ２３Ａ、２３ＢのＹ軸方向に沿った間隔はＤ／４とする。この場合、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力信号が正弦波と余弦波の関係となり、実施の形態１で示すような式(１)(２)で２方向の電気角位置が検出できる。
【００３１】
図１４には、この実施の形態における位置演算部４の構成の一例を示す。振幅演算部４１ｂは、一対の磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力値Ａ、Ｂから、下記式(１)
Ｖ＝√(Ａ２＋Ｂ２)                            (１)
によりセンサ振幅Ｖを求める。Ｘ方向位置演算部４１ｃは、センサ振幅Ｖから上記実施の形態と同様に予め格納したテーブルや換算式に基づき、可動部であるセンサ用磁石２１のＸ方向位置Ｘを算出する。Ｙ方向位置演算部４１ａは、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの出力値Ａ、Ｂから、下記式(３)
Ｙθ＝arctan(Ａ／Ｂ＋９０＋１８０ａ)          (３)
(ａ：Ｂの出力値が正の値であるときは０、負の値であるときは１とする)
によりセンサ用磁石２１のＹ方向位置Ｙθを求める。これらの求められたＸ方向位置Ｘ、Ｙ方向位置Ｙθは駆動指令信号発生部５へ送られる。駆動指令信号発生部５は、位置演算部４から得られたセンサ用磁石２１のＸ方向位置Ｘ、Ｙ方向位置Ｙθからアクチュエータの駆動部１の図１の固定子１１に相当する例えば電磁コイルへの制御電流の位相を決定し、電磁コイルに駆動指令信号として決定した位相に基づく通電を行う。
【００３２】
さらに、Ｙ軸方向に原点記憶をさせておく演算機能を設けるとさらによい。この場合、原点からの位置と周期をカウントすることにより、任意の位置を把握でき、２自由度アクチュエータの位置制御に使用できる。
【００３３】
具体的には一例として、図１３に示されているように、センサ用磁石２１の被測定面上にＮ極とＳ極からなる距離Ｄを１周期とする複数周期分、周期的に変化する構造を設けると共に、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂで検出可能なＹ軸方向の基準位置マーカＲを形成しておく。そして図１４の位置演算部４では、基準位置検出部４１ｄが、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの少なくとも一方の出力値から基準位置マーカＲ位置を検出し、周期計数部４１ｅが、磁気センサ２３Ａ、２３Ｂの少なくとも一方の出力値に基づき基準位置マーカＲ位置を原点として周期のカウントアップ及びカウントダウンを行い、Ｙ方向位置演算部４１ａが、Ｙ方向位置Ｙθと周期計数部４１ｅの周期計数値に基づきＹ方向位置Ｙθａを求める。
【００３４】
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、上記のような測定構造が適用可能な全ての２自由度アクチュエータで利用することができる。
【００３５】
この発明では、回転子と回転子に対向した固定子鉄心があり、回転子にはトルクを発生するための磁石が周方向に配置してある。この磁石上部にセンサ用磁石があり、磁石形状としては軸方向断面からみると台形形状である。センサ用磁石に対向する固定子側に磁気センサを２つ配置する。ここで、２つの磁気センサの軸方向位置は同一とし、磁気センサの周方向位置は電気角９０°(センサ用磁石が２極の場合は機械角と同一)で配置する。この２つの磁気センサ出力を制御回路において２乗和及び逆正接をとることにより、磁気センサの軸方向位置と周方向位置を求める。なお、磁石が２極の場合はセンサの周方向の絶対位置が求められ、極数が２ｎ(ｎ＞１)の場合は磁気センサの相対位置を求めることができる。また、回転軸方向にあらかじめ原点記憶および電気角周期をカウントする演算機能を設けることにより、極数が２ｎ(ｎ＞１)においても周方向の絶対位置を求められる。
【００３６】
この発明では、周方向の位置を磁気センサの出力を切り替えることなく求めることができ、切り替えによる制御回路がなくなり、高速回転時にも適用できる。また、直動方向の位置をセンサの出力の２乗和で計算できるため、周方向位置が同一であれば、一定値となり、直動方向位置は周方向の回転位置に依存しない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１による可動部の位置検出装置を含む２自由度アクチュエータの概略構成図である。
【図２】図１のセンサ用磁石と磁気センサの軸方向の位置関係を示す図である。
【図３】図１のセンサ用磁石と磁気センサの周方向の位置関係を示す図である。
【図４】図２の軸方向のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃレベルにおける一方の磁気センサの出力信号波形を示す図である。
【図５】図２の軸方向のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃレベルにおける他方の磁気センサの出力信号波形を示す図である。
【図６】図２に示された直動方向位置Ｌにおけるセンサ振幅値Ｖの変化を示す図である。
【図７】この発明における回転位置に対する位置演算部で求めたθの関係を示す図である。
【図８】この発明における位置演算部、駆動指令信号発生部の構成の一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるセンサ用磁石の側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１，２でのセンサ振幅値Ｖと直動方向位置Ｌとの関係を示す図である。２
【図１１】この発明の実施の形態３による可動部の位置検出装置を含む２自由度アクチュエータの概略構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による可動部の位置検出装置を含む２自由度アクチュエータの位置検出部の部分概略構成図である。
【図１３】図１２の位置検出部をセンサ基板を透視した上部から見た上面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４における位置演算部の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  駆動部、２  位置検出部、３  容器、４  位相演算部、４ａ  回転角演算部、４ｂ  振幅演算部、４ｃ  直動方向位置演算部、５  駆動指令信号発生部、１１  固定子、１２  回転子、２０  回転軸、２１  センサ用磁石、２２  センサ基板、２３Ａ，２３Ｂ  磁気センサ、４１ａ  Ｙ方向位置演算部、４１ｂ  振幅演算部、４１ｃ  Ｘ方向位置演算部、４１ｄ  基準位置検出部、４１ｅ  周期計数部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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