(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ軸に沿って互いに並進し得るとともにこのアクチュエータ軸を中心として回転し得る２つのアクチュエータ区分を具え、第１アクチュエータ区分はコイル系を有し、第２アクチュエータ区分は空隙を介して前記コイル系と共働する永久磁石系を有する電磁アクチュエータにおいて、前記コイル系は、導磁性ヨークに配設するとともに前記アクチュエータ軸と同軸を成す円筒状並進コイルおよびトロイダル状回転コイルを具え、且つ前記永久磁石系は、前記アクチュエータ軸と同軸を成し前記円筒状並進コイルおよびトロイダル状回転コイルと共働する環状磁石を具え、前記環状磁石は半径方向に磁化され、この半径方向の磁化は環状セグメントにより中断されており、前記導磁性ヨークは、前記円筒状並進コイルが卷装される中心コアと前記トロイダル状回転コイルが配設されるシェルとを有し、前記中心コアと前記シェルとの間の空間内に前記環状磁石が配置され、前記導磁性ヨークは前記中心コアと前記シェルを連結するブリッジを具えていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記シェルは導磁性材料より成る中断円筒状壁部によって形成することを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記シェルには前記ブリッジの近くに位置し、前記アクチュエータ軸に平行に延在するストット状ギャップを設けるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記環状セグメントは前記環状磁石の中断部により形成することを特徴とする請求項１、２または３に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記環状磁石および前記環状セグメントはともに相俟って連続リングを形成し、この際環状セグメントは環状磁石とは逆方向に磁化することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１アクチュエータ区分は静止区分とすることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜３の何れかの項に記載のアクテュエータと、一方のアクテュエータ区分の他方のアクテュエータ区分に対する並進位置および回転位置を測定する測定システムとを具えることを特徴とするアクテュエータユニット。
【請求項８】
前記測定システムは前記アクテュエータ区分の一方に配設され第１透明パターンを有する円筒状情報キャリアと、他方のアクテュエータ区分に配設され第２透明パターンを有するマスク、放射線源システムおよびこの放射線源システムに対向して配列された放射線感応センサシステムを有するユニットとを具え、前記第１透明パターンおよびこれに平行に延在する第２透明パターンを前記放射線源システムおよび前記放射線感応センサシステム間に延在させるようにしたことを特徴とする請求項７に記載のアクテュエータユニット。
【請求項９】
前記放射線源として発光ダイオードを用い、前記センサシステムとしてフォトダイオードを用いるようにしたことを特徴とする請求項８に記載のアクテュエータユニット。
【請求項１０】
実際の並進位置を表わす前記測定システムの出力信号および所望の並進位置を表わす信号を比較して第１の差信号を発生するとともに実際の回転位置を表わす前記測定システムの出力信号および所望の回転位置を表わす信号を比較して第２の差信号を発生する手段を具える制御システムを設け、これら差信号を前記並進コイルおよび前記回転コイルを制御する制御ユニットに供給するようにしたことを特徴とする請求項７，８または９のいずれかに記載のアクテュエータユニット。
【請求項１１】
請求項１〜６の何れかの項に記載の少なくとも１つのアクテュエータと、請求項７〜１０の何れかの項に記載の少なくとも１つのアクテュエータユニットとを具える物体のピックアップ位置決め機械。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はアクチュエータ軸に沿って互いに並進し得るとともにこのアクチュエータ軸を中心として回転し得る２つのアクチュエータ区分を具え、第１アクチュエータ区分はコイル系を有し、第２アクチュエータ区分は空隙を介して前記コイル系と共働する永久磁石系を有する電磁アクチュエータに関するものである。
発明の背景
固定子に対し回転運動および並進運動を行い得る電機子を有する電動機はドイツ国特許願Ａ-24 51 718号に線図的に示されている。この電機子は複数の永久磁石を具え、固定子は駆動コイルを有する複数の固定子片で構成されている。電気回路によってこれら駆動コイルを選択的に附勢する。
発明の概要
本発明の目的は並進運動および回転運動を簡単に行い得る電磁アクチュエータを提供せんとするにある。この目的のため、本発明はアクチュエータ軸に沿って互いに並進し得るとともにこのアクチュエータ軸を中心として回転し得る２つのアクチュエータ区分を具え、第１アクチュエータ区分はコイル系を有し、第２アクチュエータ区分は空隙を介して前記コイル系と共働する永久磁石系を有する電磁アクチュエータにおいて、前記コイル系は、導磁性ヨークに配設するとともに前記アクチュエータ軸と同軸を成す円筒状並進コイルおよびトロイダル状回転コイルを具え、且つ前記永久磁石系は前記アクチュエータ軸と同軸を成す環状磁石を具え、該環状磁石は前記円筒状並進コイルおよびトロイダル状回転コイルと共働して半径方向に磁化され、この半径方向の磁化は環状セグメントにより中断され、前記導磁性ヨークは前記並進コイルが卷装される中心コアと前記回転コイルが配設されるシェルとを有し、これら中心コアおよびシェルによって前記環状磁石を配設するスペースを画成し、前記導磁性ヨークは前記中心コアおよび前記シェルをブリッジ連結するようにしたことを特徴とする。
並進運動および回転運動を行い得るアクテュエータまたは原動機においては、２つの互いに直交する駆動力が必要であり、一方の駆動力は並進に使用し、他方の駆動力は回転トルクの発生に使用する。本発明アクテュエータにおいて、これらコイルを附勢する場合には、互いに直交して延在し、１つの磁界を通過するコイル区分によって２つの互いに直交する駆動力を発生させることができる。この場合の利点は、構成を簡潔且つ簡単とし得ることである。その理由は所望のコイル、即ち、円筒状コイルおよびトロイダル状コイルが重畳されていないからである。これら両コイルは同一面に位置し、即ち、同一区域に位置し、従って環状磁石は２つのコイル間に位置させるのが好適である。中心コアの周りに卷装される円筒状コイルの螺旋状巻回によってその附勢時に並進運動を発生する。断続トロイダルコイルの巻回によってその附勢時に回転運動を発生する。この場合の利点は動き質量を小さくするとともにアクテュエータの製造コストを簡潔さのために廉価とすることである。他の利点は斯くして発生した駆動力が一方のアクテュエータ区分の他方のアクテュエータ区分に対する位置的変化にほとんど無関係とし得ることである。
本発明アクテュエータは、磁石および円筒状コイルの軸方向寸法によって規定される並進運動行程と、環状セグメントおよびトロイダル状コイルの接線方向寸法によって、即ち、アクテュエータの円周方向に見た寸法によって規定される回転運動行程とを有する。電力消費を最小にするためには、並進運動行程および／または回転運動行程が比較的大きい場合に、１つ以上の並進コイル素子および／または回転コイル素子を用いて、僅かな電力で所定の力またはトルクが得られるようにする必要がある。
本発明アクテュエータは前記環状セグメントにより回転中トロイダル状コイルに磁束変化を生ぜしめるため、この環状セグメントはこのトロイダル状コイルによって規定される立体角度内に常時配置する必要がある。一方のアクテュエータ区分に対する他方のアクテュエータ区分の並進運動および回転運動は何ら問題なく互いに独立して行うことができる。
アクテュエータには、移動自在のアクテュエータ区分に固着され駆動部材を外側方向に案内するアクテュエータ軸に対し直角な端面を有するようにするのが好適である。中心コアおよびシェルのブリッジ連結は開放端面と対向する端面で行うのが好適である。導磁性ヨーク特に軟磁性材料のヨークの中心コアには移動自在のアクテュエータ区分の軸受手段を収容する中心チャネルを設けることができる。
本発明アクテュエータの一例では、前記シェルは導磁性材料より成る中断円筒状壁部によって形成する。これがため、並進コイルを流れる所定値の電流に対し発生するトルクはアクテュエータ区分の相対的な回転位置にほぼ無関係となる。これがため、前記シェルには前記ブリッジの近くに位置し、前記アクチュエータ軸に平行に延在するストット状ギャップを設けるようにするのが好適である。前記シェルを硬性とするために前記ギャップには非磁性材料を充填することができる。
本発明アクテュエータの一例では、前記環状セグメントは前記環状磁石の中断部により形成する。磁石系の周縁全体に亘って均質な質量分布を得るためには、非磁性環状セグメントを前記中断部に充填することができる。この行程によっても磁石系を剛固とすることができる。
本発明アクテュエータの他の例では、前記環状磁石および前記環状セグメントはともに相俟って連続リングを形成し、この際環状区分は環状磁石とは逆方向に磁化する。連続リングを完成する、リングの残部とは逆方向に磁化された環状セグメントは大きなトルク、特に、環状セグメントを磁化しない場合に比較してトロイダル状コイルと鎖交する磁束の変化の増大（即ち、２倍）のため、回転方向に２倍の大きさのトルクを発生する。さらに、環状磁石は均質な質量分布およびアクテュエータのダイナミック特性に良好な影響を与える高い剛固性を有する。本発明アクテュエータの他の例では、前記第１アクチュエータ区分は静止区分とする。この特定の例では、既知の材料、特に例えばNbFeBの永久磁石を具える磁石系をコイル系に対し移動自在に配列する。
回転区分を積重ねたリニア区分を有する組合せ原動機はヨーロッパ特許出願公開EP 0,482,321号から既知である。この場合には各区分は個別の固定子および個別の回転子を有し、２つの区分の固定子を互いに固着するとともに両回転子を共通の駆動軸に固着する。この駆動軸によってその中心軸に沿って並進運動を行うとともにこの中心軸を中心として回転運動を行い得るようにする。この既知の原動機の欠点は２つの積重ね原動機区分のために構成の軸方向の寸法が大きくなることである。他の欠点は２つの回転子を用いる必要があるため、移動自在の区分の質量が大きくなることである。その他の欠点は各原動機区分に対し所望の並進および回転を行い得るようにするために少なくとも２つの増幅器を必要とすることである。また、本発明は上述したアクテュエータと、一方のアクテュエータ区分の他方のアクテュエータ区分に対する並進位置および回転位置を測定する測定システムとを具えるアクテュエータユニットに関するものである。本発明アクテュエータの移動自在区分の運動を制御するために、作動中、移動自在区分の固定アクテュエータ区分に対する位置を決める必要がある。この目的のため、２次元測定し得る測定システムを用いる。
本発明アクテュエータユニットの１例では、前記測定システムは前記アクテュエータ区分の一方に配設され第１透明パターンを有する円筒状情報キャリアと、他方のアクテュエータ区分に配設され第２透明パターンを有するマスク、放射線源システムおよびこの放射線源システムに対向して配列された放射線感応センサシステムを有するユニットとを具え、前記第１透明パターンおよびこれに平行に延在する第２透明パターンを前記放射線源システムおよび前記放射線感応センサシステム間に延在させるようにする。一般に放射線源システムは複数の放射線源を具え、且つ放射線感応センサシステムは複数のセンサを具える。情報キャリアを回転させることによって放射線源強度の遷移がセンサで観測されるようにする。可視放射ビーム、即ち、光ビームを用いる場合にはこの強度遷移は明暗遷移となる。かかる測定システムによって並進運動および回転運動を検出することができる。並進運動は、前記センサが放射線源、例えば光源を前記情報キャリアを介して前記マスクの第２透明区域を経て観測することによって検出される。
第１透明区域は小さな孔により形成し得るとともに第２透明区域はスリットの形状とするのが好適である。回転運動に垂直に延在するスリットの場合には、情報キャリアが並進される際に強度遷移が観測される。これら強度遷移を用いて前記透明区域の相互位置を検出する。
本発明アクテュエータシステムに用いられる光学測定システムは、これにより並進運動および回転運動を互いに独立して同時に測定し得る特定の利点がある。
本発明アクテュエータユニットの実際の例では、前記放射線源として発光ダイオードを用い、前記センサシステムとしてフォトダイオードを用いるようにする。
本発明アクテュエータユニットの１例では、実際の並進位置を表わす前記測定システムの出力信号および所望の並進位置（設定点；Sollwert）を表わす信号を比較して第１の差信号を発生するとともに実際の回転位置を表わす前記測定システムの出力信号および所望の回転位置（設定点；Sollwert）を表わす信号を比較して第２の差信号を発生する手段を具える制御システムを設け、これら差信号を前記並進コイルおよび前記回転コイルを制御する制御ユニットに供給し得るようにする。
この例の利点は、２つのアクテュエータ区分間に電気配線が設けられていないことである。さらに、カーボンブラシおよび／またはワイパーをも省略することができる。さらに各コイルは単相の駆動を行うのみである。
さらに、本発明は例えばマニピュレータまたはプリント回路板に電子素子を装着するマシンのような物体をピックアップ位置決めするマシンに関するものである。
電子素子を装着するかかるマシンは次の数機能を有する。即ち、第１の機能は端子接点をプリント回路板のプリント導体と正しく一致せしめるように電子素子を正確に位置決めし、整列することができることである。第２の機能はプリント回路板に関連する素子を押圧し得ることである。
本発明によれば、物体のピックアップ位置決めマシンは少なくとも１つの上述したアクテュエータと、少なくとも１つの上述したアクテュエータユニットとを具える。
リニアモータおよび回転モータを収容するハウジングと、このハウジングに固着されたグリッパー手段とを具える物体のピックアップ装着マシンはヨーロッパ特許出願公開EP 0,235,045号に記載されている。２つの中空駆動軸は真空チューブを介して真空装置に伸縮自在に連結する。リニアモータは第１駆動軸の装着されたコイルと、円筒状永久磁石の固定配列組とを具える。このコイルを附勢すると、駆動軸は軸方向に移動し得るようになる。回転モータはハウジングの内壁に装着されたコイルと、第２駆動軸に装着された回転子とを具える。ハウジング内壁に装着されたコイルを附勢すると、第２駆動軸はその長手方向の軸を中心として回転し得るようになる。ハウジングに固着されたグリッパー手段は駆動軸の軸方向の移動によって開閉し得るとともにマシンの長手方向軸線を中心として第２駆動軸の回転によって回転し得るフィンガー部を具える。既知のマシンの欠点は積重ねモータによる軸方向の寸法が大きいことである。その他の欠点は２つのモータの共通並進可能且つ回転可能な素子の質量が大きいことである。
発明を実施するための最良の形態
図１および図２に示す本発明電磁アクテュエータは第１静止アクテュエータ区分１およびこれに対し移動自在の第２アクテュエータ区分３を具える。静止アクテュエータ区分１は円筒状壁部即ち、シェル５ａ、中心コア５ｂおよび円筒状シェル５ａを中心コア５ｂに連結するブリッジ５ｃを有する軟磁性ヨーク、例えば鉄ヨーク５を具える。このアクテュエータ１はアクテュエータ軸１ａおよび２つの端面１ｂおよび１ｃを有し、ブリッジ５ｃは端面１ｃに近接しその面に延在させる。シェル５ａにはブリッジ５ｃの反対側に巻回を設けてトロイダル状コイル７を形成する。前記コア５ｂには巻回を設けて円筒状コイル９を形成する。移動自在のアクテュエータ区分３には環状永久磁石１１を設け、この永久磁石は環状セグメント１３を除き半径方向外側に向かう磁界Ｂを発生する。この永久磁石１１はネオジウム−鉄−ボロンのような高級磁性材料で形成するのが好適である。環状セグメント１３は非磁性材料で造ることができるが、これを環状永久磁石１１に対し逆方向に半径方向に磁化された磁性材料で造るのが好適である。
組立てた状態ではアクテュエータ区分３はアクテュエータ区分１のシェル５ａおよびコア５ｂ間のスペース(空間)６内に延在する。この目的のため、アクテュエータ区分１には軸受け（ベアリング）手段、例えば第２アクテュエータ区分３のベアリング軸１７を回転自在および並進自在に装着するコア１５の軸貫通孔１５を具える。永久磁石１１とトロイダル状コイル７との間および永久磁石１１と円筒状コイル９との間にはそれぞれ空隙を形成する。永久磁石１１は、トロイダル状コイル７に対して、環状セグメント１３が常にトロイダル状コイル７の巻回と対向して位置して力を連続的に発生するように配置する。この目的のため、回転行程を規制する手段を設ける。
円筒状コイル９を附勢すると、永久磁石１１に対し連続的に軸方向に向かう力が生じて第２アクテュエータ区分３をＺ方向に移動させるようにする。シェル５ａおよびコア５ｂはブリッジ５ｃが存在するために同一磁位にある。円筒状コイル９を附勢すると、このコイルの磁力線がコア５ｂからブリッジ５ｃを経てシェル５ａに到達し、次いで永久磁石１１が配置されるスペース６を横切るようになる。永久磁石１１からの磁力線も円筒状コイル９の経路と同様の経路を辿るようになる。従って、軸方向に向かうローレンツの力が発生する。その理由は永久磁石１１がＺ方向に移動する際にこの磁束と鎖交する附勢コイル９の巻回数が変化するからである。このコイル巻回が規則正しく配列されている場合には発生したローレンツの力の大きさはスペース６内の永久磁石１１の位置とはほぼ無関係となる。
シェル５ａには軸方向のスロット状空隙、即ち、スロット１９を設ける。トロイダル状コイル７が附勢されると、このコイル７内に磁界が発生し、その磁力線はシェル５ａからスペース６を経てコア５ｂに至り、ここからブリッジ５ｃを経てシェル５ａに到達する。シェル５ａに空隙１９が設けられているため、磁束はシェル５ａを経てブリッジ５ｃに１方向にのみ通過するようになる。永久磁石１１からの磁力線は、永久磁石１１から空隙を経てシェル５ａに至り、このシェル５ａからブリッジ５ｃを経てコア５ｂに至り、最終的にコア５ｂから空隙を経て永久磁石１１に到達する経路を辿るようになる。環状セグメント１３が設けられているためにアクテュエータ区分３がφ方向に回転する際コイル７の磁束鎖交が変化する。この磁束変化は接線方向の力を発生させるために必要である。コイル７が附勢されると、接線方向の力（従ってローレンツの力）が発生し、これによりφ方向の回転トルクを発生する。
図１および図２から明らかなように、これらコイル、即ち、回転コイルであるφコイル７および並進コイルであるＺコイル９を付勢すると、これらのコイルを流れる電流は少なくとも主として互いに直交するため、両コイルは一つの同一の磁石系、本例では永久磁石１１および環状セグメント１３を具える磁石系と共働し得る。これらコイル７および９は互いに対し同時にまたは独立して附勢することができる。この際の附勢は所望の力または所望のトルクに依存して方向および／または大きさが変化する電流により行うことができる。
図３，４および５に示す本発明マシンは電子素子のような物体をピックアップし、保持し、移動し且つ位置決めすることができる。このマシンは線図的にのみ示されるフレーム１０２、このフレーム１０２に固着された本発明による電磁アクテュエータ１０４、および真空系１０８を具える。フレーム１０２は静止フレームとするか、または輸送機構の一部分を形成するか、或はスライドまたはピボットアームとして構成することができる。電磁アクテュエータ１０４はフレーム１０２に装着された第１アクテュエータ区分１０１と、この第１アクテュエータ区分１０１に装着され並進自在および回転自在の第２アクテュエータ区分１０３とを具える。第１アクチュエータ区分１０１には円筒状シェル１０５ａ、中心コア１０５ｂおよびこの円筒状シェル１０５ａを中心コア１０５ｂに連結するブリッジ１０５ｃを具える軟磁性ヨーク１０５を設ける。このシェル１０５ａにはスロット状軸方向ギャップ１１９、本例ではシェルを補強するための非磁性材料を充填したギャップを設ける。さらにこの第１アクテュエータ区分１０１には前記シェル１０５ａを囲んで配設されたトロイダル状コイル１０７と前記コア１０５ｂを囲んで配設された円筒状コイル１０９とを具えるコイル系を具える。前記アクテュエータ１０４のアクテュエータ軸１０１ａはコア１０５ｂの中心孔１１５によって規定する。この孔１１５には前記第２アクテュエータ区分１０３の駆動軸１１７を極めて低い摩擦抵抗で支承する空気ベアリング１１２を有するベアリングスリーブ１１０を収容する。駆動軸１１７は中空とするとともに駆動軸の壁部のポート１１６を経て前記第１アクテュエータ区分１０１の真空スペース１１８に連通される軸方向空所１１４を設ける。真空スペース１１８は真空ポンプ連結用のダクト１２０を経てバルブ１２２に結合する。中空駆動軸１１７には吸引パッド１２４を装着する。
第２アクテュエータ区分１０３は空隙を介してコイル１０７および１０９と共働する永久磁石系を具える。この永久磁石系は半径方向内方または外方に磁化され、本例では３つの積重ね環状部分より成る磁石１１１を具える。コイル１０７および１０９間に延在する環状磁石１１１は永久磁石セグメント１１３を有し、その磁化方向を磁石１１１の残部の磁化方向とは逆とする。磁石１１１は支持体１２６に固着し、この支持体を連結ディスク１２８を介して駆動軸１１７に固着する。
本例では、回転コイル１０７はほぼ２００°に亘ってスパンするとともに環状セグメント１１３はほぼ２１５°に亘ってカバーし、回転コイルは軸方向ギャップ１１９から延在し、環状セグメント１１３は回転コイル１０７によって規定されるセクタ内に配置する。環状セグメント１１３を常時回転コイル１０７に対向して位置させるために、アクテュエータ区分１０３の回転角を両アクテュエータ区分１０１および１０３に停止部材を設けることによって制限することができる。
本発明マシンは例えば表面実装(SMD)技術を用いる際にプリント回路板に電子部品(素子)を実装するのに特に好適である。表面実装技術を用いる場合には電子部品をプリント回路板に膠着し、半田付けする。この際本発明マシンによれば、吸引パッドをマシンに使用する本発明アクテュエータにより部品に対し位置決めした後フィード系から部品をピックアップすることができる。次いで、部品をプリント回路板に向かって移動させるとともに回転コイル１０７の附勢によりプリント回路板に対し配向させることができる。その後部品をプリント回路板上の装着位置に移動させてプリント回路板に設けられた装着層に圧接することができる。
本発明アクテュエータは一方のアクテュエータ区分の他方のアクテュエータ区分に対する並進位置および回転位置を決める測定系に組合せるのが好適である。測定系は実際の並進位置を表わす第１出力信号および／またはアクテュエータの使用中の所望瞬時における実際の回転位置を表わす第２出力信号を供給し、次いでアクテュエータユニットで使用し得るようにする。このアクテュエータユニットは本発明アクテュエータと相俟ってアクテュエータの制御系をも構成する。
図６は本発明アクテュエータＩ（負荷を設けることができる）の１実施例を示すブロック図であり、これにはアクテュエータの実際の並進位置を表わす第１信号ｚとアクテュエータの実際の回転位置を表わす第２信号φを供給する測定系IIを設ける。これら信号ｚおよびφを加算器Ａ１およびＡ２にそれぞれ供給する。さらに、所望の並進位置に関連する記号ｚｓを加算器Ａ１に供給する。加算器Ａ１からの差信号をコントローラIIIに供給する。このコントローラIIIによってアクテュエータ並進コイルを制御する。また、加算器Ａ２には信号φの他に所望の回転に関連する信号φｓを供給する。加算器Ａ２からの差信号を供給するコントローラIVによってアクテュエータの回転コイルを制御する。
図７，８および９に示す測定系は円筒状情報キャリア２０１を具える。情報キャリア２０１は例えばガラスまたは好適な合成樹脂から形成した透明な円筒体を具え、その上に例えばアルミニウムの不透明層を例えば蒸着により形成し、これに例えばレーザビームによる融除によって孔２０５を形成し、透明区域のパターンを形成し得るようにする。透明区域のパターン２０５は２つの方向ｚおよびφに規則正しく延在これら孔の形状を方形または円形とする。エンコーダシリンダーとも称される情報キャリア２０１は本発明アクテュエータの移動自在のアクテュエータ区分の１部分を形成する。この点を図２に示すが、ここでは移動自在の第２アクテュエータ区分３がかかる情報キャリア２０１を含む。この情報キャリア２０１を磁石１１に連結し、図１にも示すようにトロイダル状コイル７および／または円筒状コイル９を附勢する際にこれによって磁石１１と同様の動きを呈せしめるようにする。透明区域のパターン２０５は情報キャリア２０１の周縁全体に亘って設ける必要はなく、移動自在のアクテュエータ区分の回転角に等しい円周角に亘ってのみ設ける。さらに本発明測定系は透明区域のパターン２０９を有するマスク２０７を具える。透明区域のパターン２０９にはＺ方向に延在するスリット２１１φを有するサブパターン２１１Ａおよび２１１Ｂと、φ方向に延在するスリット２１３Zを有するサブパターン２１３Ａおよび２１３Ｂとを設ける。マスク２０７を本発明アクテュエータの静止アクテュエータ区分に固着する；図１においてはこのアクテュエータ区分に符号１をつける。アクテュエータ区分１の部分５ｂ上でエンコーダシリンダー内に複数の発光ダイオードを配置する。またアクテュエータ区分１の部分５ａ上でエンコーダシリンダーの外側に等しい数の複数のフォトダイオードを配置する。かかる配置とすることによって情報キャリア２０１およびマスク２０７が一方では発光ダイオード間に延在するとともに他方ではフォトダイオード間に延在するようになる。かかる配置は対称に示され、発光ダイオードを２１５で示しフォトダイオードを２１７で示す。
本発明アクテュエータユニットに用いられる測定系によれば、移動自在のアクテュエータ区分の静止アクテュエータ区分に対する回転運動および並進運動を決めることができる。並進の場合には並進方向ｚを横切って延在するスリット２１３Zを用いてスリット２１３Zと情報キャリア２０１の孔２０３との相対運動の結果その明暗遷移をフォトダイオードで観測する。同様に回転の場合には、回転方向を横切って延在するスリット２１１φと孔２０３との間の相対運動の結果の明暗遷移を観測する。
これらスリット２１３Zおよび２１１φは孔２０３の大きさに相当する例えば５０μｍの横方向の寸法を有する。これらスリットの長さは情報キャリア２０１にそれぞれ用いられるピッチｐおよびｐ′の数倍に相当する。本例ではピッチの１６倍に等しい比較的長い長さを選択して１方向の動きの他方向の動きに及ぼす影響が最小となるようにする。並進方向のピッチｐ′を回転方向のピッチｐに等しくする必要はないこと勿論である。
本発明測定系は４つのフォトダイオードと２対のサブパターン２１１Ａ，２１１Ｂまたは２１３Ａ，２１３Ｂの一組を用いて各方向の動きを測定する。サブパターンの各々は複数の並列スリット２１１φまたは２１３Zを有するため、各組は４群のスリットを有する。各組ではこれらスリット群は情報キャリアに用いられるピッチとこのピッチの１／４との和（ｐ＋１／４・ｐ）の整数倍だけ一方から他方にオフセットする。従って、一方向当たり２つの移相信号を測定することによって移動自在のアクテュエータ区分の動き方向を決めることができる。移動自在のアクテュエータ区分の静止アクテュエータ区分に対する（相対）位置は明暗遷移の数を計数することによって決まる。
本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく要旨を変更しない範囲内で種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明電磁アクテュエータの第１例の静止アクテュエータ区分を示す斜視図、
図２は第１例の可動アクテュエータ区分を示す斜視図、
図３は本発明アクテュエータの第２例を具える本発明マシンを示す図５のIII−III線上の断面図、
図４は本発明アクテュエータの第２例を具えるマシンの図５のIV−IV線上の部分断面図、
図５は本発明アクテュエータの第２例を具えるマシンの図４のV−V線上の断面図、
図６は制御システムを具える本発明アクテュエータユニットの線図、
図７は本発明アクテュエータユニットの測定システムの円筒状情報キャリアの拡大部分図、
図８は上述した測定システムのマスクを示す説明図、
図９は上記測定システムの配列を示す説明図である。
【図１】
0003665340.tif 000002
【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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