(57)【要約】【課題】  搭載された機械式エンコーダに関して、任意に設定された原点に対して何れか一方又は他方に発生した無駄な計測領域を何れか他方又は一方にオフセットして有効利用することにより、可動範囲に対する制限を緩和させることができるアクチュエータを提供すること。【解決手段】  固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、計測範囲が原点に対して＋側及び−側にそれぞれ任意回転で固定されていて上記可動部の位置を検出する機械式エンコーダと、を具備し、新たに設定された原点に対して＋側又は−側に発生した無駄な計測領域を−側又は＋側にオフセットして上記可動部の現在位置を確定するようにしたことを特徴とするもの。【選択図】  図５
2016135064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、
計測範囲が原点に対して＋側及び−側にそれぞれ任意回転で固定されていて上記可動部の位置を検出する機械式エンコーダと、
を具備し、
新たに設定された原点に対して＋側又は−側に発生した無駄な計測領域を−側又は＋側にオフセットして上記可動部の現在位置を確定するようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータにおいて、
上記可動部の一方又は他方のメカエンドと上記新たに設定された原点との間のエンコーダカウントオフセットの情報を入力し、
入力した上記エンコーダカウントオフセットの情報に基づいてエンコーダ計測範囲オフセットを算出し、
その算出したエンコーダ計測範囲オフセットに基づいて上記可動部の現在位置を確定するようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２記載のアクチュエータにおいて、
上記エンコーダカウントオフセットの情報には予め設定されたマージンが含まれていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載のアクチュエータにおいて、
現在位置が上記オフセットを考慮した計測範囲外にある場合これを補正して上記オフセットを考慮した計測範囲内の数値に書き換えるようにしたこと特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式エンコーダが搭載されたアクチュエータに係り、特に、上記機械式エンコーダに関して、任意に設定された原点に対して何れか一方又は他方に発生した無駄な計測領域を何れか他方又は一方にオフセットして有効利用することにより、可動範囲に対する制限を緩和することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アクチュエータには、固定部と、この固定部に対して移動可能に設置された可動部があり、この可動部の位置を知るために、いわゆる「機械式エンコーダ」が使用されている。この機械式エンコーダの計測範囲は原点に対して、例えば、±２７６回転で固定されている。
【０００３】
この種の機械式エンコーダの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平５−３８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、機械式エンコーダの計測範囲は原点に対して、例えば、±２７６回転で固定されている。一方、そのような機械式エンコーダをアクチュエータに搭載して使用する場合には、新たな原点が任意に設定される。その新たに設定された任意の原点に上記機械式エンコーダの原点を一致させると、新たな原点の何れか一方又は他方に無駄な計測領域が発生してしまうとともに、反対側に計測不能な領域が発生してしまうことがある。
具体的に説明すると、新たな原点がアクチュエータの可動部の一方のメカエンド付近に設定された場合、その新たな原点に上記機械式エンコーダの原点を一致させると、機械式エンコーダの測定領域がアクチュエータの一方に大きくはみ出してしまい、その範囲は無駄な計測領域になってしまう。また、アクチュエータの他方をみると、機械式エンコーダの他方の測定領域から可動部の可動範囲がはみ出てしまい、計測不能な領域が発生してしまう。その結果、アクチュエータの可動部の可動範囲が制限されてしまうという問題があった。
新たな原点がアクチュエータの可動部の他方のメカエンド付近に設定された場合も同様である。
【０００６】
本発明は、このような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、任意に設定された原点に対して何れか一方又は他方に発生した無駄な計測領域を何れか他方又は一方にオフセットして有効に使用することができる機械式エンコーダを備えたアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、計測範囲が原点に対して＋側及び−側に任意回転で固定されていて上記可動部の位置を検出する機械式エンコーダと、を具備し、新たに設定された原点に対して＋側又は−側に発生した無駄な計測領域を−側又は＋側にオフセットして上記可動部の現在位置を確定するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記可動部の一方又は他方のメカエンドと上記新たに設定された原点との間のエンコーダカウントオフセットの情報を入力し、入力した上記エンコーダカウントオフセットの情報に基づいてエンコーダ計測範囲オフセットを算出し、その算出したエンコーダ計測範囲オフセットに基づいて上記可動部の現在位置を確定するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３によるアクチュエータは、請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記エンコーダカウントオフセットの情報には予め設定されたマージンが含まれていることを特徴とするものである。
また、請求項４によるアクチュエータは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のアクチュエータにおいて、現在位置が上記オフセットを考慮した計測範囲外にある場合これを補正して上記オフセットを考慮した計測範囲内の数値に書き換えるようにしたこと特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上述べたように本願発明の請求項１のアクチュエータによると、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、計測範囲が原点に対して＋側及び−側に任意回転で固定されていて上記可動部の位置を検出する機械式エンコーダと、を具備し、新たに設定された原点に対して＋側又は−側に発生した無駄な計測領域を−側又は＋側にオフセットして上記可動部の現在位置を確定するようにしたので、上記計測範囲を有効利用することができ、可動部の可動範囲に対する制限を緩和することができる。
又、請求項２によるアクチュエータによると、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記可動部の一方又は他方のメカエンドと上記新たに設定された原点との間のエンコーダカウントオフセットの情報を入力し、入力した上記エンコーダカウントオフセットの情報に基づいてエンコーダ計測範囲オフセットを算出し、その算出したエンコーダ計測範囲オフセットに基づいて上記可動部の現在位置を確定するようにしたので、簡単な構成により所望のオフセットを行うことができる。
又、請求項３によるアクチュエータによると、請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記エンコーダカウントオフセット情報には予め設定されたマージンが含まれているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
また、請求項４によるアクチュエータによると、請求項１〜請求項３の何れかに記載のアクチュエータにおいて、現在位置が上記オフセットを考慮した計測範囲外にある場合これを補正して上記オフセットを考慮した計測範囲内の数値に書き換えるようにしたので、上記効果をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、アクチュエータの斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、図２（ａ）は機械式エンコーダを模式的に示した図、図２（ｂ）は機械式エンコーダに用いられる主動歯車、第１従動歯車、第２従動歯車を模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、図３（ａ）は機械式エンコーダの主動歯車、第１従動歯車、及び、第２従動歯車の回転角度の組み合わせの最初の部分を示すグラフ、図３（ｂ）は機械式エンコーダの主動歯車、第１従動歯車、及び、第２従動歯車の回転角度の組み合わせの最後の部分を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、機械式エンコーダの構成及びコントローラとの関係を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図で、図５（ａ）は新たな原点がアクチュエータの（−）側のメカエンド付近に設定された場合のオフセットを示す図、図５（ｂ）は新たな原点がアクチュエータ（＋）側のメカエンド付近に設定された場合のオフセットを示す図、図５（ｃ）は新たな原点がアクチュエータの（−）側のメカエンド付近に設定された場合とアクチュエータの（＋）側のメカエンド付近に設定された場合の具体例を示す表である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図で、図６（ａ）は機械式エンコーダの現在位置確定処理を示すフローチャート、図６（ｂ）は機械式エンコーダのコマンド処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施の形態を示す図で、図７（ａ）は機械式エンコーダの現在位置にエンコーダカウントオフセット(ＯＳＥＣ)を反映させる処理を示すフローチャート、図７（ｂ）は計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の一実施の形態を説明する。
この一実施の形態によるアクチュエータ１は、概略、次のような構成になっている。
図１及び図２に示すように、まず、ハウジング３がある。このハウジング３は、底面側（図１中下側）の図示しないベースと、この図示しないベースの幅方向（図１中左上から右下に向かう方向）両端に設けられたサイドカバ５、５とから構成されている。また、上記ハウジング３の先端（図１中右上端）は端部カバ７によって閉塞されており、上記ハウジング３の後端（図１中左下端）にはモータベース９が設置されている。
また、上記サイドカバ５、５の図１中上端は相互に離間されていて、開口部１１が形成されている。この開口部１１は、その長さ方向両端（図１中右上端と左下端）を固定されたステンレスシート１３によって閉塞されている。
【００１１】
また、上記ハウジング３には、スライダ１５が、軸方向（図１中左下から右上に向かう方向）に沿って移動可能に設置されている。このスライダ１５は、上記開口部１１を介して上記ハウジング３外部にその一部を突出させた状態で設置されており、この突出された部分に、図示しない対象物が載置・固定される。また、上記ステンレスシート１３は、上記スライダ１５の内部を貫通している。
また、上記スライダ１５の上記ハウジング３内に埋設された部分には、図示しないボールねじナットが固着されている。この図示しないボールねじナットの内周面には螺旋溝が形成されていると共に、上記図示しないボールねじナット内には上記螺旋溝の両端を連通させる転動路が設けられている。
また、上記ハウジング３内には、図示しないボールねじ軸が回転可能に設置されている。このボールねじ軸の外周面には図示しない螺旋溝が形成されており、この図示しない螺旋溝と上記図示しないボールねじナットの螺旋溝との間の空間、及び、上記図示しないボールねじナットの転動路には、複数のボールが転動・循環している。
【００１２】
図１に示すように、上記モータベース９の後端側（図１中左下側）にはモータカバ１７（図１中仮想線で示す。）が設置されている。また、このモータカバ１７の内部には、上記モータベース９に固定されたモータ１９が設置されている。このモータ１９は、外側のモータケース２１と、このモータケース２１の内側に固着された図示しないステータと、この図示しないステータの内側に回転可能に設置されたロータ（図示せず）と、このロータの中心に固着された出力軸２３（図２に示す）と、から構成されている。
上記モータ１９の出力軸２３の先端側（図１中右上端側）は、前記図示しないボールねじ軸とカップリング（図示せず）によって連結されている。
【００１３】
上記モータ１９によって上記図示しないボールねじ軸を回転・駆動することにより、上記図示しないボールねじナットを介して上記スライダ１５を軸方向（図１中左下から右上に向かう方向）両側に移動させるように構成されている。
【００１４】
上記モータ１９の後端側には、機械式エンコーダ３１が設置されている。この機械式エンコーダ３１は図２に示すような構成になっている。まず、図２（ａ）に示すように、主動歯車３３が回転可能に設置されていて、この主動歯車３３は、前記モータ１９の出力軸２３の後端側（図２（ａ）中右側）に固着されており、モータ１９の回転により回転されるようになっている。上記主動歯車３３の後端面（図２（ａ）中右側の面）には主動歯車用永久磁石３５が固着されている。
【００１５】
また、上記機械式エンコーダ３１には、第１従動歯車３７が、上記主動歯車３３と噛合された状態で、回転可能に設置されている。上記第１従動歯車３７の先端面（図２（ａ）中左側の面）には第１従動歯車用永久磁石３９が固着されている。
【００１６】
また、上記機械式エンコーダ３１には、第２従動歯車４１が、上記主動歯車３３と噛合された状態で、回転可能に設置されている。上記第２従動歯車４１の先端面（図２（ａ）中左側の面）には第２従動歯車用永久磁石４３が固着されている。
【００１７】
また、上記機械式エンコーダ３１の上記主動歯車３３、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１より後端側（図２（ａ）中右側）には第１基板４５が設置されており、この第１基板４５の上記主動歯車用永久磁石３５側（図２（ａ）中左側）の面には、上記主動歯車用永久磁石３５に対応した主動歯車用磁気センサ４７が設置されている。
また、上記機械式エンコーダ３１の上記主動歯車３３、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１より先端側（図２（ａ）中左側）には第２基板４９が設置されており、この第２基板４９の上記第１従動歯車用永久磁石３９、第２従動歯車用永久磁石４３側（図２（ａ）中右側）の面には、上記第１従動歯車用永久磁石３９に対応した第１従動歯車用磁気センサ５１と、上記第２従動歯車用永久磁石４３に対応した第２従動歯車用磁気センサ５３が設置されている。
【００１８】
そして、上記主動歯車用磁気センサ４７によって、上記主動歯車３３とともに上記主動歯車用永久磁石３５が回転されることによる磁場の変化ひいては上記主動歯車３３の回転角度を検出する。また、上記第１従動歯車用磁気センサ５１によって上記第１従動歯車３７とともに上記第１従動歯車用永久磁石３９が回転されることによる磁場の変化ひいては上記第１従動歯車３７の回転角度を検出する。また、上記第２従動歯車用磁気センサ５３によって上記第２従動歯車４１とともに上記第２従動歯車用永久磁石４３が回転されることによる磁場の変化ひいては上記第２従動歯車４１の回転角度を検出する。
【００１９】
上記主動歯車３３の回転数の算出は、上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度を用いて行う。すなわち、上記主動歯車３３の歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３７の歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４１の歯数（Ｎ２）はそれぞれ異なっており、互に素となるように設定されている。すなわち、上記主動歯車３３の歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３７の歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４１の歯数（Ｎ２）は、上記主動歯車３３の回転角度に対する上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせの数が最大となり、且つ、上記アクチュエータ１上における上記スライダ１５の絶対位置を算出するのに必要な歯数となるように設定されている。
ちなみに、本実施の形態の場合には、上記主動歯車３３の歯数（Ｎ０）は２５、上記第１従動歯車３７の歯数（Ｎ１）は２４、上記第２従動歯車４１の歯数（Ｎ２）は２３に設定されている。
なお、上記主動歯車３３の回転角度に対する上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせの数によって算出できる上記スライダ１５の絶対位置の最大値が決定され、上記組み合わせの数が大きいほど算出できる上記スライダ１５の絶対位置は大きくなる。すなわち、アクチュエータ１の長さによって算出すべき上記スライダ１５の絶対位置の最大値が決定されるため、上記主動歯車３３の歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３７の歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４１の歯数（Ｎ２）は上記アクチュエータ１の長さに応じて設定される。
【００２０】
また、図２（ａ）に示すように、上記モータ１９の出力軸２３にはコードホイール５５が固着されている。このコードホイール５５には、周方向に交互に配置された明部と暗部からなる図示しないエンコーダスケールが印刷されている。また、上記第２基板４９の上記コードホイール５５側（図２（ａ）中左側）の面には、光学センサ５７が設置されている。
【００２１】
この光学センサ５７は、図示しない光源から上記コードホイール５５に光を照射し、その反射光を図示しない受光部によって受けて所定の位相差の２つのパルスを出力し、それによって、上記コードホイール５５ひいては上記出力軸２３の回転方向と回転量を検出するものである。また、スライダ１５の現在位置は、上記機械式エンコーダ３１においては、上記パルスの数で表現されるものである。また、例えば、上記アクチュエータ１の電源を入れた際、上記スライダ１５の絶対位置が確定すれば、その後の上記スライダ１５の位置は、上記光学センサ５７からのパルスによって、相対的に検出される。
なお、上記出力軸２３が一回転すると、８００個のパルスが出力されるように設定されている。
【００２２】
上記機械式エンコーダ３１による上記スライダ１５の現在位置の算出は次のように行う。まず、上記主動歯車３３の回転数の算出を、上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度を用いて行う。以下、詳しく説明する。
【００２３】
前述したように、上記主動歯車３３の歯数（Ｎ０）と上記第１従動歯車３７の歯数（Ｎ１）と上記第２従動歯車４１の歯数（Ｎ２）はそれぞれ異なっており、互に素となるように設定されているため、上記主動歯車３３を回転させていくと、第１従動歯車３７、及び、第２従動歯車４１の回転角度は、図３のグラフに示すように変化していく。
なお、図３（ａ）、（ｂ）は、横軸に主動歯車３３、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１の回転数をとり、縦軸に主動歯車３３、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１の回転角度を取り、その変化を示した図である。図３（ａ）は最初の部分を示しており、図３（ｂ）は最後の部分を示している。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、初期状態においては、上記主動歯車３３、上記第１従動歯車３７、及び、上記第２従動歯車４１の回転角度は一致している。
まず、この初期状態から上記主動歯車３３を正転させて上記スライダ１５を前進させる（図１中右上方向に移動させる）場合を想定する。上記主動歯車３３が回転されると上記第１従動歯車３７及び第２従動歯車４１も回転されるが、上記主動歯車３３の回転角度に対して、上記第１従動歯車３７の回転角度がずれる。また、このとき、上記第２従動歯車４１の回転角度は、上記主動歯車３３の回転角度と上記第１従動歯車３７の回転角度の両方に対してずれている。
【００２５】
そして、上記主動歯車３３を回転させていくと、上記主動歯車３３の回転角度と上記第１従動歯車３７や上記第２従動歯車４１の回転角度とのずれは、図３（ａ）に示すように、大きくなっていく。
そして、ある時点で上記主動歯車３３の回転角度と上記第１従動歯車３７や上記第２従動歯車４１の回転角度とのずれが最大となり、それ以降は、図３（ｂ）に示すように、上記主動歯車３３の回転角度と上記第１従動歯車３７や上記第２従動歯車４１の回転角度とのずれが小さくなっていき、上記主動歯車３３、上記第１従動歯車３７、及び、上記第２従動歯車４１の回転角度が再び一致して、初期状態に戻る。
【００２６】
また、このように上記主動歯車３３、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１の回転角度が変化する間においては、上記主動歯車３３、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせが一致することはない。
よって、上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせから、上記主動歯車３３の回転数ひいては図示しないボールねじ軸の回転数を求めることができる。
また、求めることができる上記主動歯車３３の回転数、すなわち、上記主動歯車３３の回転数に対応する第１従動歯車３７、第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせの数（ｎ）は、次の式（Ｉ）により算出される。
ｎ＝Ｎ１×Ｎ２＝２４×２３＝５５２  ―――（Ｉ）
但し、
ｎ：主動歯車の回転数に対応する第１従動歯車３７、第２従動歯車４１の回
転角度の組み合わせの数
Ｎ１：第１従動歯車３７の歯数
Ｎ２：第２従動歯車４１の歯数
【００２７】
また、上記第１従動歯車３３の回転角度と上記第２従動歯車３７の回転角度の組み合わせから主動歯車３３の回転数を求め、且つ、主動歯車用磁気センサ４７から得られた上記主動歯車３３の回転角度を求める。それによって、ボールねじ軸の回転数と回転角度を求め、それにボールねじ軸の螺旋溝のピッチを乗算することにより、スライダ１５の絶対位置が算出される。
【００２８】
また、上記した場合は、上記ボールねじ軸が５５２回転する範囲で、上記スライダ１５の絶対位置を求めることが可能であるので、例えば、上記ボールねじ軸の回転数が「−２７６」から「＋２７５」の範囲で上記スライダ１５の絶対位置を求めることができることになる。
【００２９】
また、上記第１基板４５には、図４に示すように、ＣＰＵ６１と、トランシーバ６３ａと、トランシーバ６３ｂと、ＥＥＰＲＯＭ６４が実装されている。上記ＣＰＵ６１には、上記第１従動歯車用磁気センサ５１によって検出された上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車用磁気センサ５３によって検出された上記第２従動歯車４１の回転角度から、上記主動歯車３３の回転数を求めて、上記主動歯車３３の回転数と上記主動歯車３３の回転角度からスライダ１５の現在位置をパルス数で求める処理を行う現在位置確定手段６２ａと、上記機械式エンコーダ３１に対して送信されるコマンドを処理するコマンド処理手段６２ｂが設置されている。
また、上記ＣＰＵ６１には、算出された上記スライダ１５の現在位置を格納するメモリ６２ｃも設置されている。
【００３０】
上記トランシーバ６３ａは、外部に設置されたアクチュエータ１のコントローラ６５と上記ＣＰＵ６１との間の通信を行うものである。このトランシーバ６３ａを介して、上記ＣＰＵ６１から上記コントローラ６５に、主動歯車３３の回転数と回転角度をパルス数で示す信号が出力される。コントローラ６５では、入力した信号、すなわち、主動歯車３３の回転数を示す信号と回転角度をパルス数で示す信号と、図示しないボールねじ軸の螺旋溝のピッチから、上記スライダ１５の絶対位置を算出する。また、上記コントローラ６５からは、上記スライダ１５の現在位置の出力を指示する現在位置要求コマンド信号が出力され、この現在位置要求コマンド信号は上記トランシーバ６３ａを介して上記ＣＰＵ６１に入力される。また、上記コントローラ６５からは、後述するエンコーダカウントオフセット(ＯＳＥＣ)を上記ＥＥＰＲＯＭ６４に格納する処理を要求するエンコーダカウントオフセット格納コマンド信号も出力され、このエンコーダカウントオフセット格納コマンド信号も上記トランシーバ６３ａを介して上記ＣＰＵ６１に入力される。
【００３１】
また、上記トランシーバ６３ｂは、光学センサ５７から出力されるパルスをコントローラ６５に送信するためのものである。上記コントローラ６５では、一度、スライダ１５の絶対位置を取得した後は、このパルスをカウントすることで上記スライダ１５の位置を算出する。
【００３２】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、モータ１９の出力軸２３が正転又は逆転されると、図示しないボールねじ軸が正転又は逆転され、上記図示しないボールねじ軸に螺合されたボールねじナット（図示せず）を介してスライダ１５が前進（図１中右上側に移動）又は後退（図１中左下側に移動）される。
【００３３】
また、上記モータ１９の出力軸２３を介して機械式エンコーダ３１の主動歯車３３が回転される。上記主動歯車３３の回転により、第１従動歯車３７、第２従動歯車４１も回転し、その回転角度は、既に説明したように、図３のグラフに示すように変化していく。
【００３４】
上記主動歯車３３の回転角度は主動歯車用磁気センサ４７によって検出され、上記第１従動歯車３７の回転角度は第１従動歯車用磁気センサ５１によって検出され、上記第２従動歯車４１の回転角度は第２従動歯車用磁気センサ５３によって検出される。そして、上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせから上記主動歯車３３の回転数が求められる。上記主動歯車３３の回転数と上記主動歯車３３の回転角度から、上記スライダ１５の現在位置をパルス数で算出する。
また、その際、上記機械式エンコーダ３１の計測範囲を、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）を用いてオフセットする。
【００３５】
次に、上記機械式エンコーダ３１の計測範囲を、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）を用いてオフセットする作用について説明する。
例えば、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲は、図５（ａ）に示すように、−２２０８００パルス〜２２０７９９パルスの範囲である。これは、既に述べたように、上記主動歯車３３の回転数が上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせから求められ、その組み合わせの最大数が５５２であり、上記出力軸２３が一回転すると８００個のパルスが出力されることから、５５２回転×８００（パルス／回転）＝４４１６００パルス分の距離が計測可能であることによる。
【００３６】
原点を上記スライダ１５の移動範囲の中央に設定すれば、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲によって上記スライダ１５の移動範囲を全てカバすることができる。しかし、図５（ａ）に示すように、原点が、上記スライダ１５の移動範囲の中央から（−）側のメカエンド６７付近に設定された場合は、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲の図５（ａ）中左側が、上記（−）側のメカエンド６７より外側にはみ出てしまい、そのままでは、その部分は無駄な計測領域になってしまう。また、上記スライダ１５の移動範囲の図５（ａ）中右側は、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲を超えてしまい計測不能な領域になってしまう。
【００３７】
そこで、上記スライダ１５の原点の位置によって決定されるエンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）から、図５（ａ）に示すようなエンコーダ計測範囲オフセットを求め、このエンコーダ計測範囲オフセットの分だけ、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲を図５（ａ）中右側にオフセットする。これにより、図５（ａ）中右側の計測不能な領域についても計測可能となり、スライダ１５の稼働範囲の制限を緩和することができる。
また、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）は、機械式エンコーダ３１とコントローラ６５の初期通信時に、コントローラ６５から機械式エンコーダ３１に入力される。
なお、原点復帰方向が、図５（ａ）に示すように、左方向の場合には、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）の符号は「＋」であり、図５（ｂ）に示すように、右方向の場合には、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）の符号「−」となる。
【００３８】
また、図５（ａ）に示す場合の上記エンコーダ計測範囲オフセットは、次の式（ＩＩ）に示すようなものである。
エンコーダ計測範囲オフセット＝−（２２０８００−ＯＳＥＣ）―――（ＩＩ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
また、図５（ａ）に示す場合の計測範囲上限値は、次の式（ＩＩＩ）に示すようなものである。
計測範囲上限値＝２２０７９９−エンコーダ計測範囲オフセット
＝４４１５９９−ＯＳＥＣ―――（ＩＩＩ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
また、図５（ａ）に示す場合の計測範囲下限値は、次の式（ＩＶ）に示すようなものである。
計測範囲下限値＝−ＯＳＥＣ―――（ＩＶ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
【００３９】
また、図５（ｂ）に示すように、原点が、上記スライダ１５の移動範囲の中央から（＋）側メカエンド６９付近に設定された場合は、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲の図５（ｂ）中右端側が、（＋）側のメカエンド６９より外側にはみ出てしまい、そのままでは、その部分は無駄な計測領域になってしまう。また、上記スライダ１５の移動範囲の図５（ｂ）中左端側は、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲を超えてしまい計測不能な領域になってしまう。
【００４０】
この場合も、上記（＋）側のメカエンド６９から上記原点までの距離をパルス数で表したエンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）から、図５（ｂ）に示すようなエンコーダ計測範囲オフセットを求め、このエンコーダ計測範囲オフセットの分だけ、上記機械式エンコーダ３１によって計測できる範囲を、図５（ｂ）中左側にオフセットする。これにより、図５（ｂ）中左側の計測不能な領域についても計測可能になり、スライダ１５の稼働範囲の制限を緩和することができる。
【００４１】
図５（ｂ）に示す場合の上記エンコーダ計測範囲オフセットは、次の式（Ｖ）に示すようなものである。
エンコーダ計測範囲オフセット＝２２０７９９＋ＯＳＥＣ―――（Ｖ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
また、図５（ｂ）に示す場合の計測範囲上限値は、次の式（ＶＩ）に示すようなものである。
計測範囲上限値＝−ＯＳＥＣ―――（ＶＩ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
また、図５（ｂ）に示す場合の計測範囲下限値は、次の式（ＶＩＩ）に示すようなものである。
計測範囲下限値＝−２２０８００−エンコーダ計測範囲オフセット
＝−４４１５９９−ＯＳＥＣ―――（ＶＩＩ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
【００４２】
なお、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）の設定、上記エンコーダ計測範囲オフセットの算出、計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出は、原点を設定した際、自動的に行われるようになっている。
【００４３】
ここで、より具体的な例を図５（ｃ）を参照して説明する。
図５（ｃ）の表の上段に示す場合は、原点復帰方向が左方向の場合、すなわち、図５（ａ）に示すように、原点が上記スライダ１５の移動範囲の中央から（−）側メカエンド６７付近に設定された場合の具体例である。このとき、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）は＋１３００パルスに設定されている。このエンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）は、次の式（ＶＩＩＩ）によって求められる。
ＯＳＥＣ＝（原点オフセット（ｍｍ）＋マージン（ｍｍ））×８００（パルス）÷リード（ｍｍ）―――（ＶＩＩＩ）
但し、
ＯＳＥＣ：エンコーダカウントオフセット
【００４４】
上記式（ＶＩＩＩ）に示すように、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）には、原点のオフセット量そのものだけでなく、マージンも含まれている。この場合は、原点のオフセット量は３ｍｍで、マージンは１０ｍｍである。また、上記式（ＶＩＩＩ）のリードは、アクチュエータ１の図示しないボールねじ軸の螺旋溝のピッチであり、この場合は８ｍｍに設定されている。上記原点オフセットにマージンを加算したものを上記リードで除算することで、上記原点オフセットとマージンの分だけ上記スライダ１５を移動させるのに必要な上記図示しないボールねじ軸の回転数が求められる。また、既に述べたように、モータ１９の出力軸２３ひいては上記図示しないボールねじ軸が一回転すると、上記機械式エンコーダ３１の光学センサ５７から８００個のパルスが出力されるため、上記図示しないボールねじ軸の回転数に８００を乗算すれば、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）をパルス数で求められる。
図５（ｃ）の上段に示す場合にはエンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）は＋１３００パルスになる。
【００４５】
また、図５（ｃ）の上段に示すように、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が＋１３００パルスのとき、上記式（ＩＩ）よりエンコーダ計測範囲オフセットは−２１９５００パルスであり、上記式（ＩＩＩ）より計測範囲上限値は＋４４０２９９パルスで、上記式（ＩＶ）より計測範囲下限値は−１３００パルスであるから、エンコーダ計測範囲は−１３００パルス〜＋４４０２９９パルスとなる。
【００４６】
また、図５（ｃ）の表の下段に示す場合は、原点復帰方向が右方向の場合、すなわち、図５（ｂ）に示すように、原点が上記スライダ１５の移動範囲の中央から（＋）側メカエンド６９付近に設定された場合の具体例である。このとき、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）は−１３００パルスに設定されている。
【００４７】
この場合も同様に、上記式（ＶＩＩＩ）によって、上記エンコーダカウントオフセットが求められるが、原点のオフセット量は−３ｍｍで、マージンは−１０ｍｍであり、上記図５（ｃ）の表の上段の場合とは符号が異なっている。
図５（ｃ）の下段に示す場合にはエンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）は−１３００パルスになる。
また、図５（ｃ）の下段に示すように、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が−１３００パルスのとき、上記式（Ｖ）よりエンコーダ計測範囲オフセットは＋２１９４９９パルスであり、上記式（ＶＩ）より計測範囲上限値は＋１３００パルスで、上記式（ＶＩＩ）より計測範囲下限値は−４４０２９９パルスであるから、エンコーダ計測範囲は−４４０２９９パルス〜＋１３００パルスとなる。
【００４８】
次に、上記作用を、図６と図７のフローチャートを参照しながら整理する。
なお、図６と図７は機械式エンコーダ３１のＣＰＵ６１における情報処理を示すフローチャートである。
まず、上記スライダ１５の現在位置を算出するエンコーダ処理について、図６（ａ）のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１において、磁気センサ角度データ取得処理が行われる。すなわち、主動歯車３３の回転角度を主動歯車用磁気センサ４７から取得し、第１従動歯車３７の回転角度を第１従動歯車用磁気センサ５１から取得し、第２従動歯車４１の回転角度を第２従動歯車用磁気センサ５３から取得する。
次に、ステップＳ２に移行し、既に述べたように、上記第１従動歯車３７の回転角度と上記第２従動歯車４１の回転角度の組み合わせと、上記主動歯車３３の回転角度から、上記スライダ１５の現在位置をパルス数で算出する。
【００４９】
次に、ステップＳ３において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）を格納済みか否かが判別される。格納済みであると判別された場合には、ステップＳ４に移行して、上記スライダ１５の現在位置にＯＳＥＣを反映する処理が実行される。すなわち、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）を用いてエンコーダ計測範囲オフセットや計測範囲上限値及び計測範囲下限値を求め、これらエンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）、エンコーダ計測範囲オフセット、計測範囲上限値及び計測範囲下限値を用いて上記スライダ１５の現在位置を確定する処理を行う。この現在位置にＯＳＥＣを反映する処理の詳細な説明は後述する。
次に、ステップＳ５において、上記スライダ１５の現在位置がメモリ６２ｃに格納される。
【００５０】
なお、ステップＳ３において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が格納されていないと判別された場合には、ステップＳ５に移行し、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が反映されない状態で、上記スライダ１５の現在位置が上記メモリ６２ｃへ格納される。上記ステップＳ３〜上記ステップＳ５までの処理が、現在位置確定処理である。
【００５１】
次に、ステップＳ６に移行して、コントローラ６５からのコマンドが有るか否かが判別される。コマンドがあると判別された場合には、ステップＳ７に移行する。これに対して、ステップＳ６において、コントローラ６５からコマンドがなかったと判別された場合にはステップＳ１に戻る。
【００５２】
上記ステップＳ７では、コマンド処理が行われる。このコマンド処理について、図６（ｂ）のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップＳ８において、コマンドが「エンコーダカウントオフセット格納コマンド」であるか否かが判別される。コマンドが「エンコーダカウントオフセット格納コマンド」であると判別された場合にはステップＳ９に移行し、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）を上記ＥＥＰＲＯＭ６４に格納する。
次に、ステップＳ１０に移行し、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）を用いて、計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出処理を行う。この、計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出処理については後述する。
上記ステップＳ１０の処理の後は、コマンド処理を終了し、再びステップＳ１に戻る。
【００５３】
一方、ステップＳ８において、コマンドが「エンコーダカウントオフセット格納コマンド」でないと判別された場合には、ステップＳ１１に移行し、コマンドが「現在位置要求コマンド」であるか否かが判別される。コマンドが「現在位置要求コマンド」であると判別された場合にはステップＳ１２に移行し、上記メモリ６２ｃに格納された上記スライダ１５の現在位置をコントローラ６５に送信する。
なお、コントローラ６５は、入力したスライダ１５の現在位置に関する情報と、図示しないボールねじ軸の螺旋溝のピッチから、上記スライダ１５の絶対位置を算出する。
上記ステップＳ１２の処理の後は、コマンド処理を終了し、再びステップＳ１に戻る。
【００５４】
また、ステップＳ１１において、コマンドが「現在位置要求コマンド」ではないと判別された場合には、他のコマンドの処理が行われる。
【００５５】
次に、既に述べた、ステップＳ４の現在位置にＯＳＥＣを反映する処理について、図７（ａ）を参照しながら詳細に説明する。
まず、ステップＳ１３において、計測範囲上限値より現在位置の方が大きいか否か判別する。上記計測範囲上限値よりも現在位置の方が大きいと判別された場合は、ステップＳ１４に移行し、現在位置から機械式エンコーダ３１で計測可能な最大のパルス数「４４１６００」を減算して、現在位置を確定する。
これをより具体的に説明すると、図５（ｃ）の下段に示したように、エンコーダ計測範囲が−４４０２９９〜＋１３００とされた場合、現在位置が、例えば、＋１４００と算出された場合には、＋１４００から４４１６００を減算して−４４０２００と書き換えて、オフセットを考慮したエンコーダ計測範囲内の数値に書き換える。
その後、ステップＳ１５に移行する。
上記ステップＳ１３において、上記計測範囲上限値より、現在位置の方が大きいと判別されなかった場合は、上記ステップＳ１４はスキップされ、上記ステップＳ１５に移行する。
【００５６】
ステップＳ１５では、計測範囲下限値より、現在位置の方が小さいか否か判別する。上記計測範囲下限値よりも現在位置の方が小さいと判別された場合は、ステップＳ１６に移行し、現在位置に機械式エンコーダ３１で計測可能な最大のパルス数「４４１６００」を加算して、現在位置を確定する。
これをより具体的に説明すると、図５（ｃ）の上段に示したように、エンコーダ計測範囲が−１３００〜＋４４０２９９とされた場合、現在位置が−１４００と算出された場合には、−１４００に４４１６００を加算して＋４４０２００と書き換えて、オフセットを考慮したエンコーダ計測範囲内の数値に書き換える。
その後、処理を終了し、既に述べたステップＳ５へと移行する。
上記ステップＳ１５において、上記計測範囲下限値より、現在位置の方が小さいと判別されなかった場合は、上記ステップＳ１６はスキップされ、そのまま処理を終了し、上記ステップＳ５に移行する。
なお、上記ステップＳ１３において、上記計測範囲上限値より現在位置の方が大きいと判別されず、上記ステップＳ１５においても、上記計測範囲下限値より現在位置の方が小さいと判別されなかった場合は、現在位置を書き換える必要はなく、上記ステップＳ２で算出された現在位置がそのまま使用される。
【００５７】
次に、既に述べた、ステップＳ１０の計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出処理について、図７（ｂ）を参照しながら詳細に説明する。
まず、ステップＳ１７において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０より小さいか否かを判別する。エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０より小さい場合は、次のステップＳ１８に移行する。
このステップＳ１８では、計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出を行う。この場合は、上記計測範囲上限値は、既に述べた式（ＶＩ）によって算出され、上記計測範囲下限値は、既に述べた式（ＶＩＩ）によって算出される。
算出された上記計測範囲上限値と計測範囲下限値は、メモリ６２ｃに記憶され、次のステップＳ１９に移行する。
上記ステップＳ１７において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０より小さいと判別されなかった場合は、上記ステップＳ１８はスキップされて、上記ステップＳ１９に移行する。
【００５８】
次に上記ステップＳ１９において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０より大きいか否かを判別する。エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０より大きい場合は、次のステップＳ２０に移行する。
このステップＳ２０では、計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出を行う。この場合は、上記計測範囲上限値は、既に述べた式（ＩＩＩ）によって算出され、上記計測範囲下限値は、既に述べた式（ＩＶ）によって算出される。
算出された上記計測範囲上限値と計測範囲下限値は、メモリ６２ｃに記憶され、次のステップＳ２１に移行する。
上記ステップＳ１９において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０より大きいと判別されなかった場合は、上記ステップＳ２０はスキップされて、上記ステップＳ２１に移行する。
【００５９】
次に上記ステップＳ２１において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０か否かを判別する。エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０である場合は、次のステップＳ２２に移行する。
このステップＳ２２では、計測範囲上限値と計測範囲下限値の設定を行う。この場合は、上記計測範囲上限値は機械式エンコーダ３１の本来の計測範囲上限値である＋２２０７９９に設定され、上記計測範囲下限値は上記機械式エンコーダ３１の本来の計測範囲下限値である−２２０８００に設定される。すなわち、上記機械式エンコーダ３１の計測範囲のオフセットは行われないこととなる。
算出された上記計測範囲上限値と計測範囲下限値はメモリ６２ｃに記憶され、元の処理に戻り、最初のステップＳ１に移行する。
上記ステップＳ２１において、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）が０であると判別されなかった場合は、上記ステップＳ２２はスキップされて、元の処理に戻り、上記ステップＳ１に移行する。
【００６０】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、機械式エンコーダ３１に関して、任意に設定された原点に対して何れか一方又は他方に発生した無駄な計測領域を何れか他方又は一方にオフセットして有効利用することにより、スライダ１５の可動範囲に対する制限を緩和することができる。
また、エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）には予め設定されたマージンが含まれているので、オフセットが過剰になることはない。
また、上記エンコーダカウントオフセット（ＯＳＥＣ）の設定、エンコーダ計測範囲オフセットの算出、計測範囲上限値と計測範囲下限値の算出は、原点を設定した際、自動的に算出・設定されるようになっているため、使用者に煩雑な作業を強いることもない。
【００６１】
なお、本発明は前記一実施の形態に限定されない。
まず、機械式エンコーダの構成は図示したものに限定されず様々な構成が想定される。
また、図示した機械式エンコーダの場合にも、主動歯車、第１従動歯車、第２従動歯車の歯数は、互いに素となる組み合わせであれば良く、様々な歯数の組み合わせが考えられる。
また、従動歯車を３つ以上設置する場合も考えられる。この場合も、個々の主動歯車、従動歯車の歯数は、互いに素となるように設定される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、機械式エンコーダが搭載されたアクチュエータに係り、特に、上記機械式エンコーダに関して、任意に設定された原点に対して何れか一方又は他方に発生した無駄な計測領域を何れか他方又は一方にオフセットして有効利用することにより、可動範囲に対する制限を緩和させることができるように工夫したものに関し、例えば、スライダ上に対象物を載置して搬送するアクチュエータに好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１  アクチュエータ
３  ハウジング（固定部）
１５  スライダ（可動部）
３１  機械式エンコーダ
６１  ＣＰＵ
６２ａ  現在位置確定手段
６２ｂ  コマンド処理手段
【図１】
2016135064.tif 000003
【図２】
2016135064.tif 000004
【図３】
2016135064.tif 000005
【図４】
2016135064.tif 000006
【図５】
2016135064.tif 000007
【図６】
2016135064.tif 000008
【図７】
2016135064.tif 000009