(57)【要約】【課題】  構成の簡略化、装置のコンパクト化を図ることができるワイヤレス伝送方式とアクチュエータを提供すること。【解決手段】  データのサンプリング毎に同期信号を付与するワイヤレス伝送方式であり、それによって、高速応答性を実現することができる。又、エンコーダの信号をワイヤレスで伝送することを特徴とするアクチュエータであり、それによって、構成が簡略化され且つコンパクト化されたアクチュエータを実現することができる。【選択図】  図３
2009118644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データのサンプリング毎に同期信号を付与することを特徴とするワイヤレス伝送方式。
【請求項２】
請求項１記載のワイヤレス伝送方式において、
上記通信媒体が光であることを特徴とするワイヤレス伝送方式。
【請求項３】
請求項１記載のワイヤレス伝送方式において、
４ｐｐｍ符号を変調に用いることを特徴とするワイヤレス伝送方式。
【請求項４】
請求項３記載のワイヤレス伝送方式において、
４ｐｐｍ符号の特定の符号しか利用しない信号データ変調部があることを特徴とするワイヤレス伝送方式。
【請求項５】
請求項４記載のワイヤレス伝送方式において、
同期信号を８ビットに変調すると共に、３個の信号データを８ビットに変調することを特徴とするワイヤレス伝送方式。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載のワイヤレス伝送方式を用いたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
エンコーダの信号をワイヤレスで伝送することを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、例えば、精密位置決めシステムに用いるワイヤレス伝送方式とそのようなワイヤレス伝送方式を採用したアクチュエータに係り、特に、移動する検出ヘッドに接続されている信号線をなくすことにより、構成の簡略化と装置のコンパクト化を図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】
従来のアクチュエータは、例えば、図５に示すような構成になっている。まず、ハウジング１０１があり、このハウジング１０１の外側には駆動モータ１０３が設置されている。又、上記ハウジング１０１内にはボールネジ１０５が内装されていて、上記駆動モータ１０３の図示しない回転軸にカップリングを介して連結されている（駆動モータ１０３に直結されている場合もある）。このボールネジ１０５にはボールナット１０７が螺合・配置されている。上記ボールナット１０７にはスライダ１０９が固着されている。
【０００３】
上記駆動モータ１０３が回転することによりボールネジ１０５が回転・駆動され、それによって、その回転を規制されているボールナット１０７ひいてはスライダ１０９が、図５中左右方向に移動することになる。上記ハウジング１０１には上記スライダ１０９の移動をガイドするガイド部１１１、１１１を備えている。
【０００４】
通常、この種のアクチュエータの場合には、駆動モータ１０３に図示しない回転型のエンコーダを取り付けて、駆動モータ１０３の回転数や回転角度を検出し、それら検出信号に基づいてスライダ１０９の位置制御（セミクローズドループ制御）を行っている。しかしながら、その場合、ボールネジ１０５のバックラッシュ等に起因して、駆動モータ１０３の回転数とスライダ１０９の位置が高い精度で一致しているとは限らず、その結果、高精度位置決めには限界があった。
【０００５】
そこで、図５に示すように、リニアエンコーダが使用されている。すなわち、上記ガイド部１１１にはリニアスケール１１５が固定されている。一方、上記スライダ１０９にはセンサー部１１７が設置されている。又、上記センサー部１１７には信号線１１９が接続されている。この信号線１１９は上記センサー部１１７の移動に伴って屈曲しながら追従していくことになる
【０００６】
又、コントローラ１２１が設置されていて、このコントローラ１２１には上記センサー部１１７からの検出信号が信号線１１９及び信号線１２３を介して入力されるように構成されている。コントローラ１２１は入力した信号に基づいて駆動モータ１０３に動力線１２５を介して駆動モータ１０３の駆動電流を制御することによりこれを制御するものである。
この種のアクチュエータの構成を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００５−２６９８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、センサー部１１７がスライダ１０９に設置されているので、そのセンサー出力を取り出すために信号線１１９が必要となる。そして、その信号線１１９は上記センサー部１１７の移動に伴って屈曲・伸縮することになり、そのためのスペース、特に、横断面積上のスペースが必要となってしまう。その結果、アクチュエータとしてコンパクト化、特に、横断面積におけるコンパクト化が困難になってしまうという問題があった。
又、信号線１１９として屈曲性や耐久性に優れた高価なものが必要となり、その結果、コストが上昇してしまうという問題があった。
【０００８】
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、構成の簡略化、装置のコンパクト化を図ることができるワイヤレス伝送方式と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】
【０００９】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるワイヤレス伝送方式は、データのサンプリング毎に同期信号を付与することを特徴とするものである。
又、請求項２によるワイヤレス伝送方式は、請求項１記載のワイヤレス伝送方式において、上記通信媒体が光であることを特徴とするものである。
又、請求項３によるワイヤレス伝送方式は、請求項１記載のワイヤレス伝送方式において、４ｐｐｍ符号を変調に用いることを特徴とするものである。
又、請求項４によるワイヤレス伝送方式は、請求項３記載のワイヤレス伝送方式において、４ｐｐｍ符号の特定の符号しか利用しない信号データ変調部があることを特徴とするものである。
又、請求項５によるワイヤレス伝送方式は、請求項４記載のワイヤレス伝送方式において、同期信号を８ビットに変調すると共に、３個の信号データを８ビットに変調したことを特徴とするものである。
又、請求項６によるアクチュエータは、請求項１〜請求項５の何れかに記載のワイヤレス伝送方式を用いたことを特徴とするものである。
又、請求項７によるアクチュエータは、エンコーダの信号をワイヤレスで伝送することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように本願発明の請求項１によるワイヤレス伝送方式によると、データのサンプリング毎に同期信号を付与する構成になっているので、高速応答性を実現することができる。
又、請求項２によるワイヤレス伝送方式は、請求項１記載のワイヤレス伝送方式において、上記通信媒体が光であるので、電磁波ノイズに起因した信号伝送エラーをなくすことができる。
又、請求項３によるワイヤレス伝送方式は、請求項１記載のワイヤレス伝送方式において、４ｐｐｍ符号を変調に用いるようにしているので、より遠方まで光が届くことが必要であるアクチュエータに対しても十分にその機能を発揮するものである。
又、請求項４によるワイヤレス伝送方式は、請求項３記載のワイヤレス伝送方式において、４ｐｐｍ符号の特定の符号しか利用しない信号データ変調部があるので、同期信号（変調後）にその利用していない４ｐｐｍ符号を設定することで、同期信号をデータ信号と区別することが可能になり、誤認識なく正しく同期検出することができる。
又、請求項５によるワイヤレス伝送方式は、請求項４記載のワイヤレス伝送方式において、同期信号を８ビットに変調すると共に、３個の信号データを８ビットに変調した構成になっているので、この１６ビットの送信データをサンプリング毎に送信・受信することによって高速応答性を実現することができる。
又、請求項６によるアクチュエータは、請求項１〜請求項５の何れかに記載のワイヤレス伝送方式を用いた構成になっており、構成の簡略化とコンパクト化を図ることができる。
又、請求項７によるアクチュエータは、エンコーダの信号をワイヤレスで伝送する構成になっており、同様に、構成の簡略化とコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図４を参照して本発明の一実施の形態を説明する。まず、ハウジング１があり、このハウジング１の外側には駆動モータ３が設置されている。又、上記ハウジング１内にはボールネジ５が内装されていて、上記駆動モータ３の図示しない回転軸にカップリング（図示せず）を介して連結されている。
尚、上記ボールネジ５が上記駆動モータ３に直結のタイプもある。
上記ボールネジ５にはボールナット７が螺合・配置されている。上記ボールナット７にはスライダ９が固着されている。
【００１２】
そして、上記駆動モータ３が回転することによりボールネジ５が回転・駆動され、それによって、その回転を規制されているボールナット７ひいてはスライダ９が、図１中左右方向に移動することになる。上記ハウジング１には上記スライダ９の移動をガイドするガイド部１１、１１が設けられている。
【００１３】
又、上記構成をなすアクチュエータにおいてはリニアエンコーダ１３が使用されている。すなわち、上記ガイド部１１にはリニアスケール１５が固定されている。一方、上記スライダ９には検出ヘッド１７が設置されている。この検出ヘッド１７にはワイヤレス送信装置１９が設置されている。又、上記ハウジング１の図１中右端にはワイヤレス受信装置２１が設置されている。
【００１４】
又、アクチュエータに対して離間した場所にはコントローラ２３が設置されていて、このコントローラ２３には上記ワイヤレス受信装置２１からの検出信号が信号線２５を介して入力されるように構成されている。コントローラ２３は入力した信号に基づいて動力線２７を介して駆動モータ３に駆動電流を出力しこれを制御するものである。
【００１５】
上記ワイヤレス送信装置１９とワイヤレス受信装置２１は図２に示すような構成になっている。まず、上記ワイヤレス送信装置１９は、サンプリング・同期信号付与回路３１と、変調回路３３と、送信器３５とから構成されている。又、上記ワイヤレス受信装置２１は、受信器３７と、同期検出・データ抽出回路３９と、復調回路４１とから構成されている。
【００１６】
上記ワイヤレス送信装置１９とワイヤレス受信装置２１の構成についてさらに詳しく説明する。上記ワイヤレス送信装置１９のサンプリング同期信号付与回路１９によって送信データのサンプリングと同時に同期信号を送信データに付与して送るようにしている。上記データのサンプリングは４μｓｅｃ毎に行っている。このように、本実施の形態の場合には、デジタル信号の羅列による送信だけでは受信側が正しくデータを再生することは困難であるとの観点から、送信データのサンプリング毎に同期信号を送信データに付与して送るようにしている。又、上記ワイヤレス受信装置２１の同期検出・データ抽出回路３９によって、その付与された同期信号を検出してデータを抽出することによって正しいデータを再生受信するように構成している。
【００１７】
一般に、ワイヤレス伝送用の通信媒体としては電波が多く用いられている。ところが、アクチュエータ内では駆動モータ３等に起因する電磁ノイズが多く発生しており、電波では伝送エラーになる確率が高くなってしまう。そこで本実施の形態では通信媒体として「光」を用いるようにしている。このように、通信媒体として光を採用することにより電磁波ノイズに起因した伝送エラーの発生をなくすことができる。
尚、本実施の形態の場合には、送信器３５と受信器３７との間を光媒体を用いたワイヤレス伝送方式としているが、アクチュエータとコントローラ２３の間（信号線２５の部分）についても光媒体によるワイヤレス化が可能である。
【００１８】
因みに、通信媒体を光とするワイヤレス伝送方式では、赤外線を用いる通信がリモコンやパソコン周辺機器或いは携帯電話等において多く用いられており、トランシーバ（ＬＥＤ発光素子やフォトダイオード受光素子等で構成）等の部品も比較的安価で豊富にそろっている。したがって、それらの市販部品を用いてアクチュエータ用のワイヤレス送信装置１９とワイヤレス受信装置２１を構成することがコスト上大変有利である。
【００１９】
次に、上記ワイヤレス受信装置２１の変調回路３３による変調であるが、発光頻度の少ない「４ｐｐｍ符号」を用いたダイレクト変調方式を採用している。上記「４ｐｐｍ符号」とは４ビットの「０／１」デジタル符号の組み合わせであって、４ビット中に「１」が必ず１つだけ入っている符号を意味している。そのため、「１」を発光、「０」を消光とすれば、１／４の時間だけの発光で済むこととなり、より強い光を短時間の内に発光することができる。その結果、遠方まで光を到達させることが可能となる。本実施の形態におけるアクチュエータの場合には、より遠方まで（４ｍ〜５ｍ）光が届くことが必要となるが、そのような場合においても、上記発光頻度の少ない「４ｐｐｍ符号」を用いたダイレクト変調方式は好適である。又、４ビット中で「１」が必ず１つあるので、同期検出やエラー検出にも有利である。
【００２０】
次に、図３及び図４を参照して送信データ列（変調後のデータ）の一例を説明する。まず、図３に示すように、同期信号として「ｈｅａｄｅｒ（１）」及び「ｈｅａｄｅｒ（２）」の２つの４ｐｐｍ符号を使用する。又、エンコーダ信号としての「Ａ」、「Ｂ」、「Ｚ」を２つの４ｐｐｍ符号に割り当てるようにしている。すなわち４ｐｐｍ符号を用いて、同期信号を８ビット、３個のエンコーダ信号を８ビット、合計１６ビットの４ｐｐｍ変調データを構成している。この１６ビット送信データをサンプリング毎に送信・受信することによって高速応答性を得るようにしているものである。
【００２１】
又、本実施の形態では、市販の４Ｍｂｐｓのデータ伝送速度の送信器３５を用いているので、上記１６ビットの送信は４μｓｅｃ（４マイクロ秒）で行われる。又、サンプリングレートについても４μｓｅｃに設定しているので、４μｓｅｃ毎に上記１６ビットデータが送信・受信される。したがって、応答速度は４μｓｅｃとなる。そして、図１に示すようなアクチュエータにおいては、この４ｕｓｅｃの間に、例えは、速度１ｍ／ｓｅｃのスライダ９は４μｍしか動かず、よって、比較的高精度な位置決めが実現できることになる。
尚、さらに高速の応答速度を得るためにはさらに高速の送受信器（トランシーバ）を用いればよいことになる。
【００２２】
因みに、従来のワイヤレス伝送方式では高速応答性が悪いために高速移動可能なアクチュエータには適用できないという事情があった。例えば、高速の赤外線通信方式として知られている「ＩｒＳｉｍｐｌｅ」では、４Ｍｂｐｓの高速データ転送レートの時でも１回のデータ送信に４．２４８ｍｓｅｃ（プリアンブル：３２ｕｓｅｃ+スタートフラグ：４ｕｓｅｃ+データ２０５０ｂｙｔｅ：４１００ｕｓｅｃ＋ＣＲＣ：８ｕｓｅｃ+ストップフラグ：４ｕｓｅｃ+フレームインターバル：１００ｕｓｅｃ+α）も必要である。この４．２４８ｍｓｅｃの間に、例えば、速度１ｍ／ｓのスライダ９は４ｍｍも動いてしまうことになり、よって、このような低速応答では高精度な位置決めは実現できないものである。
尚、上記「ＩｒＳｉｍｐｌｅ」の構成を開示するものとして、例えば、特許文献２がある。
【特許文献２】特開２００７−２７４２１６号公報
【００２３】
次に、本実施の形態における４ｐｐｍデータ割り当ての一例を図４に示す。４ｐｐｍ符号は、（１）「１０００」、（２）「０１００」、（３）「００１０」、（４）「０００１」の４種類ある。これら４種類の４ｐｐｍ符号を用いて、同期信号「ｈｅａｄｅｒ（１）」及び「ｈｅａｄｅｒ（２）」を８ビットに変調すると共に、３個のエンコーダ信号「Ａ」、「Ｂ」、「Ｚ」を８ビットに変調することにより同期検出とデータ抽出を可能にしたものである。
【００２４】
以下、詳細に説明すると、エンコーダ信号「Ａ」、「Ｂ」の組合せは、図４中上段に示すように、４種類あり、これを既に説明した（１）〜（４）の４ｐｐｍ符号に割り当てる。エンコーダ信号「Ｚ」は、図４中中段に示すように、２種類しかないので、（１）〜（４）の４ｐｐｍ符号の内（２）と（３）のみを利用する。つまり、（１）と（４）については「Ｚ」信号では使用しない。一方、同期信号「ｈｅａｄｅｒ（１）」及び「ｈｅａｄｅｒ（２）」については、４ビットでは「Ａ」、「Ｂ」信号と区別できないので、８ビットを用いることとし、前の４ビットを「ｈｅａｄｅｒ（１）」、後の４ビットを「ｈｅａｄｅｒ（２）」としている。又、「Ｚ」信号には（１）と（４）を用いていないので、「ｈｅａｄｅｒ（２）」に（１）又は（４）を選び{本実施の形態では（４）を選択}、「ｈｅａｄｅｒ（１）」に「ｈｅａｄｅｒ（２）」と異なる種類を選択するものとする{本実施の形態では（２）を選択}。「ｈｅａｄｅｒ（１）」と「ｈｅａｄｅｒ（２）」が同じ種類だと信号「Ａ」、「Ｂ」を「ｈｅａｄｅｒ（２）」と誤認識するからである。つまり、４ｐｐｍ符号の特定の符号しか利用しない信号データ変調部を設け、同期信号（変調後）にその利用していない４ｐｐｍ符号を設定することによって、同期信号をデータ信号と区別することが可能になり、誤認識なく正しく同期検出することができるものである。
【００２５】
この４ｐｐｍ符号の割り当てにより、同期信号「ｈｅａｄｅｒ（１）」及び「ｈｅａｄｅｒ（２）」のデータ列と一致するデータ検出により同期を取ることができる。すなわち受信データにて（２）、（４）（０１０００００１）データ列を検出することにより同期をとることができる。又、検出された「ｈｅａｄｅｒ（１）」、「ｈｅａｄｅｒ（２）」の直後の４ビットが信号「Ａ」、「Ｂ」、さらに後の４ビットが信号「Ｚ」として抽出されることになる。
【００２６】
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、検出ヘッド１７には何ら信号線が接続されておらずワイヤレス化されているので、信号線の屈曲や伸縮のためのスペースが不要となり、アクチュエータとしてコンパクト化を図ることができるものである。
又、屈曲性や耐久性に優れた高価な信号線を必要とすることはないので、コスト的にも好都合である。
又、ワイヤレス化に際して光を伝送媒体として採用しているので、電磁波ノイズに起因した信号伝送エラーをなくすことができる。
又、赤外線を用いた市販の通信機器の使用が可能になるので必要な構成を安価に製造することができる。
又、発光頻度が少ない「４ｐｐｍ符号」を用いたダイレクト変調方式を採用しているので、より遠方まで光が届くことが必要であるアクチュエータに対しても十分にその機能を発揮するものである。
又、４ｐｐｍ符号の特定の符号しか利用しない信号データ変調部を設けることにより、同期信号（変調後）にその利用していない４ｐｐｍ符号を設定することで、同期信号をデータ信号と区別することが可能になり、誤認識なく正しく同期検出することができる。
又、同期信号を８ビットに変調すると共に３個のエンコーダ信号を８ビットに変調することにより同期検出とデータ抽出を可能にしたものである。
【００２７】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、アクチュエータとしての基本的な構成についてはこれを特に限定するものではなく、様々な構成のアクチュエータに適用可能である。
又、前記一実施の形態の場合には、スライダ９の送信器３５とハウジング１の端の受信器３７との間を光媒体を用いたワイヤレス伝送方式としているが、それに限定されるものではなく、例えば、アクチュエータとコントローラ２３の間（信号線２５の部分）についても光媒体によるワイヤレス化が可能である。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、例えば、精密位置決めシステムに用いるワイヤレス伝送方式とアクチュエータに係り、特に、ワイヤレス化を図ることにより構成の簡略化と装置のコンパクト化を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、コンパクト化を課題としているアクチュエータに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態を説明する図で、アクチュエータの全体の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、ワイヤレス送信装置とワイヤレス受信装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、同期信号とエンコーダ信号がどのような４ｐｐｍ符号によって表わされるかを示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、４ｐｐｍデータ割り当ての一例を示す図である。
【図５】従来例を示す図で、アクチュエータの全体の構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ハウジング
３  駆動モータ
５  ボールネジ
７  ボールナット
９  スライダ
１１  ガイド
１３  リニアエンコーダ
１５  リニアスケール
１７  検出ヘッド部
１９  ワイヤレス送信装置
２１  ワイヤレス受信装置
２３  コントローラ
３１  サンプリング・同期信号付与回路
３３  変調回路
３５  送信器
３７  受信器
３９  同期検出・データ抽出回路
４１  復調回路
【図１】
2009118644.tif 000003
【図２】
2009118644.tif 000004
【図３】
2009118644.tif 000005
【図４】
2009118644.tif 000006
【図５】
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