特許 5864211 直線運動案内機構付アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5864211

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月17日

(54)【発明の名称】直線運動案内機構付アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/21 20160101AFI20160204BHJP

   G01D 5/244 20060101ALI20160204BHJP

   H02K 7/06 20060101ALI20160204BHJP

【ＦＩ】

   H02K11/00 C

   G01D5/244 A

   H02K7/06 A

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-234194(P2011-234194)

(22)【出願日】2011年10月25日

(65)【公開番号】特開2013-93964(P2013-93964A)

(43)【公開日】2013年5月16日

【審査請求日】2014年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112140

【弁理士】

【氏名又は名称】塩島 利之

(72)【発明者】

【氏名】山中 修平

(72)【発明者】

【氏名】久瀬 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】中山 秀矢

【審査官】 神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０３８７５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１９１７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２７１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７１１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２８９７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１２３７７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ７／０６

Ｈ０２Ｋ １１／００

Ｇ０１Ｄ ５／２４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に伸びるスプライン溝を有する軸と、
前記軸が軸線方向に直線運動するのを案内するスプラインナットと、
モータのロータ部が設けられると共に、前記スプラインナットと一緒に回転する中空のロータと、
モータのステータ部が設けられるハウジングと、
前記ハウジングの軸線方向の端部に設けられ、前記中空のロータが軸線の回りを回転するのを案内する軸受と、を備え、
前記モータが前記ロータを軸線の回りに回転させることによって、前記軸が軸線の回りを回転する直線運動案内機構付アクチュエータにおいて、
前記ロータの、前記軸受に支持される軸線方向の端部を、前記ハウジングの内側から外側に向かって前記軸受から軸線方向に突出させ、
センサによって、前記軸受から突出する前記ロータの端部の回転位置を検出することを可能とし、
前記ロータの端部の周囲の一部のみが軸線方向に突出し、
前記ハウジングには、前記ロータ部のマグネットの磁界の方向又は大きさを計測する磁気センサが設けられ、
前記磁気センサの出力信号を利用することによって、前記ロータの回転に伴いπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号を得ることができ、
前記磁気センサの出力信号及び前記センサとしての近接センサ又はリミットスイッチの出力信号を利用することによって、前記ロータの１回転で１回だけＺ相信号を得ることができる直線運動案内機構付アクチュエータ。

【請求項2】

軸線方向に伸びるスプライン溝を有する軸と、
前記軸が軸線方向に直線運動するのを案内するスプラインナットと、
モータのロータ部が設けられると共に、前記スプラインナットと一緒に回転する中空のロータと、
モータのステータ部が設けられるハウジングと、
前記ハウジングの軸線方向の端部に設けられ、前記中空のロータが軸線の回りを回転するのを案内する軸受と、を備え、
前記モータが前記ロータを軸線の回りに回転させることによって、前記軸が軸線の回りを回転する直線運動案内機構付アクチュエータにおいて、
前記ロータの、前記軸受に支持される軸線方向の端部を、前記ハウジングの内側から外側に向かって前記軸受から軸線方向に突出させ、
センサによって、前記軸受から突出する前記ロータの端部の回転位置を検出することを可能とし、
前記ロータは、前記スプラインナットの外周面の少なくとも一部を包むキャップを備え、
前記ロータの端部は、前記キャップに形成され、
前記ロータの端部の周囲の一部のみが軸線方向に突出し、
前記ハウジングには、前記ロータ部のマグネットの磁界の方向又は大きさを計測する磁気センサが設けられ、
前記磁気センサの出力信号を利用することによって、前記ロータの回転に伴いπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号を得ることができ、
前記磁気センサの出力信号及び前記センサとしての近接センサ又はリミットスイッチの出力信号を利用することによって、前記ロータの１回転で１回だけＺ相信号を得ることができる直線運動案内機構付アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸を直線運動可能に案内すると共に、当該軸を軸線の回りに回転させる直線運動案内機構付アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、基板に電子部品を実装するチップマウンタのヘッド軸には、吸着パッドをＺ軸方向に移動させ、かつ吸着パッドをＺ軸の回りのθ方向に回転させる直線・回転複合アクチュエータ（言い換えればＺ・θアクチュエータ）が組み込まれる。吸着パッドをＺ軸方向へ移動させることによって、基板の表面に電子部品を載せることが可能になり、吸着パッドをθ方向へ回転させることによって、電子部品の回転位置を位置決めすることが可能になる。この種の直線・回転複合アクチュエータは、チップマウンタだけでなく、移動体をＺ軸方向へ移動させかつθ方向に回転させるロボットに広く利用されている。

【0003】

直線・回転複合アクチュエータは、軸を直線運動させるリニアモータと、軸を直線運動可能に回転させる回転モータ（以降、直線運動案内機構付アクチュエータという）とを組み合わせることで構成される（特許文献１参照）。直線運動案内機構付アクチュエータは、軸をスプラインナットで直線運動可能に支持すると共に、スプラインナットを回転させることによって当該軸を軸線の回りにθ方向に回転させる。直線運動可能な軸にはリニアモータが直列又は並列に連結される。リニアモータを作動させることによって、軸をＺ軸方向に移動させることができる。

【0004】

直線運動案内機構付アクチュエータの軸の一端には、吸着パッド等の移動体が取り付けられる。移動体の回転位置をθ方向に位置決めするためには、軸の回転位置をセンサによって検出する必要がある。従来の直線運動案内機構付アクチュエータにあっては、ハウジングにロータのマグネットの磁界を計測する磁気センサを設け、磁気センサからロータの回転に伴ってπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号を得ることによって、ロータの回転角度を検出していた。軸の回転角度とロータの回転角度は一致するので、ロータの回転角度を検出することによって軸の回転角度を検出することが可能になる。なお、移動体のＺ軸方向の位置決めはリニモータ側にリニアエンコーダを設けることによってなされていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１０／０３８５７０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、直線運動案内機構付アクチュエータの小型化の観点から、またセンサの取り付け易さの観点からセンサを直線運動案内機構付アクチュエータのハウジングの軸線方向の端部に設けることが要請されている。

【0007】

しかし、この要請からハウジングの軸線方向の端部にセンサを設けると、ハウジングの端部のセンサで軸の回転位置を検出する必要がある。直線運動案内機構付アクチュエータの軸は軸線方向にストロークするので、センサと協働するスケールの長さを軸のストローク以上に長くしなければならず、スケールが長くなるという新たな課題が生ずる。

【0008】

そこで、本発明は、ハウジングの軸線方向の端部に軸の回転位置を検出するセンサを設けることができ、また軸のストローク以上にスケールが長くなるのを防止できる直線運動案内機構付アクチュエータ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】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、軸線方向に伸びるスプライン溝を有する軸と、前記軸が軸線方向に直線運動するのを案内するスプラインナットと、モータのロータ部が設けられると共に、前記スプラインナットと一緒に回転する中空のロータと、モータのステータ部が設けられるハウジングと、前記ハウジングの軸線方向の端部に設けられ、前記中空のロータが軸線の回りを回転するのを案内する軸受と、を備え、前記モータが前記ロータを軸線の回りに回転させることによって、前記軸が軸線の回りを回転する直線運動案内機構付アクチュエータにおいて、前記ロータの、前記軸受に支持される軸線方向の端部を、前記ハウジングの内側から外側に向かって前記軸受から軸線方向に突出させ、 センサによって、前記軸受から突出する前記ロータの端部の回転位置を検出することを可能とし、前記ロータの端部の周囲の一部のみが軸線方向に突出し、前記ハウジングには、前記ロータ部のマグネットの磁界の方向又は大きさを計測する磁気センサが設けられ、前記磁気センサの出力信号を利用することによって、前記ロータの回転に伴いπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号を得ることができ、前記磁気センサの出力信号及び前記センサとしての近接センサ又はリミットスイッチの出力信号を利用することによって、前記ロータの１回転で１回だけＺ相信号を得ることができる直線運動案内機構付アクチュエータである。
本発明の他の態様は、軸線方向に伸びるスプライン溝を有する軸と、前記軸が軸線方向に直線運動するのを案内するスプラインナットと、モータのロータ部が設けられると共に、前記スプラインナットと一緒に回転する中空のロータと、モータのステータ部が設けられるハウジングと、前記ハウジングの軸線方向の端部に設けられ、前記中空のロータが軸線の回りを回転するのを案内する軸受と、を備え、前記モータが前記ロータを軸線の回りに回転させることによって、前記軸が軸線の回りを回転する直線運動案内機構付アクチュエータにおいて、前記ロータの、前記軸受に支持される軸線方向の端部を、前記ハウジングの内側から外側に向かって前記軸受から軸線方向に突出させ、センサによって、前記軸受から突出する前記ロータの端部の回転位置を検出することを可能とし、前記ロータは、前記スプラインナットの外周面の少なくとも一部を包むキャップを備え、前記ロータの端部は、前記キャップに形成され、前記ロータの端部の周囲の一部のみが軸線方向に突出し、前記ハウジングには、前記ロータ部のマグネットの磁界の方向又は大きさを計測する磁気センサが設けられ、前記磁気センサの出力信号を利用することによって、前記ロータの回転に伴いπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号を得ることができ、前記磁気センサの出力信号及び前記センサとしての近接センサ又はリミットスイッチの出力信号を利用することによって、前記ロータの１回転で１回だけＺ相信号を得ることができる直線運動案内機構付アクチュエータである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ロータの端部をハウジングの軸線方向の端部に設けられる軸受から軸線方向に突出させ、ロータの端部の回転位置を検出するようにしたので、ハウジングの軸線方向の端部に軸の回転位置を検出するセンサを設けることができる。また軸のストローク以上にスケールが長くなるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第一の実施形態における直線運動案内機構付アクチュエータの軸線に沿った断面図

【図2】直線運動案内機構付アクチュエータのロータの平面図

【図3】ロータ部の斜視図

【図4】ロータ部の断面図

【図5】第一のキャップの斜視図

【図6】図１のVI部拡大図

【図7】スプインナットの斜視図（一部断面図を含む）

【図8】回転モータの制御装置の構成図

【図9】インターポレータの構成図

【図10】ルックアップテーブルメモリのメモリ構成図

【図11】本発明の第二の実施形態における直線運動案内機構付アクチュエータの軸線に沿った断面図

【図12】本発明の第二の実施形態における直線運動案内機構付アクチュエータの一部拡大断面図

【発明を実施するための形態】

【0012】

添付図面に基づいて本発明の第一の実施形態における直線運動案内機構付アクチュエータを詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施形態における直線運動案内機構付アクチュエータの軸１の軸線に沿った断面図を示す。この直線運動案内機構付アクチュエータは、軸１を直線運動可能に案内すると共に、当該軸１を軸線の回りに回転させる。軸１の一端には、図示しないリニアモータ等が接続される。軸１の軸線方向の移動量は図示しないリニアモータ等によって制御される。

【0013】

直線運動案内機構付アクチュエータの全体の構成は以下のとおりである。ハウジング２の軸線方向の中央には、ステータ部３及びロータ部８を備える回転モータ５が配置される。回転モータ５のステータ部３はコイル６を備え、ハウジング２に結合される。

【0014】

回転モータ５の中空のロータ部８はマグネット７を備える。ロータ部８の左右方向の両端部には、スプラインナット１２ａ，１２ｂを包む第一及び第二のキャップ１０，９が一体的に結合される。ロータ４は、ロータ部８、一対の第一及び第二のキャップ１０，９によって構成される。中空のロータ４の回転運動は、一対のスプラインナット１２ａ，１２ｂの外側でハウジング２の左右方向の両端部に設けられる一対の軸受１４ａ，１４ｂによって案内される。なお、実際には軸１は垂直方向に配置されることが多いが、説明の便宜上、軸１を水平方向に配置したと仮定し、水平方向を左右方向と定義する。

【0015】

左右一対のスプラインナット１２ａ，１２ｂには、軸１が軸線方向に直線運動可能に嵌められる。軸１の直線運動は一対のスプラインナット１２ａ，１２ｂによって案内される。

【0016】

回転モータ５が中空のロータ４を回転させると、中空のロータ４と一体化されたスプラインナット１２ａ，１２ｂが軸線の回りを中空のロータ４と一緒に回転する。スプラインナット１２ａ，１２ｂが回転すると、スプラインナット１２ａ，１２ｂに回転不能に係合する軸１が軸線の回りを回転する。スプラインナット１２ａ，１２ｂは軸１が軸線方向に直線運動するのを許容するので、軸１は直線運動可能な状態で軸線の回りを回転する。なお、中空のロータ４とスプラインナット１２ａ，１２ｂとは軸線の回りを一緒に回転すればよく、中空のロータ４に対してスプラインナット１２ａ，１２ｂが軸線方向に直線運動できるようにしてもよい。

【0017】

直線運動案内機構付アクチュエータの各部の詳細な構成は以下のとおりである。軸１は中空に形成される。軸１の外周面には軸線方向に伸びる複数本のスプライン溝１ａ（図７参照）が形成される。軸１のスプライン溝１ａには、スプラインナット１２ａ，１２ｂに組み込まれる転動体としての多数のボールがスプライン溝１ａに沿って転がり運動可能に嵌まる。軸１とスプラインナット１２ａ，１２ｂとは軸線の回りを回転不能に係合していて、スプラインナット１２ａ，１２ｂの回転に伴って軸１が軸線の回りを回転するようになっている。軸１の長手方向の両端部はハウジング２から突出する。軸１の一端部には吸着パッド、図示しない工具等の移動体が取り付けられ、軸１の他端部には図示しないリニアモータ等が連結される。

【0018】

ハウジング２は細長い直方体形状に形成される。ハウジング２の内部には軸線方向に細長い円筒状の空間が形成される。ハウジング２の空間の長さ方向の中央には回転モータ５が収容される。回転モータ５は中空モータである。ハウジング２には回転モータ５のステータ部３が結合される。ステータ部３は、ロータ部８の多数のマグネットに磁気的なすきまを空けて対向する円筒形状のヨークと、ヨークから半径方向の内側に突出する多数のコア２１と、多数のコア２１に巻かれる多数のコイル６と、を備える。コイル６はＵ，Ｖ，Ｗ相からなる三相コイルから構成される。コイル６に三相交流電流を流すと、ステータ部３に回転磁界が発生し、ステータ部３の回転磁界とマグネット７の磁界との相互作用によってロータ４が回転する。

【0019】

図１に示すように、ハウジング２の長さ方向の両端部には、中空のロータ４が回転するのを案内する一対の軸受１４ａ，１４ｂが設けられる。一対の軸受は、一対のスプラインナット１２ａ，１２ｂの軸線方向の外側に配置される。軸受１４ａ，１４ｂは、内輪、外輪、及び内輪と外輪との間に介在される転動体としてボールを備える。軸受をハウジング２に軸線方向に位置決めできるように、軸受１４ａ，１４ｂの外輪にはフランジが形成される。

【0020】

図２に示すように、ロータ４は、多数のマグネットが設けられる中央の円筒状のロータ部８と、ロータ部８の左右の両端部に結合される一対の第二のキャップ９と、一対の第二のキャップ９の左右の外側に結合される一対の第一のキャップ１０と、を備える。ロータ部８に結合される第一のキャップ１０及び第二のキャップ９はスプラインナット１２ａ，１２ｂを包む。ロータ部８を挟んで左右に配置される一対のスプラインナット１２ａ，１２ｂ並びに一対の第一及び第二のキャップ１０，９は左右対称である。

【0021】

図３はロータ部８の斜視図を示す。ロータ部８は円筒形状に形成される。ロータ部８には軸線方向の両端部を除いてロータ部８の軸線方向に細長い複数の（例えば８個の）マグネット７が貼り付けられる。ロータ部８の両端部には、ロータ部８に対して第二のキャップ９を回転方向に位置決めするための基準凹部８ａが形成される。第一のキャップ１０と第二のキャップ９とは回転方向に位置決めされているので、ロータ部８と第一のキャップ１０とが回転方向に位置決めされている。詳しくは後述するが、ロータ部８のマグネット７と第一のキャップ１０のセンサードグ１０ｃ−２（図５参照）の両方を利用してＺ相信号を出力するので、ロータ部８と第一のキャップ１０を回転方向に位置決めする必要がある。

【0022】

図４のロータ部８の断面図に示すように、ロータ部本体８ｂの外周面には周方向に交互にＮ極及びＳ極が形成されるように多数のマグネット７が貼り付けられる。マグネット７は、半径方向に着磁、すなわち外周側がＮ極及びＳ極の一方に着磁され、内周側がＮ極及びＳ極の他方に着磁される。

【0023】

図１に示すように、マグネット７の軸線方向の端部はステータ部３から軸線方向に突出している。ハウジング２のステータ部３の近傍には、マグネット７のステータ部３から突出した部分の磁界を計測する磁気センサ２６が設けられる。磁気センサ２６は、ロータ部８のマグネット７の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）又は磁界の大きさを計測する磁気抵抗素子を有する。ロータ部８のマグネット７をスケールとして利用し、π／２だけ位相がずれた正弦波状及び余弦波状の電圧信号を出力する。マグネット７からいえば、マグネット７はロータ４を回転させるためのトルクを発生させる駆動用のマグネットとして機能すると共に、ロータ４の回転角度を検出するためのスケールとして機能する。

【0024】

ロータ４の第一のキャップ１０は、スプラインナット１２ｂを囲む筒状の周壁部１０ａ、この周壁部１０ａの一端を塞ぐ底壁部１０ｂ、及び底壁部１０ｂから周壁部１０ａとは反対側に突出し、周壁部１０ａよりも小径の筒状の突出部１０ｃを有する。ロータ４の端部となる突出部１０ｃが軸受１４ａ，１４ｂに回転可能に支持される。突出部１０ｃは、ハウジング２の内側から外側に向かって軸受１４ａ，１４ｂから軸線方向に突出するセンサードグ１０ｃ−２を有する。図５の斜視図に示すように、突出部１０ｃの周囲の一部のみが軸線方向に突出してセンサードグ１０ｃ−２を構成する。

【0025】

突出部１０ｃは、軸受１４ａ，１４ｂから外側に円筒状に突出するガイド部１０ｃ−１と、センサードグ１０ｃ−２と、を有する。ガイド部１０ｃ−１は突出部１０ｃの軸受１４ａ，１４ｂに支持される部分よりも外径が僅かに小さく設定される。ガイド部１０ｃ−１は、軸受１４ａ，１４ｂを第一のキャップ１０に挿入するときに軸受１４ａ，１４ｂを案内する機能を持つ。センサードグ１０ｃ−２は、ガイド部１０ｃ−１の周囲の一部から軸線方向に突出する。センサードグ１０ｃ−２の断面形状は円弧であり、円弧の中心角は３６０°／マグネットの磁極の極数以下、この実施形態では３６０°／８極（４極対））＝４５°以下に設定される。

【0026】

図６に示すように、センサードグ１０ｃ−２の回転位置はセンサとしての近接センサ２７によって検出される。近接センサ２７はハウジング２の軸線方向の端部にブラケット２８等の取付け部材を介して取り付けられる。センサードグ１０ｃ−２にはスケールは取り付けられていない。近接センサ２７はセンサードグ１０ｃ−２が近づくと、センサードグ１０ｃ−２に非接触でセンサードグ１０ｃ−２の有無を検出する。近接センサ２７はハウジング２の軸線方向の端部に設けられる。なお、近接センサ２７の替わりにリミットスイッチを用いることも可能である。

【0027】

図１に示すように、第一のキャップ１０の周壁部１０ａ内には、スプラインナット１２ａ，１２ｂ及びシール３１ａ，３１ｂが収容される。樹脂製のシール３１ａ，３１ｂはスプラインナット１２ａ，１２ｂ内に異物が浸入するのを防止する。周壁部１０ａにスプラインナット１２ａ，１２ｂ及びシール３１ａ，３１ｂを収納した後、スプラインナット１２ａ，１２ｂは接着剤によって周壁部１０ａに固定される。周壁部１０ａには周方向に均等間隔を空けて複数の貫通孔３２が半径方向に空けられる（図５参照）。周壁部１０ａの外側から貫通孔３２を介して内側に接着剤が注入される。スプラインナット１２ａ，１２ｂの外周面には周方向に伸びる溝３３が形成される（図７参照）。この溝３３は周壁部１０ａの貫通孔３２に繋がっていて、接着剤がスプラインナット１２ａ，１２ｂの周囲に行き渡る。

【0028】

周壁部１０ａと突出部１０ｃを繋ぐ底壁部１０ｂは円環状に形成される。底壁部１０ｂと突出部との間には軸受１４ａ，１４ｂの内輪に突き当てられる肩部１０ｂ−１が形成される。肩部１０ｂ−１を一対の軸受１４ａ，１４ｂの内輪に突き当てることによって、一対の軸受１４ａ，１４ｂ間にロータ４が位置決めされる。

【0029】

第二のキャップ９は蓋のようにスプラインナット１２ｂが収容された第一のキャップ１０に嵌められる。第二のキャップ９は、第一のキャップ１０の周壁部１０ａの内側に嵌まる嵌合凸部９ａと、第一のキャップ１０の周壁部１０ａの軸線方向の端面に突き当てられる突当て部９ｂと、ロータ部８が嵌められる嵌合凹部９ｃを備える。上述したように、ロータ部８と第二のキャップ９とは回転方向に位置決めされている。

【0030】

図７はスプラインナット１２ａ，１２ｂ及び軸１の斜視図（一部スプラインナット１２ａ，１２ｂの断面図）を示す。軸１の外周面には、長手方向に伸びるスプライン溝１ａが形成される。スプラインナット１２ａ，１２ｂには、軸１のスプライン溝に対向する転動体転走溝３４を含む循環路が形成される。

【0031】

スプラインナット１２ａ，１２ｂは、中央の円筒状のナット本体３５と、ナット本体３５の軸線方向の両端部に設けられる一対の蓋部材３６を備える。ナット本体３５には、上記転動体転走溝３４及び上記転動体転走溝３４と平行な無負荷戻し路３７が形成される。蓋部材３６には転動体転走溝３４と無負荷戻し路３７とを接続するＵ字状の方転換路が形成される。転動体転走溝３４、無負荷戻し路３７及び一対の方向転換路によってサーキット状の循環路が形成される。循環路には転動体として多数のボール３８が配列される。スプラインナット１２ａ，１２ｂに対して軸１が軸線方向に直線運動すると、多数のボール３８が軸１とスプラインナット１２ａ，１２ｂとの間を転がると共に、循環路を循環する。

【0032】

上記直線運動案内機構付アクチュエータの組み立て方法は下記のとおりである。まず図２に示すように、中空のロータ４のロータ部８の軸線方向の両端部に第二のキャップ９を嵌め合う。次に、第一のキャップ１０にスプラインナット１２ａ，１２ｂを収容した状態で、第二のキャップ９の嵌合凸部９ａに第一のキャップ１０の周壁部１０ａを嵌め合う。ロータ４にスプラインナット１２ａ，１２ｂを結合・一体化させた後、スプラインナット１２ａ，１２ｂに軸１を通す。

【0033】

次に、図１に示すように、ハウジング２に回転モータ５のステータ部３を結合する。ハウジング２の中空空間に組み立てたロータ４及び軸１を挿入し、ハウジング２の軸線方向の両端部に軸受１４ａ，１４ｂを嵌め込む。軸受１４ａ，１４ｂは第一のキャップ１０の外側に嵌められる。最後に軸受１４ａ，１４ｂが脱落しないようにハウジング２の両端部に軸受１４ａ，１４ｂを押さえる蓋４０ａ，４０ｂを取り付ける。

【0034】

図８は直線運動案内機構付きアクチュエータの制御装置の構成図を示す。制御装置５１は、回転モータ５を制御するのに適した形態をした電力を供給するＰＷＭインバータ(PWM:Pulse Width Modulation)などの電力変換器５３と、ロータ４の磁界を計測する磁気センサ２６が出力する信号を内挿処理するインターポレータ５４と、指令器５５からの情報により電力変換器５３を制御する制御器５２と、を備える。近接センサ２７のオン信号は制御器５２に入力される。制御器５２は、ロータ４の回転位置が指令器５５からの指令値に一致するように回転モータ５を制御する。

【0035】

磁気センサ２６は、ロータ４の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出し、π／２位相がずれた正弦波状及び余弦波状の電圧信号を出力する。磁気センサ２６が出力する電圧信号は、インターポレータ５４に出力される。インターポレータ５４は、正弦波状及び余弦波状の電圧信号に基づいて、ロータ４の角度情報を算出する。

【0036】

図９は、インターポレータ５４の構成図を示す。磁気センサ２６が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号は、インターポレータ５４に取り込まれる。インターポレータ５４は、９０°位相が異なる正弦波状信号及び余弦波状信号にディジタル的な内挿処理を加えて高分解能の位相角データを出力する。ロータ４のマグネット７を磁気スケールとして利用するにあたり、磁気センサ２６が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号を細分化し、分解能を上げる必要がある。ロータ４のマグネット７の磁極ピッチは磁気スケールの磁極ピッチよりも粗いからである。９０°位相が異なる正弦波状信号及び余弦波状信号それぞれは、Ａ／Ｄ変換器６１，６２に入力される。Ａ／Ｄ変換器６１，６２は、正弦波状信号及び余弦波状信号それぞれを所定の周期でディジタルデータＤＡ，ＤＢにサンプリングする。信号処理部６３は、ディジタルデータＤＡ，ＤＢからパルス状のＡ相信号、Ｂ相信号を出力する。

【0037】

信号処理部６３の信号処理方法は下記のとおりである。図１０に示すように、予めルックアップテーブルメモリ６４には、逆正接関数（ＴＡＮ^-1）を用いた数１に基づいて作成されたルックアップテーブルデータが記録されている。
（数１）
ｕ＝ＴＡＮ^-1（ＤＢ／ＤＡ）

【0038】

図１０には、８ビット×８ビットのアドレス空間に１周期１０００分割の位相角データを持たせたルックアップテーブルメモリのメモリ構成が示されている。信号処理部６３は、ディジタルデータＤＡ，ＤＢをそれぞれｘ，ｙアドレスとしてルックアップテーブルデータを検索し、ｘ，ｙアドレスに対応した位相角データｕを得る。これにより、１波長（０から２πまでの区間）内を分割・内挿することが可能になる。なお、ルックアップテーブルメモリを用いる替わりに、ｕ＝ＴＡＮ^-1（ＤＢ／ＤＡ）の演算をして、位相角データｕを算出することにより、１波長（０から２πまでの区間）内を分割・内挿してもよい。

【0039】

図９に示す信号処理部６３は、位相角データｕからパルス状のＡ相信号、Ｂ相信号を出力する。また、信号処理部６３は、磁気センサ２６が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号のゼロクロスを利用してＺ相信号を出力する。Ｚ相信号は、回転モータのロータ部８の極数と等しい個数出力される。例えば、マグネット７の極数が８極だと８個のＺ相信号が出力される。しかし、軸１の回転位置を位置決めするためには、ロータ４の１回転で１回だけＺ相信号を得る必要がある。磁気センサ２６からロータ４の１回転で１回だけＺ相信号（ゼロ信号とも呼ばれる）を得ようとすると、１周に１個だけＺ相信号を出力するスケールが別個に必要になってしまう。そこで、既に得られた８個のＺ相信号のうちの一つを特定することとする。８個のＺ相信号のうちの一つを特定し、ロータ４の１回転で１回だけＺ相信号を得るために、ハウジング２の端部に設けられる近接センサ２７の出力信号を付加的に利用する。

【0040】

図８に示す制御器５２は、インターポレータ５４から入力される８つのＺ相信号のうち、近接センサ２７が同時にオン信号を出力するときのＺ相信号を特定する。そして、インターポレータ５４から入力されるＡ、Ｂ２相信号、及び特定したＺ相信号に基づいて、回転モータ５の回転位置を知り、回転モータ５の回転位置が指令値に一致するように電力変換器５３を制御する。

【0041】

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0042】

ロータ４の端部をハウジング２の軸線方向の端部に設けられる軸受１４ａ，１４ｂから軸線方向に突出させ、ロータ４の端部の回転位置を検出するようにしたので、ハウジング２の軸線方向の端部に軸１の回転位置を検出する近接センサ２７を設けることができる。また、軸１のストローク以上にスケールが長くなるのを防止できる。

【0043】

軸１から突出するセンサードグ１０ｃ−２（ロータ４の端部）をスプラインナット１２ａ，１２ｂを包む第一のキャップ１０に形成したので、直線運動案内機構付きアクチュエータをコンパクトにすることができる。

【0044】

第一のキャップ１０のセンサードグ１０ｃ−２を周囲の一部から軸線方向に突出するように形成し、近接センサ２７でセンサードグ１０ｃ−２を検出するようにしたので、ロータ４の１回転に１回だけ出力信号を容易に出力することができる。

【0045】

磁気センサ２６と近接センサ２７とを併用することで、ロータ４の１回転に１回だけのＺ相信号を特定することができる。

【0046】

図１１は本発明の第二の実施形態における直線運動案内機構付きアクチュエータを示す。軸１、ハウジング２、回転モータ５、一対のスプラインナット１２ａ，１２ｂ、一対の軸受１４ａ，１４ｂ，ロータ４を構成するロータ部８、第二のキャップ９の構成は上記第一の実施形態の直線運動案内機構付きアクチュエータと同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。

【0047】

この実施形態では、上記第一の実施形態と異なりロータ４の端部としての第一のキャップ７０の円筒状の突出部７０ｃの周囲の全周を軸受１４ａ，１４ｂから軸線方向に突出させている。図１２の拡大断面図に示すように、第一のキャップ７０の突出部７０ｃには、全周に渡ってリング状の磁気スケール７２が取り付けられる。磁気スケール７２の目盛りは、Ａ，Ｂ２相信号を出力するための目盛りと、Ｚ相信号を出力するための目盛りと、を備える。磁気スケール７２の磁界はロータリーエンコーダ７３によって計測される。ロータリーエンコーダ７３は、ハウジング２の軸線方向の端部に取り付けられる。ハウジング２の軸線方向の端部には、ロータリーエンコーダ７３が収容される蓋部７４が取り付けられる（図１１参照）。ロータリーエンコーダ７３の出力信号を信号処理することによって、ロータ４の回転に伴いπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号、及びロータ４の１回転で１回だけＺ相信号を得ることができる。なお、ロータリーエンコーダ７３には光学式のものを用いてもよい。

【0048】

本実施形態によれば、ロータ４の回転に伴ってπ／２だけ位相がずれたＡ，Ｂ２相信号、及びロータ４の１回転で１回だけＺ相信号を得ることができる。第一の実施形態の直線運動案内機構付きアクチュエータと異なり、ハウジング２の内部には磁気スケールが設けられていないので、直線運動案内機構付きアクチュエータをさらに小型化することができる。

【0049】

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更可能である。

【0050】

例えば、上記実施形態の直線運動案内機構付アクチュエータはチップマウンタに限られることはなく、広くロボットの直線運動案内機構付アクチュエータとして用いることができる。

【0051】

上記実施形態の直線運動案内機構付アクチュエータは一軸のみで使用してもよいし、軸が平行になるように複数の直線運動案内機構付アクチュエータを組み合わせて多軸で使用してもよい。

【0052】

スプラインナット及び軸受の個数及びレイアウトは上記実施形態に限られることなく、スプラインナット及び軸受を一つずつ設けてもよい。

【0053】

ハウジング、ロータ、第一及び第二のキャップの形状は一例であり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更できる。

【符号の説明】

【0054】

１…軸，１ａ…スプライン溝，２…ハウジング，３…ステータ部，４…ロータ，５…回転モータ，１０ｃ−２…センサードグ（ロータの端部），１２ａ，１２ｂ…スプラインナット，１４ａ，１４ｂ…軸受，２６…磁気センサ，２７…近接センサ（センサ），７３…ロータリーエンコーダ（センサ），７０ｃ…突出部（ロータの端部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】