CN1672254A - 精密加工用载物台装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的精密加工用载物台装置,利用台保持机构允许支承被加工物的可动台在同一面内向任意方向移动。所述可动台,利用电磁驱动装置而被赋予所述同一面内的送进。所述可动台,利用电磁制动机构而被停止在所述同一面内的任意位置上。所述电磁驱动装置,利用被驱动磁铁与驱动线圈的相互磁性作用而产生对所述可动台的送进。所述电磁制动机构具有制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板,该制动用磁铁和该制动板的组,根据涡电流引起的磁力与该制动用磁铁的磁力的磁性作用而产生制动力,所述涡电流是随着所述可动台的移动而产生在该制动板上的。

Description

精密加工用载物台装置
                          技术领域
本发明涉及精密加工用载物台装置,尤其涉及在IC及LSI等半导体生产工序中精密加工、配线作业或其检查等所使用的精密加工用载物台装置。
                          背景技术
以往,在半导体产业等中,为了在IC及LSI等的生产工序中将被加工物配设保持在精密加工或检查等的位置,多使用具有能精密移动的可动台的加工用载物台装置。
这种场合,要使可动台在X-Y面上向任意位置进行精密移动,通常,多数是具有如下双重重叠结构的移动体保持机构的方式的装置:首先用X方向移动机构使可动台整体向X方向移动,接着(或同时)用Y方向移动机构,将该可动台和X方向移动机构的整体向Y方向进行移动。
另外,这种加工用载物台装置,往往具有在对可动台进行向X方向和Y方向的移动控制时、以较低的速度进行驱动且机械的制动机构。
但是,前述以往例子的装置,在可动台移动时,如上所述,具有将向X方向移动的X方向移动机构与向Y方向移动的Y方向移动机构交错后的双重结构的移动体保持机构,尤其由于具有需要精密的接触移动部分相互滑动的结构,故对于加工需花费很多工夫,此外,存在着对于装配时的精密调整也需要熟练操作的不方便情况。因此,生产率低、装置整体成本增高的情况较多。
另外,在涉及该工作台移动的系统自动化时,对于所述双重结构的驱动机构的连接和位置传感器的安装等需要较多的空间,存在着装置整体大型化的不良情况。
此外,所述以往例子的装置,往往一并设有使可动台向原位置复归用的复归弹簧。该场合,在可动台停止时起因于该可动台上所附加的加速或减速的驱动力的原因,而容易对该可动台在停止位置产生往复微小动作。因此,停止在规定位置时,利用摩擦的机械的制动装置是不可缺少的。
另一方面,由于这种机械的摩擦制动在动作时容易产生微小的振动,故对于微米单位的精密移动,在停止时的动作变得不稳定。另外,因一并设有该机械性制动机构而使装置整体大型化,常常伴随有可搬运性差、维修性也差的不良情况。
                             发明内容
本发明的目的在于,提供如下一种精密加工用载物台装置,其具有使精密加工用的可动台在同一面上向规定方向顺利地进行精密移动的功能、并能大幅度地改善装配作业和使装置整体小型轻量化,且能有效地抑制可动台在停止时的往复动作及微小振动等,由此能更迅速且顺利地对该可动台进行精密移动。
为了达到上述目的,本发明的精密加工用载物台装置具有:装入本体部并对被加工物进行支承的可动台;装入所述本体部、允许使所述可动台向同一面内的任意方向进行移动的台保持机构;装入所述本体部、对所述可动台赋予所述同一面内的送进的电磁驱动装置;以及产生使所述可动台停止在所述同一面内的任意位置上的制动力的电磁制动机构,
所述电磁制动装置具有多个被驱动磁铁和根据通电方向而产生对所述被驱动磁铁的磁力起作用的磁力的驱动线圈的组,利用所述被驱动磁铁与所述驱动线圈的相互磁性作用而使所述可动台产生送进,
所述被驱动磁铁和所述驱动线圈中,一方被固定在一定位置,另一方被设置成可与所述可动台一体地移动,
所述电磁制动机构,包括相互面对、且与所述可动台的动作同步地作相对移动的制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板,
所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被固定在一定位置,另一方被设置成可与所述可动台的动作同步移动,该制动用磁铁和该制动板的组,采用如下结构:根据涡电流引起的磁力与该制动用磁铁的磁力的相互磁性作用而产生制动力,所述涡电流是随着所述可动台的移动而产生在该制动板上的。
采用本发明,当所述电磁驱动装置动作时,首先,在该电磁驱动装置的驱动线圈与被驱动磁铁之间产生相互磁性作用,利用该相互磁性作用对所述可动台赋予规定方向的送进。该场合,由于可动台通过所述台保持机构而被容许在同一面内的移动,故其不会上下动作,而向规定方向作顺利的移动。尤其,在对所述可动台赋予原位置复归力的场合,所述可动台被移动至该原位置复归力与电磁驱动装置的磁力取得平衡的位置(即,规定的移动停止位置)。
这里,所述可动台在移动时,往往因电磁驱动装置或利用赋予可动台的原位置复归力,而发生急剧加速。在所述可动台的移动范围是例如微米单位的场合,在所述急剧加速的状态下就被急剧减速而停止。因此,在可动台停止时,由于所述可动台的惯性力和所述台保持机构的原位置复归力,故在可动台停止时容易产生微小的往复动作。
在本发明中,当所述可动台急剧地移动时,所述电磁制动机构的制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板,与所述可动台的移动同步地作相对变位。并且,所述电磁制动机构,在所述制动板上产生大小与所述可动台的移动速度成正比的涡电流,根据该制动板产生的涡电流所引起的磁力与所述制动用磁铁的磁力的相互磁性作用而产生制动力。受到该电磁制动机构的制动力,使所述可动台的微小往复动作在短时间内被收敛。
因此,使所述可动台停止在所需位置上所需的停止时间被缩短,进而,使所述可动台在同一面内进行移动所需的整体时间缩短,能提高作业效率。
在本发明中,所述电磁制动机构是,可以对所述可动台实施制动,或也可以对所述可动台和所述台保持机构实施制动。
因此,通过利用所述电磁制动机构产生的制动力对所述可动台实施制动,则如上所述,能缩短可动台的制动时间。并且,通过利用电磁制动机构产生的制动力对所述可动台和所述台保持机构双方实施制动,从而能进一步缩短可动台的制动时间。
另外,在本发明中,所述电磁制动机构,是具有相互面对、并与所述可动台的动作同步地作相对移动的制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板的简单结构。
因此,能使装置整体小型化和轻量化。因此,不会增加所述可动台的惯性力,不会阻碍所述可动台的动作。此外,即使在装配作业时,由于不需要特别熟练的操作,故作业性也变得良好,在这点上与具有双重结构的移动机构的以往的装置相比,能大幅度提高生产率。
另外,电磁制动机构的制动用磁铁,也可使用构成所述电磁驱动装置的被驱动磁铁,或也可与所述被驱动磁铁分开形成。
因此,在由所述被驱动磁铁形成所述电磁制动机构的制动用磁铁时,由于所述制动板的、对由所述电磁驱动装置的驱动线圈形成的磁通进行交链的部分具有与线圈同等的功能,故构成与变压器的二次侧回路相同的回路,同时,该二次侧回路通过制动板的电阻成分(产生涡电流损耗)而构成始终短路的形态。
因此,在构成该场合的二次回路的制动板中流动有涡电流,抵消驱动线圈产生的磁通,成为仅原来驱动磁铁的磁通,使驱动力不畸变地产生。另外,制动板产生与音圈电机短路环相同的效果,从电源侧看到的一次回路的阻抗减小,二次侧回路与去除上体的情况(没有制动板的情况)相比,无相位延迟地能通过较大的电流。因此,在与所述被驱动磁铁之间,与不存在该制动板的情况相比无相位延迟地能输出较大的电磁力。
另外,所述制动板还具有作为散热板的功能,在这点上能有效地抑制随着驱动线圈的连续运转而产生的高温下的电阻增加和通电电流值的下降(即,电磁驱动力的x下降),并能将通电电流长时间地设定成大致一定水平。因此,对于从电磁驱动装置输出的磁力所引起的驱动力,的来自外部的电流控制,能以稳定的状态来继续,能有效地抑制时效变化(因热引起的绝缘破坏)。因此,能使装置整体的耐久性提高,进而使装置整体的可靠性提高。
另外,所述电磁制动机构,最好是安装在所述可动台的中央部。这样,能无偏差地均匀地对可动台施加由电磁制动机构产生的制动力,能在短时间内抑制可动台停止时的往复动作。
另外,所述电磁制动机构的制动板,也可以相对多个制动用磁铁形成为单一的板。由此,能缩短制动板的装入所需的时间,能提高装配作业的效率性。
此外,所述可动台,也可以介以与该可动台平行且连接成一体的辅助台来保持,或直接由所述台保持机构保持。
这样,能适当选择由台保持机构对可动台进行保持的关系,能安装成利用可动台或辅助台而有效地发挥电磁制动机构制动力的形态。
另外,所述台保持机构由下述构成:在所述可动台周端部的同一圆周上隔有规定间隔地平行配设、一端部被竖立设置在该可动台上的至少三根的一方的棒状弹性构件;与所述一方的各棒状弹性构件对应且在该各棒状弹性构件的外侧的同一圆周上隔有规定间隔地平行配设、一端部被保持在所述本体部上的相同长度的至少三根的另一方的棒状弹性构件;将所述一方与另一方的各棒状弹性构件的另一端部在保持平行状态下一体保持的中继构件,
所述台保持机构的三组的各棒状弹性构件,可以采用分别由相同的强度且相同长度的钢琴线等的棒状弹性构件所构成的形态。
这样,通过将台保持机构构成为连杆机构,则可动台不会在同一面内进行上下动作,在以微米单位进行移动时,也能正确地使可动台移动。
如上所述,在将所述台保持机构构成为连杆机构的场合,最好是在所述电磁制动机构的所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被设置成与所述可动台一体地移动,另一方被设置在所述本体部上。
另外,也可以在所述电磁制动机构的所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被设置成与所述可动台一体地移动,另一方被设置在所述本体部上,并且,在所述电磁制动机构的所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被设置成与所述中继构件一体地移动,另一方被设置在所述本体部上。
这样,由于将所述电磁制动机构适当地设置在可动台、台保持机构的中继构件上,故能有效地对可动台施加电磁制动机构的制动力。
另外,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁,可由所述被驱动磁铁形成、或与所述被驱动磁铁分开形成。由此,能适当选择所述电磁制动机构的设置位置,能将电磁制动机构设置在有效地发挥电磁制动机构所产生的制动力的位置。
另外,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁,可由永久磁铁或电磁铁中的某一种形成。由此,能对电磁驱动装置的被驱动磁铁的结构进行各种变更。另外,由于利用电磁铁形成所述被驱动磁铁,故能对可动台的驱动控制进行各种变化。例如,在可动台移动时的加速/减速时,对驱动线圈和所述电磁铁双方进行驱动控制,以使可动台移动,能迅速地改变可动台的移动方向。
另外,所述台保持机构,也可以作成具有使所述可动台向原位置复归用的原位置复归力的状态。由此,与台保持机构分开设置原位置复归机构的场合相比,能使装置的结构紧凑化。
另外,所述被驱动磁铁,最好是分别被配设在以一个轴线为基准而在圆周方向作等分而成的多个轴线上,而所述一个轴线通过设定在所述可动台移动的面内的原点。该场合,所述多个轴线,设定成通过在所述可动台移动的面内所设定的原点的正交的多个轴线。或者,所述多个轴线,设定成以在所述可动台移动的面内所设定的原点为中心而射向放射方向的多个轴线。
此外,最好是将所述可动台的由所述台保持机构进行复归的原位置设定成,与成为设定在所述可动台移动的面内的轴线基点的原点相一致。
由此,由所述台保持机构产生的所述可动台的复归位置,就与成为用来移动所述可动台的起点位置相一致,能使该可动台正确地定位并进行移动。
另外,最好是,构成所述电磁驱动装置的多个被驱动磁铁,在所述各轴线上被配置在离所述原点等距离的位置,构成所述电磁驱动装置的多个驱动线圈,与所述多个被驱动磁铁对应配置。
因此,由于将构成电磁驱动装置的被驱动磁铁和驱动线圈配置在轴线上,故能排除向可动台施加多余的旋转力,能进行可动台的正确的位置控制。由于将配置在所述轴线上的多个被驱动磁铁配置成线对称的位置关系,故能可靠地排除妨碍可动台移动的力。
另外,虽然最好是将电磁制动机构配置在所述轴线上,但所述被驱动磁铁和所述驱动线圈的组也可以配置在相对所述轴线偏移的位置。在自由变更所述被驱动磁铁和所述驱动线圈的组的设置位置时,也能使用电磁制动机构的制动力使可动台停止在规定位置,能提供极富有通用性的载物台装置。
此外,所述电磁驱动装置的被驱动磁铁,可以用永久磁铁形成,也可以用电磁铁形成。
通过用永久磁铁形成电磁驱动装置,就不需要电磁铁那样的通电电路,相应地能避免装配时和保养检查时作业的烦杂性。
在用电磁铁形成所述电磁驱动装置的被驱动磁铁时,与向所述驱动线圈的通电同步地向顺方向或逆方向有选择地对向该被驱动磁铁的通电进行控制。由此,可对可动台的驱动控制带来各种变化。另外,将对多个驱动线圈的通电分别进行控制,能对由电磁力赋予可动台的送进的程度自由地进行变更。
另外,所述驱动线圈,具有用来产生对所述被驱动磁铁的磁力起作用的磁力的线圈边。该场合,最好是,所述驱动线圈的线圈边形成为十字形或直线形的形状,或以配置成沿着所述被驱动磁铁所配置的所述轴线的状态。由此,能在驱动线圈的线圈边与被驱动磁铁之间可靠地产生相互磁性作用。此外,由于将所述线圈边选择形成为十字形或直线形,故能任意地选择在与被驱动磁铁之间产生的相互磁性作用的方向性,能对可动台的动作赋予各种变化。
另外,所述驱动线圈,能由尺寸不同且内外排列的多个线圈来形成。由此,能使在驱动线圈与被驱动磁铁之间产生的相互的磁性力成倍地增加,能提高可动台的送进力,能使可动台所产生的可搬力成倍地增加。
该场合最好是,所述驱动线圈的直线形线圈边,配置成沿着配置有所述驱动磁铁的所述轴线的、或横穿所述轴线的形态。由此,能任意地选择驱动线圈与被驱动磁铁之间产生的相互磁性作用,并能对可动台的驱动力进行各种变更。
另外,所述驱动线圈,是将独立被通电的多个小线圈进行组合而形成,所述十字形或直线形的线圈边可形成在该小线圈相互的对接部。由此,对于驱动线圈能容易地形成线圈边。
该场合最好是,所述小线圈形成为角形形状,尤其是四边形、三角形、五边形或扇形中的某一种形状。另外,驱动线圈的角形形状,由于是一种为了容易形成线圈边的手段,故不限于四边形、三角形、五边形或扇形。
另外,所述驱动线圈的外形尺寸,最好比所述被驱动磁铁的外形尺寸设定成较大。由此,就能在从可动台的起点位置向外侧的方向始终产生多个驱动线圈与被驱动磁铁之间所发生的电磁驱动力,故也一定能使这些电磁驱动力的合力始终发生在从可动台的起点位置朝向外侧的方向。
另外,所述电磁驱动装置,也可以具有动作控制系统,该动作控制系统对向所述驱动线圈的通电进行控制,并使所述可动台进行直线移动、或进行直线移动和旋转移动。由此,能使可动台的动作带来变化。
另外,所述动作控制系统也可以构成为具有:线圈驱动控制装置,其根据控制模式对所述电磁驱动装置的驱动线圈进行通电控制;程序存储部,其存储有对所述可动台的移动方向、旋转方向及其动作量等进行特定的涉及多个控制模式的多个控制程序;对在执行所述各控制程序时所使用的规定的坐标数据等进行存储的数据存储部;以及向所述线圈驱动控制装置指令对于所述驱动线圈的规定控制动作的动作指令输入部。
该场合,所述动作控制系统的控制模式构成为具有以下各控制模式:第1~第4的控制模式,其以所述正交的二轴的交点作为原点,使所述可动台向各轴的正负方向移动;第5~第8的控制模式,其使所述可动台向由所述正交的二轴所划分的各象限内的方向移动;以及第9~第10的控制模式,其使所述可动台在利用所述正交的二轴所形成的面内向顺时针方向或逆时针方向进行旋转。
在所述结构中,根据来自动作指令输入部的指令,线圈驱动控制装置进行动作,从程序存储部和数据存储部中取出移动方向对象的信息和移动用的规定控制模式,并据此对所述的电磁驱动装置的驱动线圈进行驱动控制,由此,使可动台向规定方向移动。
因此,可预先存储驱动线圈的控制模式,据此对驱动线圈进行驱动控制,能与来自动作指令输入部的指令迅速地应对。
此外,所述动作控制系统除了上述的结构以外,还可采用如下结构,即一并设有:对所述可动台的移动信息进行检测并向外部输出的多个位置检测传感器;和位置信息运算电路,其根据由所述位置检测传感器检测出的信息进行规定的运算,并对所述可动台的移动方向及其变化量等进行特定,作为位置信息向外部输出。
因此,能实时地将可动台的移动信息和移动后的位置信息向外部输出,操作者能从外部容易地掌握可动台的移动方向及移动后的位置偏移等。因此,能高精度且迅速地进行可动台的移动作业。
另外,所述电磁驱动装置也可以采用具有动作控制系统的结构,而该动作控制系统是,根据来自外部的指令进行动作,对该电磁驱动装置具有的驱动线圈和被驱动磁铁分别进行控制,并使所述可动台向规定移动方向移动。
由此,能对朝向可动台的移动方向有效地起作用的一个或二个以上的被驱动磁铁进行选择并使其动作,能对可动台向规定的方向可靠地进行移动控制。
所述动作控制系统能作成具有以下功能的结构:通电方向设定功能,其将所述驱动线圈的通电方向设定保持成一个方向;对所述驱动线圈的通电方向的大小予以可变设定的驱动线圈通电控制功能;磁极可变设定功能,其根据对所述驱动线圈的通电方向二动作、并对所述各被驱动磁铁的磁极分别进行设定并保持;磁力强度设定功能,其对所述各被驱动磁铁的磁力强度根据来自外部的指令而分别予以可变设定;以及台动作控制功能,其使这些各功能适度动作,并对可动台的移送方向和移送力进行调整。
由此,能具体地、可靠地向规定方向移动控制可动台。
                                附图说明
图1是表示本发明的第1实施形态的省略一部分后的概略剖视图。
图2是图1的局部剖切后的俯视图。
图3是沿图1的A-A线的概略剖视图。
图4是从图1的下方看到的局部剖切后的仰视图。
图5是表示图1所示的田形驱动线圈与被驱动磁铁及制动板的位置关系的说明图。
图6是表示图1的各构成部分与其动作控制系统关系的方框图。
图7是表示由图6所示的动作控制系统赋予动作的辅助台(可动台)的动作例子的图,图7(A)是表示可动台向右上45°的方向进行平面移动后的说明图,图7(B)是表示辅助台(可动台)转动角度θ后的说明图。
图8是表示向图1~图4所示的驱动线圈的四个角形小线圈通电的四个通电模式(预先将通电程序存储在程序存储部)及其功能的图表。
图9是表示图6所示的动作控制系统对四个驱动线圈进行驱动控制时的控制模式和辅助台(可动台)动作方向的图,图9(A)是表示第1控制模式和辅助台(可动台)向X轴(正)方向动作的说明图,图9(B)表示这时的驱动力大小与作用点关系的说明图。
图10是表示图6所示的动作控制系统对四个驱动线圈进行驱动控制时的控制模式和辅助台(可动台)动作方向的图,图10(A)是表示第3控制模式和可动台向Y轴(正)方向动作的说明图,图10(B)表示这时的驱动力大小与作用点关系的说明图。
图11是表示图6所示的动作控制系统对四个驱动线圈进行驱动控制时的控制模式和辅助台(可动台)动作方向的图,图11(A)是表示第5控制模式和辅助台(可动台)向X-Y坐标上的第1象限方向动作的说明图,图11(B)表示这时的驱动力大小与作用点关系的说明图。
图12是表示图6所示的动作控制系统对四个驱动线圈进行驱动控制时的控制模式和辅助台(可动台)动作方向的图,图12(A)是表示第7控制模式和辅助台(可动台)向X-Y坐标上的第2象限方向动作的说明图,图12(B)表示这时的驱动力大小与作用点关系的说明图。
图13是表示图6所示的动作控制系统对四个驱动线圈进行驱动控制时的控制模式和辅助台(可动台)动作方向的图,图13(A)是表示第9控制模式和辅助台(可动台)以X-Y坐标上的原点为中心进行转动时的说明图,图13(B)表示这时的驱动力大小与作用点关系的说明图。
图14是表示图1所示的制动板与四个驱动线圈及被驱动磁铁的位置关系的图,图14(A)是表示包括制动板的部分结构的部分剖视图,图14(B)是沿图14(A)中A-A线所看到的俯视图。
图15是表示图1所示的制动板的制动力产生原理的图,图15(A)是表示图1的制动板部分的放大部分剖视图,图15(B)是表示该场合的沿图14(A)中A-A线所看到的制动板上产生的涡电流制动产生状况的说明图。
图16是表示图1所示的驱动线圈与制动板的电气关系的图,图16(A)表示将两者连接后状态的等价电路,图16(B)表示无制动板场合的驱动线圈状态的等价电路。
图17是表示图1所示的第1实施形态的整体动作例子的说明图。
图18是表示俯视看到图17的动作例子时的一例子的说明图。
图19是表示本发明第2实施形态的省略一部分后的概略剖视图。
图20是将图19的一部分剖切后的俯视图。
图21是表示本发明第3实施形态的图,图21(A)是省略了一部分的概略局部剖视图,图21(B)是沿图21(A)中箭头A-A线所看到的省略了一部分的俯视图。
图22是表示本发明第4实施形态的省略了一部分的概略剖视图。
图23是表示本发明第5实施形态的省略了一部分的概略剖视图。
图24是表示本发明第6实施形态的省略了一部分的概略剖视图。
图25是表示本发明各实施形态中所示的四个驱动线圈在固定板上的其它配置例子与被驱动磁铁关系的说明图。
图26是表示本发明的电磁驱动装置其它例子的图,图26(A)表示具有单一的口形驱动线圈和四个被驱动磁铁时的例子的说明图,图26(B)是表示具有四个驱动线圈和8个被驱动磁铁时的例子的说明图。
图27是表示本发明的电磁驱动装置其它例子的图,图27(A)是表示具有单一的驱动线圈和四个被驱动磁铁时的其它例子的说明图,图27(B)是表示具有形成为十字形框架型的十字形框架型驱动线圈和8个被驱动磁铁时的例子的说明图。
图28是表示本发明第8实施形态的省略了一部分的概略剖视图。
图29是表示本发明各实施形态所示的驱动线圈的其它例子的图,是表示将驱动线圈作成菱形时的例子的说明图。
图30是表示本发明各实施形态所示的田形驱动线圈的其它例子的图,是表示将驱动线圈作成圆形时的例子的说明图。
图31是表示本发明各实施形态所示的驱动线圈的其它例的图,是表示将驱动线圈作成八边形时的例子的说明图。
图32是表示本发明第10实施形态的纵剖视图。
图33是图32所示的第10实施形态的一部分剖切后的俯视图。
图34是沿图32的A-A线的概略横剖视图。
图35是表示包括图32所示的第10实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图36是表示图32所示的辅助台部分的动作与位置信息检测用的电容检测电极关系的说明图。
图37是表示图35所示的第10实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式A1~A4的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图38是表示图35所示的第10实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式A5~A8的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图39是表示图32所示的制动板的图,图39(A)是表示其结构的说明图,图39(B)是表示其动作原理的说明图。
图40是表示图32所示的第10实施形态的整体动作例子的说明图。
图41是表示用电容检测电极对图40所示的动作实施例产生的辅助台部分的移动量变化进行检测时状态的说明图。
图42是表示图32所示的制动板的其它例子的说明图。
图43是表示图32所示的驱动线圈的其它例子的图,图43(A)是表示将驱动线圈作成三角形时的例子的说明图,图43(B)是表示将驱动线圈作成圆形时的例子的说明图,图43(C)是表示将驱动线圈作成六边形时的例子的说明图,图43(D)是表示将驱动线圈作成八边形时的例子的说明图。
图44是表示本发明第11实施形态的纵剖视图。
图45是沿图44的A-A线的概略剖视图。
图46是表示包括图44所示的第11实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图47是表示图46所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式B1~B4的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图48是表示图46所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式B5~B8的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图49是表示本发明实施形态的纵剖视图。
图50是沿图49的A-A线看到的概略横剖视图。
图51是表示包括图49所示的实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图52是表示图49所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式C1~C4的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图53是表示图49所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式C5~C8的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图54是表示本发明第13实施形态的纵剖视图。
图55是沿图54的A-A线看到的概略横剖视图。
图56是表示包括图54所示的实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图57是表示图54所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式D1~D4的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图58是表示图54所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式D5~D8的控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图59是表示本发明第14实施形态的纵剖视图。
图60是沿图59的A-A线看到的概略横剖视图。
图61是表示包括图59所示的实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图62是表示图59所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式E1~E4的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图63是表示图59所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式E5~E8的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图64是表示图59所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式E9~E10(旋转动作)的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图65是表示本发明第15实施形态的纵剖视图。
图66是沿图65的A-A线看到的概略横剖视图。
图67是表示包括图65所示的实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图68是表示图65所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式F1~F4的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图69是表示图65所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式F5~F8的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图70是表示图65所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式F9~F10(旋转动作)的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图71是表示本发明第16实施形态的纵剖视图。
图72是沿图71的A-A线看到的概略横剖视图。
图73是表示包括图71所示的实施形态的动作控制系统在内的装置整体的方框图。
图74是表示图71所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式K1~K4的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图75是表示图71所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式K5~K8的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图76是表示图71所示的实施形态中的台驱动控制装置所执行的多个通电控制模式K9~K10(旋转动作)的通电控制内容和被驱动磁铁整体的移动方向(可动台的移送方向)的图表。
图77是表示本发明第17实施形态的图,是表示将电磁制动机构安装在可动台和台保持机构双方上后的例子的模式剖视图。
图78是表示将本体底部从本体上卸下、并将制动板卸下后状态的电磁制动机构中制动用磁铁的配置例子的图。
图79是表示将第17实施形态中制动特性与以往例子进行比较后结果的特性图。
                            具体实施方式
以下,根据附图对本发明的实施形态进行说明。
[第1实施形态]
本发明的第1实施形态示于图1~图18。在图1~图18中,符号1表示可动台,符号2表示台保持机构。该台保持机构2如图1所示,被配设在外壳本体(本体部)3的下方部分。该台保持机构2的结构是,允许所述可动台1在同一面内向任意方向移动,并在将原位置复归力附加在该可动台1上的状态下对该可动台1进行保持。
该台保持机构2被作为本体部的外壳本体3所支承。
本实施形态的外壳本体3如图1所示,形成上方和下方被开放的箱体状。
符号4表示电磁驱动装置。该电磁驱动装置4的主要部分被保持在外壳本体3上,并具有对所述可动台1施加移动力(送进力)的功能。符号3A表示在外壳本体3的内壁部四周向内侧方向突设的本体侧突出部。
本实施形态的电磁驱动装置4,被配设在可动台1与后述的辅助台5之间。
辅助台5由磁性材料形成,连接装配成与所述可动台1相对并隔有规定间隔地与该可动台1平行。并且,所述台保持机构2被装在该辅助台5侧,通过该辅助台5对可动台1进行保持。
所述电磁驱动装置4具有:被固定安装在辅助台5的规定位置上的四个正方形的被驱动磁铁6;与该各被驱动磁铁6相对配置的、具有十字形线圈边、并与该各被驱动磁铁6联动而向所述可动台1施加沿规定移动方向的由磁力所产生的规定的移动力(送进力)的田形驱动线圈7;以及将该田形驱动线圈7保持在一定位置、安装在所述辅助台5的可动台1侧的固定板8。该固定板8由磁性构件形成。驱动线圈7为了强调卷绕后的端部形状而图示成闭回路,但该驱动线圈7是卷绕成螺线管状并在两端具有通电用的二个端子的结构,成为通过通电而产生磁力的结构。该驱动线圈的图示方法,在以下说明的各实施形态中也是同样的。
并且,所述多个田形驱动线圈7,在与所述被驱动磁铁6相对面的端面侧分别具有由非磁性金属构件(例如,电阻小的铜制构件)构成的制动板9,该制动板9与相对面的被驱动磁铁6的磁极面接近。该制动板9被固定在所述固定板8侧。
以下,对其作更详细的说明。
[可动台和辅助台]
在图1~图4中,可动台1形成圆形,辅助台5形成四边形。该辅助台5与可动台1相对并隔有规定间隔地平行配置,通过其中心部的连接支柱10而与所述可动台1一体连接着。因此,该可动台1能在保持与辅助台5的平行状态下一体移动、一体旋转。
连接支柱10如前所述,是将可动台1与辅助台5连接的连接构件,并形成在两端部具有凸缘部10A、10B的工字形剖面,在其两端部外侧中央,设有与定位孔1a、5a卡合的突起10a、10b,该定位孔1a、5a形成在可动台1和辅助台5的各中心部。
可动台1与辅助台5,利用突起10a、10b和凸缘部10A、10B被定位,并与该连接支柱10固定而作成一体化。在作成该一体化时,在本实施形态中使用粘接剂,但也可以用焊接来部分结合,或将突起10a、10b部分压入定位孔1a、5a中、将其它部分利用粘接剂或焊接等作成一体化。另外,也可以将可动台1或辅助台5的任何一方用螺钉紧固、可装拆自如地固定在所述连接支柱10的凸缘部10A或10B上。该场合,在螺钉紧固后,也可以将数根闩销(日文:ノックピン)作为定位固定用进行卡合并打入两者间(未图示)。这样,就能可靠地将可动台1与辅助台5作成一体化。
[台保持机构]
本实施形态的台保持机构2具有如下功能:对可动台1进行保持,并能使该可动台1的高度位置不变化地向同一面上的任何方向移动自如,通过辅助台5来对其进行实现。
该台保持机构2是将连杆机构应用于三维空间的机构,将隔有规定间隔所设置的2根钢琴线作为1组、事先与辅助台5端部周围的转角部分对应准备4组,以该4组钢琴线为每一组分在四边形的中继板2G的各四角部分且分别向上方竖立设置。所述台保持机构2作成如下结构:用位于内侧的四根钢琴线2A对辅助台5从下方进行保持,用位于外侧的四根钢琴线2B将中继板2G悬吊成可从本体部3摆动自如。另外,2根钢琴线,只要是具有足够的适度刚性对可动台1和辅助台5进行支承的棒状弹性线材,也可以是其它的构件。
由此,辅助台5(即,可动台1)利用中继板2G和各四根钢琴线2A、2B以稳定的状态被保持在空中,在其水平面内的移动,如后述那样能保持相同的高度位置向任何方向移动自如。在辅助台5(即,可动台1)的同一面内的旋转动作也能同样进行。
对其进一步详细叙述。
所述台保持机构2具有:从辅助台5的周端部的四角部分分别向图1下方竖立设置的四根台侧钢琴线2A;安装在该各台侧钢琴线2A的图1下端部的中继板2G;安装在所述台侧钢琴线2A外侧、构成为使得该中继板2G从本体部3侧悬吊的本体侧钢琴线2B。
该四根台侧钢琴线2A,其图1中的上端部被固定在辅助台5上,下端部被固定在中继板2G上。符号5A、5B表示设在辅助台5下表面侧两处的下方突出部。通过该下方突出部5A、5B设定台侧钢琴线2A的固定位置。
在该四根的各台侧钢琴线2A的外侧,隔有规定间隔S而分别个别且平行配设着本体侧钢琴线2B。该本体侧钢琴线2B,其下端部与所述台侧钢琴线2A同样地被固定在中继板2G上,其上端部被固定在设于外壳本体3内壁部的本体侧突出部3B上。
这些各钢琴线2A、2B如上所述,为支承可动台1和辅助台5而由具有足够的适度刚性的棒状弹性线材所形成。
由此,所述可动台1与辅助台5一起利用内侧的四根台侧钢琴线2A被支承在中继板2G上,在该四根台侧钢琴线2A的弹性界限内,根据连杆机构的原理成为允许其平行移动和在面内转动的状态。
另一方面,中继板2G,由于利用位于该中继板2G上外侧的四根台侧钢琴线2B而被吊在本体侧突出部3B上,故成为如下状态:相对外壳本体3,同样允许其平面移动和在面内的旋转。
因此,当辅助台5(即,可动台1)受到外力而在面内进行移动或旋转时,如后述的图17所示,台侧和外壳本体侧的各钢琴线2A、2B同时进行弹性变形,中继板2G维持平行状态并上下移动。并且,当辅助台5(即,可动台1)因外力而在面内移动或旋转时,其高度位置的变动通过中继板2G的高度作上下变动而被吸收。
由此,可动台1即使受到外力进行移动,在各钢琴线2A、2B的弹性界限内能向任何方向维持同一高度进行移动。
这里,台侧和外壳本体侧的各钢琴线2A、2B使用具有相同的直径和相同弹性的材料,其实际长度L分别被设定成全部相同。又,本实施形态的各钢琴线2A、2B,例如如图1、图3所示沿左右方向配设着,但只要相对X-Y面上的X轴和Y轴被分别配设于成为线对称的位置,也可以配设在图2所示位置以外的位置上。
在可动台1移动时,由于在各钢琴线2A、2B上分别产生均匀的弹性应力,故能获得包括可动台1的原位置复归、能使可动台1顺利移动的优点。
这样,所述台保持机构2,例如当辅助台5整体向同一方向滑动移动时,各组的各钢琴线2A、2B就全部同样地进行变形。该场合,本体侧钢琴线2B,由于是在保持其端部的状态下产生弹性变形,故利用同样产生弹性变形的台侧钢琴线2A的变形动作,使辅助台5的高度位置不变,而使共同支承在两钢琴线2A、2B上的中继板2G的高度位置变动。
换句话说,该中继板2G能吸收因两钢琴线2A、2B的变形所产生的高度位置的变动,由此,辅助台5(即,可动台1)就能整体高度不变动地在同一面内进行滑动移动。该场合,当从辅助台5上放开(日文:開放)外力时,该辅助台5就利用各钢琴线2A、2B的弹性作用(复原力)而一直线地复归到原位置。
又,辅助台5(即,可动台1)在同一面内被旋转驱动时,也由于相同理由使辅助台5(即,可动台1)整体维持同一高度并在同一面内进行旋转动作。在该场合,当从辅助台5上放开外力时,辅助台5也利用各钢琴线2A、2B的弹性作用(复原力)而一直线地复归到原位置。
[电磁驱动装置]
在可动台1与辅助台5之间,如上所述,介以辅助台5安装着对可动台1赋予规定移动力的电磁驱动装置4(参照图1)。
本实施形态的电磁驱动装置4具有:安装在辅助台5上的四个被驱动磁铁(在本实施形态中使用永久磁铁)6;通过该各被驱动磁铁6使可动台1向规定的移动方向产生规定电磁力的四个田形驱动线圈7;对该各田形驱动线圈7进行保持的固定板8。
固定板8如图1所示,被安装在辅助台5的可动台1侧(辅助台5与可动台1之间),其周围被固定安装在外壳本体3上。这里,也可以构成为,该固定板8的仅图1的左右两端部被固定安装在外壳本体3上。在该固定板8的中央部,形成有允许所述连接支柱10在规定范围内进行平行移动的贯通孔8A。本实施形态的贯通孔8A形成为圆形,但也可以是四边形、或其它的形状。最主要的,只要是允许连接支柱10动作的形状,固定板8的贯通孔8A也可以是任何的形状。
所述固定板8如上所述,其周围整体被保持在本体侧突出部3上。该场合,固定板8与本体侧突出部3A,为了牢固地一体化,既可以在螺钉紧固后用闩销等作成一体化,或也可以用焊接等作成一体化。这样,即使对于可动台1的以微米(μm)单位变位或移动,固定板8相对外壳本体3也不会产生位置偏移,具有能顺利地与其对应的优点。
本实施形态的所述四个被驱动磁铁6,如图2、图3所示,其与驱动线圈7相对的相对面由作成四边形的永久磁铁形成。
这里,为了控制可动台1位置移动,以通过设定在可动台1移动的同一面内的原点的1个轴线为基准、沿圆周方向进行等分设定了多个轴线。在本实施形态的场合,所述原点设定成与固定板8的中心部一致。
在图2和图3所示的本实施形态中,以通过设定在可动台1移动的同一面内的原点的1个轴线为基准、沿圆周方向每90°的角度作4等分设定了四根轴线。并且,将通过所述原点向相互相反方向延伸的2根轴线的组分别假定成X轴和Y轴,将与X轴、Y轴一致的方向假定为X方向、Y方向。因此,这些X方向与Y方向在所述原点正交。
又,成为可动台1移动起点的位置,是可动台1在本体部3上处于不受外力的自由状态时的连接支柱10的中心位置、即作为可动台1的中心位置,使该中心位置与所述X-Y方向交叉的原点在固定板8中心位置上一致。
如图2和图3所示,所述四个被驱动磁铁6,是分别配设固定在所述辅助台5上的所述X-Y方向(四根轴线上)、且离所述原点是等距离的位置上。
在与该四个被驱动磁铁6相对的位置上,田形驱动线圈7与所述四个被驱动磁铁6分别对应并被固定安装在固定板8上的一定位置上。所述田形驱动线圈7的所述中央部具有沿所述X-Y轴的十字形的线圈边,并利用通电产生的磁力与各被驱动磁铁6的磁力的相互磁性作用,而对所述可动台1赋予规定的沿移动方向的移动力(送进力)。
该场合,四个被驱动磁铁6的方向是,与田形驱动线圈7面对一侧的磁极,在本实施形态中X轴上的部分设定为N极,Y轴上的部分设定为S极(参照图2、图3)。
因此,在驱动线圈7的十字形线圈边的纵向或横向上产生的磁力与被驱动磁铁6的磁力之间所产生的磁力被设定成,在X轴方向或Y轴方向上始终被统一,其合力始终是最大值。因此,能将产生的磁力高效率地输出为可动台1用的驱动力。
又,对于所述田形驱动线圈7,其大小被设定成这样一种尺寸:在内侧具有的十字形线圈边的长度允许所述被驱动磁铁6的最大移动范围。
因此,在与四个被驱动磁铁6之间产生的田形驱动线圈7的电磁力,通过将该田形驱动线圈7固定在固定板8上的一定位置,就能通过该被驱动磁铁6而可靠地输出辅助台5用的向规定方向的移动力。
[田形驱动线圈]
构成电磁驱动装置4主要部分的田形驱动线圈7,例如如图5所示,由分别独立并能通电的四个角形小线圈7a、7b、7c、7d构成。并且,四个角形小线圈7a、7b、7c、7d内侧的相互对接成十字形的线圈部分,形成所述十字形的线圈边。
因此,通过由后述的动作控制系统对各角形小线圈7a~7d的通电方向从外部进行切换控制,例如,就能将在田形驱动线圈7的内部的十字形部分中流动的电流限定于图中的纵向或横向的某一方进行通电(包括正或反方向),由此,对于对应配置的被驱动磁铁6,能根据弗莱明左手法则将该各被驱动磁铁6输出朝向规定方向进行推压的电磁力(反力)。
通过对该四个角形小线圈7a~7d所产生的电磁力方向进行组合,从而可对位于所述田形驱动线圈7内侧的十字形线圈边部分设定向纵向或横向等某一方的通电状态,由此,能向对应的被驱动磁铁6输出规定方向的电磁驱动力。并且,利用所述四个被驱动磁铁6所产生的电磁驱动力的合力,就能对所述辅助台5赋予包括X-Y轴上进行旋转动作在内的朝向任意方向的移动力。
对于这些四个角形小线圈7a~7d的一系列的通电控制方法,将在后述的程序存储部22的说明部分(图6、图8)中详细叙述。
又,该四个角形小线圈7a~7d也可以是中空的线圈,但也可以是在内侧充填有铁素体等的导电性磁性构件的线圈。在图5中,线圈内侧的斜线部分表示交链磁通区域。
符号9表示与被驱动磁铁6相对接近并固定安装在田形驱动线圈7侧的制动板。
[位置检测传感器机构]
被所述电磁驱动装置4驱动的辅助台5(即,可动台1)的移动状态,利用位置检测传感器机构25进行检测。
图6所示的位置检测传感器机构25包括:具有静电电容型的多个检测电极(本实施形态中为8个)的电容传感器组26;以及位置信息运算电路27,该位置信息运算电路27将用该电容传感器组26检测出的多个电容变化成分进行电压变换,并进行规定的运算作成位置变化信息而送入后述的台驱动控制装置21。
所述位置信息运算电路27包括:信号变换电路部27A,其将由所述电容传感器组26检测出的多个电容变化成分分别进行电压变换:和位置信号运算电路部27B,其将由该信号变换电路部27变换后的与多个电容变化成分有关的电压信号,通过规定的运算变换成表示X-Y坐标上位置的X方向位置信号VX和Y方向位置信号VY,并对旋转角信号θ进行运算并予以输出。
所述多个电容传感器组26如图1~图4所示,包括:8个角形的电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4,其与辅助台5的周围的下表面部分相对,并隔开规定间隔地配设在所述本体侧突出部3B的上表面;以及宽度较宽的共同电极(未图示),其与8个角形的电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4对应而被设定在所述辅助台5周围的下表面部分上。
并且,所述各电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4内,电容检测电极26X1、26X2沿上下隔开规定间隔地被安装在图2、图3的右端部上,与此相对,电容检测电极26X3、26X4沿上下隔开规定间隔地被安装在图2、图3的左端部上。
另外,所述各电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4内,电容检测电极26Y1、26Y2沿左右隔开规定间隔地被安装在图2、图3的上端部上,电容检测电极26Y3、26Y4沿左右隔开规定间隔地被安装在图2、图3的下端部上。
并且,例如,所述辅助台5(即,可动台1)利用电磁驱动装置4被赋予送进力,在如图7(A)所示那样在向箭头F的方向(图中的右上方向)进行移动动作时,在本实施形态中构成为:用位于辅助台5两侧(及上下方向)的一方电容检测电极26X1、26X2(26Y1、26Y2)与另一方26X3、26X4(26Y3、26Y4)检测出的电容变化成分,在信号变换电路27A中被电压变换后,送入位置信号运算电路27B中,在该位置信号运算电路27B中输入所述各变换电压,而作为X方向位置信号VX-Y方向位置信号VY予以差动输出。
在所述辅助台5受到由电磁驱动装置4产生的送进力、并如图7(B)所示向箭头方向旋转动作时,在本实施形态中,各部分与前述的场合相同地进行动作,并起同样的作用,变化成分被电压变换,且作成规定的旋转角信号θ予以差动输出。
因此,对于本实施形态,由于将同时施加在图3左右(及上下)的各电容检测电极的噪音通过差动输出(例如,获取由被配置在X轴方向的一端部与另一端部上的电容检测电极检测出的电容变化之差:外部杂音排除功能)来消除,同时在测定值被电压变换后,总计其变化成分进行输出(减少的部分,作为负的部分进行减算,例如A-(-A)=2A的情况),由此,具有能将辅助台5(可动台1)的位置信息高灵敏度地进行输出的优点。
[动作控制系统]
对于本实施形态,在所述电磁驱动装置4中,一并设有对所述多个田形驱动线圈7分别驱动控制并对所述可动台1的移动或旋转动作进行限制的动作控制系统20(参照图6)。
该动作控制系统20如图6所示,具有:台驱动控制装置2,其根据规定的控制模式而对所述电磁驱动装置4的多个各田形驱动线圈7分别进行驱动,并使所述可动台1向规定方向进行移动控制1;程序存储部22,其设在该台驱动控制装置21上,对所述可动台1的移动方向、旋转方向及其动作量等特定的与多个控制模式有关的多个控制程序进行存储;以及将在执行这些各控制程序时所使用的规定数据等进行存储的数据存储部23。
台驱动控制装置21上一并设有对多个各田形驱动线圈7指令规定的控制动作的动作指令输入部24。所述可动台1的移动中和移动后的位置信息,由所述位置检测传感器机构25检测、并如后述那样被高灵敏度地运算处理后送入该台驱动控制装置21中。
本实施形态的所述台驱动控制装置21,具有主控制部21A和线圈驱动控制部21B。主控制部21A具有如下功能:根据来自动作指令输入部24的指令进行动作、从程序存储部22选择规定的控制模式并将规定电流向所述多个各田形驱动线圈7进行通电控制。线圈驱动控制部21B具有如下功能:根据所述主控制部21A所设定的控制模式而对规定的四个各田形驱动线圈7、7、……同时且分别进行驱动控制。
主控制部21A除了所述功能以外,还同时兼有如下功能:根据来自检测台位置的位置检测传感器机构25的输入信息而对所述可动台1的位置进行计算或进行其它各种运算。
符号4G表示将规定的电流向所述电磁驱动装置4的多个田形驱动线圈7进行通电的电源电路部。所述台驱动控制装置21具有:输入来自所述位置检测传感器机构25的信息进行规定运算、并据此对在动作指令输入部24中预先设定的移动对象与基准位置信息的偏移进行计算的位置偏移运算功能;和根据该计算后的位置偏移信息而对电磁驱动装置4进行驱动、并将该可动台1向预先设定的移动对象的基准位置进行移送控制的台位置修正功能。
因此,对于本实施形态,在可动台1的移动方向因外部干扰等引起偏移的场合,一边对该偏移进行修正一边将可动台1向规定方向进行移送控制,由此,该可动台1就能迅速且高精度地移送到预先设定的目标位置。
[程序存储部]
所述台驱动控制装置21,作成根据在预先存储在程序存储部22中的规定控制程序(规定的通电图形和其选择组合的规定控制模式)而将所述电磁驱动装置4的四个田形驱动线圈7分别进行驱动控制的结构。
即,在所述程序存储部22中,本实施形态存储着对所述四个各田形驱动线圈7、7、……执行基本的四个通电图形用的程序(参照图6、图8)。
图8,分别表示对田形驱动线圈7(固定件侧)的四个角形小线圈7a、7b、7c、7d的4种通电图形A、B、C、D和此时各田形驱动线圈的十字边部分所产生的电流的方向及与此对应而在可动件侧的被驱动磁铁(永久磁铁)6上所产生的电磁驱动力(推力)的方向。
在图8中通电图形A的场合,分别对一方的角形小线圈7a、7b通电控制着左转的电流,对另一方的角形小线圈7c、7d通电控制着右转的电流,由此,在位于中央部的十字形线圈边部分上,整体地相加或抵消向外部输出的磁通,其结果,成为与仅通电有X轴正方向电流IA的状态同等的状态。
在通电图形B中,分别对各自图示的各角形小线圈7a~7c进行通电控制,由此,成为与仅通电有X轴负方向电流IB同等的状态。在通电图形C中,分别对各自图示的各角形小线圈7a~7c进行通电控制,由此,成为与仅通电有Y轴正方向电流IC同等的状态。同样,在通电图形D中,分别对各自图示的各角形小线圈7a~7c进行通电控制,由此,成为与仅通电有Y轴负方向电流ID同等的状态。
所述四个通电图形A、B、C、D,就根据预先存储在程序存储部22中的规定控制程序来执行。
图8所示的空心箭头,分别表示与这些通电图形A、B、C、D对应而在与可动件侧的被驱动磁铁(永久磁铁)6之间产生的电磁驱动力(推力)的方向。
该场合,在田形驱动线圈7的通电线圈边部分,根据弗莱明左手法则产生对应的各电磁力,但由于将该田形驱动线圈7固定在固定板8上,故其反力作为电磁驱动力(推力)而向被驱动磁铁(永久磁铁)6侧产生。
图8所示的空心箭头,是表示该反力(电磁驱动力)的方向。因此,该反力(电磁驱动力)的方向,根据被驱动磁铁6的磁极N、S的种类而相反。
在程序存储部22中存储着如下各动作程序:在以所述固定板8上的中央部作为原点所假定的X-Y平面上、使可动台1分别向X轴正负二方向和Y轴正负二方向进行移动的第1~第4控制模式;使可动台1向设在X-Y平面上的各象限内的规定方向进行移动的第5~第8控制模式;使可动台1在规定位置上向顺时针方向或逆时针方向进行旋转动作的第9~第10的各控制模式。
在图9~图13中,分别表示在执行各自所述第1~第10的各控制模式动作程序时产生的各田形驱动线圈7的功能和辅助台(可动台1)动作状态的一例子。
图9(A)、(B),是表示执行第1控制模式后状态的图。如该图所示,在该第1控制模式中,分别用电流图形D的方法对X轴上的二个田形驱动线圈7、7进行通电控制,并分别用电流图形C的方法对Y轴上的二个田形驱动线圈7、7进行通电控制。在图9(A)中,记号N、S表示各被驱动磁铁(永久磁铁)6的磁极种类。
其结果,在该第1控制模式中,对于各被驱动磁铁(永久磁铁)6产生向箭头FX1、FX2、FX3、FX4方向的电磁驱动力,由此,就使辅助台5向X轴上的正方向(箭头+FX)进行驱动。
图9(B),是将各田形驱动线圈7、7、……上产生相同的电磁驱动力时的方向例示在X-Y坐标上的图。由此,在使辅助台5向X轴上的正方向移送时,尤其使Y轴上的各田形驱动线圈7、7产生相同大小的驱动力变得重要。
在第2控制模式的场合,由于是使辅助台5向X轴上的负方向(未图示)移送的情况,故与所述第1控制模式的情况相比,只要将向各田形驱动线圈7、7……通电的电流图形设定成完全相反即可。
即,在该第2控制模式中,分别用电流图形C的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,分别用电流图形D的方法对Y轴上的二个田形驱动线圈7、7进行通电控制。由此,就使辅助台5顺利地向X轴上的负方向移送(未图示)。
图10(A)、(B)是表示执行第3控制模式后状态的图。如该图所示,在该第3控制模式中,分别用电流图形A的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,并分别用电流图形B的方法对Y轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制。
其结果,在该第3控制模式中,对于各被驱动磁铁(永久磁铁)6产生向箭头FY1、FY2、FY3、FY4方向的电磁驱动力,由此,就使辅助台5向Y轴上的正方向(箭头+FY)进行驱动。
图10(B)是将各田形驱动线圈7、7、……上产生相同的电磁驱动力时的合力方向例示在X-Y坐标上的的图。由此,在使辅助台5向Y轴上的正方向移送时,尤其使X轴上的各田形驱动线圈7、7产生相同大小的驱动力变得重要。
在第4控制模式的场合,由于是使辅助台5向Y轴上的负方向(未图示)移送的情况,故与所述第3控制模式的情况相比,只要将向各田形驱动线圈7、7……通电的电流图形设定成完全相反即可。
即,在该第4控制模式中,分别用电流图形B的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,分别用电流图形A的方法对Y轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制。由此,就使辅助台5顺利地向Y轴上的负方向移送(未图示)。
图11(A)、(B)是表示执行第5控制模式后状态的图。如该图所示,在该第5控制模式中,分别用电流图形D的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,并分别用电流图形B的方法对Y轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制。
其结果,在该第5控制模式中,对于X轴上的二被驱动磁铁(永久磁铁)6产生向箭头FX1、FX3方向的电磁驱动力,对于Y轴上的二被驱动磁铁(永久磁铁)6产生向箭头FY2、FY4方向的电磁驱动力,由此,就使辅助台5从X-Y轴上的中心点向第1象限方向(箭头FXY)进行驱动。
图11(B)是将各田形驱动线圈7、7、……上产生相同的电磁驱动力时的合力方向例示在X-Y坐标上的图。由此,在使辅助台5从X-Y轴上的中心点向第1象限方向(箭头FXY)驱动时,通过适当设定向各田形驱动线圈7、7……通电的电流值大小,就能使其移动方向产生变化。这样的通电电流大小由所述主控制部21A设定控制。
在第6控制模式的场合,由于是使辅助台5从X-Y轴上的中心点向第3象限方向(未图示)进行移送的情况,故与所述第5控制模式的情况相比,只要将向各田形驱动线圈7、7……通电的电流图形设定成完全相反即可。
即,在该第5控制模式中,分别用电流图形C的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,分别用电流图形B的方法对Y轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制。由此,就使辅助台5顺利地从X-Y轴上的中心点向第3象限方向移送(未图示)。
图12(A)、(B)是表示执行第7控制模式后状态的图。如该图所示,在该第7控制模式中,分别用电流图形C的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,并分别用电流图形B的方法对Y轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制。
其结果,在该第7控制模式中,对于X轴上的二被驱动磁铁(永久磁铁)6产生箭头-FX1、-FX3方向的电磁驱动力,对于Y轴上的二被驱动磁铁(永久磁铁)6产生箭头FY2、FY4方向的电磁驱动力,由此,就使辅助台5从X-Y轴上的中心点向第2象限方向(箭头FYX)进行驱动。
图12(B)是将各田形驱动线圈7、7……上产生相同的电磁驱动力时的合力方向例示在X-Y坐标上的图。由此,在使辅助台5从X-Y轴上的中心点向第2象限方向(箭头FYX)驱动时,通过适当设定向各田形驱动线圈7、7……通电的电流值大小,就能使其移动方向产生变化。这样的通电电流大小由所述主控制部21A设定控制。
在第8控制模式的场合,由于是使辅助台5从X-Y轴上的中心点向第4象限方向(未图示)进行移送的情况,故与所述第7控制模式的情况相比,只要将向各田形驱动线圈7、7……通电的电流图形设定成完全相反即可。
即,在该第8控制模式中,分别用电流图形D的方法对X轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制,分别用电流图形A的方法对Y轴上的二田形驱动线圈7、7进行通电控制。由此,就使辅助台5顺利地从X-Y轴上的中心点向第4象限方向移送(未图示)。
图13(A)、(B)是表示执行第9控制模式后状态的图。如该图所示,该第9控制模式,是将辅助台5(即可动台1)以规定角度θ进行旋转动作用的模式,该控制动作,能使在规定的允许范围内无中心轴的辅助台5进行向左转的圆运动并静止在规定位置上的静止动作。
即,在该图13(A)所示的第9控制模式中,利用电流图形A的方法对X轴的正轴上的田形驱动线圈7进行通电控制,利用电流图形B的方法对X轴的负轴上的田形驱动线圈7进行通电控制,利用电流图形D的方法对Y轴的正轴上的田形驱动线圈7进行通电控制,利用电流图形C的方法对Y轴的负轴上的田形驱动线圈7进行通电控制。
其结果,在该第9控制模式中,在与各田形驱动线圈7、7、……对应的各被驱动磁铁(永久磁铁)6上,如图11所示产生分别沿左转方向并与各轴正交的方向FY1、-FX2、-FY3、或FX4的各电磁驱动力。
因此,如图13(A)所示,通过将该各被驱动磁铁(永久磁铁)6所产生的电磁驱动力大小分别设定控制成相同的大小P,辅助台5即使在规定允许范围内无中心轴的状态下,也可进行向左转的圆运动并静止在规定位置上的静止动作。
该场合,圆运动后的停止位置,成为整体电磁驱动力与由所述台保持机构2的弹性作用所产生的原位置复归力的平衡点(旋转规定角度θ后的位置),这样的位置,作为设定旋转角度与所述电磁驱动力的关系而预先在实验中特定,作成能进行检索的图表化(图信息(日文:マップ)化)并存储在所述数据存储部23中。
图13(B),是将各田形驱动线圈7、7……上产生相同的电磁驱动力时的合力方向例示在X-Y坐标上的图。由此,就辅助台5以X-Y上的中心点0作为旋转中心向左转地旋转规定角度θ并停止。
该场合,设定旋转后停止位置的旋转角度θ的大小,通过适当设定控制向各田形驱动线圈7、7……通电的相同的电流值大小,能确定该旋转角度θ。这样的通电电流大小由所述主控制部21A设定控制。
第10控制模式的场合,是使辅助台5(即可动台1)向右转旋转的情况。因此,在该第10控制模式中,只要将向所述各田形驱动线圈7、7……通电的相同的电流方向设定成反方向即可。
即,利用电流图形B的方法对X轴的正轴上的田形驱动线圈7进行通电控制,利用电流图形A的方法对X轴的负轴上的田形驱动线圈7进行通电控制,利用电流图形C的方法对Y轴的正轴上的田形驱动线圈7进行通电控制,利用电流图形D的方法对Y轴的负轴上的田形驱动线圈7进行通电控制。
由此,在X-Y轴上,辅助台5就被顺利地控制旋转向右转的规定角度θ(未图示)。
这些各通电图形和各控制动作的动作程序可输出地被存储在与台驱动控制装置21-并设置的动作程序存储部22中。并且,台驱动控制装置21,根据来自动作指令输入部24的指令而对所述各动作程序的任一个进行选择,并据此对所述电磁驱动装置4进行驱动控制。
[电磁制动机构]
电磁制动机构,包括相互面对并与可动台1的移动同步进行相对移动的制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板9。所述制动用磁铁和所述制动板9中的一方被固定在一定位置,另一方被设置成能与所述可动台1的移动同步进行移动,该制动用磁铁和该制动板9的组成为如下结构:根据随着所述可动台1的移动而在该制动板9上产生的涡电流所引起的磁力和该制动用磁铁的磁力的磁性作用而产生制动力。
作为本实施形态的电磁制动机构的所述制动用磁铁,使用被驱动磁铁6。在所述四个各田形驱动线圈7的与被驱动磁铁6相对侧的端面部分上,如图14所示,由非磁性构件构成的金属制的制动板9分别在与周围绝缘的状态下与各被驱动磁铁6的磁极面相对且接近,分别被固定安装着。
所述电磁制动机构,具有对辅助台5(可动台1)的急剧移动动作进行抑制并使该辅助台5(可动台1)缓慢移动的功能。
这里,图14(A)是表示图1的制动板9部分的部分剖视图。又,图14(B)是表示沿图14(A)中箭头A-A线看到的俯视图。
安装有四个被驱动磁铁6的辅助台5或可动台1在进行急剧移动动作的场合,在该各被驱动磁铁6和与其对应的各制动板9之间,电磁制动(涡电流制动)起作用。由此,就对辅助台5(即,可动台1)的急剧移动动作进行抑制,并使其缓慢移动。
图15(A)、(B)表示所述电磁制动(涡电流制动)的产生原理。
在该图中,制动板9与被驱动磁铁6的N极相对并被固定在田形驱动线圈7的端部。
现在,若辅助台5以速度v1向图中右方急剧移动时,则金属制的制动板9(由于被固定)相对地向图中左方以相同速度v2(=v1)急剧地移动。由此,在制动板9内,根据弗莱明右手法则而在图15(B)所示的方向(图中向上方)产生大小与速度v2成正比的电动势EV,由此,在该箭头方向流动着左右对称的涡电流。
接着,由于在电动势EV的产生区域存在来自N极的磁通,故在该被驱动磁铁6的磁通与制动板9内的(电动势EV方向的)涡电流之间,根据弗莱明左手法则而在制动板9内(向图中右方)产生规定的移动力f1。
另一方面,由于将制动板9固定在固定板8上,故在被驱动磁铁6上产生移动力f1的反力f2作为制动力,其方向成为与移动力f1方向的相反方向。即,该制动力f2成为与被驱动磁铁6(即辅助台5)的最初的急剧移动方向相反的方向,而且,由于其大小成为与该辅助台5的移动速度成正比的大小,故该辅助台5的急剧移动被适度的制动力f2所抑制,从而能以稳定的状态顺利地移动。
在其它的制动板9的部位,也完全同样地产生规定的制动力f2。
因此,在具有被驱动磁铁6的辅助台5上,在例如产生急剧的停止动作时,虽在该停止部位容易产生往复动作,但对其适度地抑制其动作,就能顺利地缓慢地移动。因此,该各制动板9整体有效地起作用,能使辅助台5(可动台1)以稳定的状态移动。另外,在根据来自外部的振动使辅助台5进行微小往复振动的场合,也具有同样功能地对这样的微小往复振动有效地加以抑制。
由安装在该各田形驱动线圈7端面部分非磁性构件构成的金属制的各制动板9,如图16所示,以与各田形驱动线圈7的关系而构成变压器的二次侧回路,且通过规定的低电阻r(产生涡电流损耗)构成被短路的形态。
在图16中,K1表示田形驱动线圈7的一次侧线圈,K2表示与制动板9相当的二次侧线圈。图16(A)表示通过制动板9内的电阻成分(低电阻r产生涡电流损耗)使该二次侧线圈部分短路后的状态。该场合,在制动板9内与二次侧线圈的短路状态同等的电流(即,与驱动线圈7磁通的大小成正比的涡电流)流动。带有其它制动板的部位也成为完全同样的状态。另外,图16(B)表示无制动板9的状态(二次侧线圈部分被开放的状态)。
因此,构成该场合的一次侧回路的各田形驱动线圈7,即使存在起动时的升高时(过渡状态)中线圈电感成分产生的较大阻力,利用二次侧短路也能有效地降低该影响。在这点上,从起动时能进行较大电流的通电,与所述被驱动磁铁之间无该制动板9的情况相比,能迅速地输出电磁驱动力。
所述各制动板9,兼有对在各田形驱动线圈7的驱动时产生的热量进行散热的功能。在这点上,能对随着驱动线圈的连续运转产生的高温下的电阻增加和通电电流值的降低(即,电磁驱动力的降低)有效地抑制,并能将通电电流长时间地设定成大致一定水平。因此,能将对于电磁驱动装置输出的电磁驱动力的来自外部的电流以稳定的状态继续控制,能对时效变化(因热量引起的绝缘破坏)有效地抑制。由此,能提高装置整体的耐久性、进而提高装置整体的可靠性。
另外,在本实施形态中,例示了每个作为制动板的各田形驱动线圈7分别安装有所述制动板9的情况,但也可将该制动板9形成为共同作用于二以上田形驱动线圈7的单一的制动板,并作成使多个田形驱动线圈7与该单一的制动板相对的结构。
[所述实施形态的整体的动作]
接着,对所述第1实施形态的整体的动作进行说明。
在图6中,首先,当从动作指令输入部24输入使可动台1向规定位置移动用的动作指令时,台驱动控制装置21的主控制部21A立即动作,根据该动作指令而从数据存储部23选择移动对象的基准位置信息,同时从动作程序存储部22选择与其对应的规定控制模式中的控制程序,接着,使线圈选择驱动控制部21B进行动作,根据规定的控制模式对电磁驱动装置4的四个田形驱动线圈7进行驱动控制。
图17、图18表示从动作指令输入部24输入使可动台1向X轴正方向的规定位置进行移动的指令,据此使装置整体进行动作的状态。
在该例子中,作为控制模式,选择图9所示的第1控制模式,由此对各四个田形驱动线圈7分别选择图9所示状态的通电图形,由此进行动作。
该场合,在所述台保持机构2中,当利用电磁驱动装置4对辅助台5向图中右方赋予送进力时,该辅助台5克服各钢琴线2A、2B的弹力(原位置复归力)进行移动。并且,该辅助台5(即可动台1),在各钢琴线2A、2B的弹性复归力与施加在该辅助台5上的电磁驱动装置4的电磁驱动力的平衡点(移动目标位置)处停止。
图17、图18中符号T表示移动的距离。
图18中,斜线部分表示因辅助台5的移动、而使所述另一方电容检测电极26X3、26X4的电容成分减少的部分,交叉斜线部分表示所述一方电容检测电极26X1、26X2的电容成分增加的部分。另外,图18中表示没有向Y轴方向位置偏移的情况。
在动作中,在因外部干扰等、使辅助台5的移动位置偏离目标位置的场合,根据该电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4的电容成分的增加、减少的信息而对实际移动后的位置进行检测,并进行防止位置偏移用的反馈控制。
另一方面,从这样的状态施加于辅助台5上的电磁驱动力被断开时,则辅助台5被赋予钢琴线2A、2B的弹性复归力而复归至原来位置。
对于这样一系列的动作,辅助台5的移动动作通常在电磁驱动力的施加控制或断开控制的任何场合都急剧地进行。因此,对于辅助台5(或可动台1),在移动对象的停止时或复归原位置时的停止位置处,产生因惯性力及弹力引起的重复动作(往复动作)。
但是,对于本实施形态,这样的重复动作(往复动作)被制动板与被驱动磁铁之间产生的电磁制动电流制动所抑制,向规定位置顺利地移动,并在稳定的状态下进行停止控制。
在从动作指令输入部24输入使可动台1向所述以外的其它规定位置移动用的动作指令的场合,也与前述场合相同,台驱动控制装置21的主控制部21A立即进行动作,根据该动作从数据存储部23选择移动对象的基准位置信息。与此同时,从动作程序存储部22选择与其对应的规定控制模式中的控制程序。接着,赋予线圈选择驱动控制部21B,根据规定控制模式对电磁驱动装置4的四个田形驱动线圈7进行驱动控制。
并且,该场合,也执行与所述场合同样的控制动作和由制动板进行的制动动作,辅助台5(可动台1)向规定位置顺利地移动,并在稳定的状态下进行停止控制。
这样,对于所述第1实施形态,不使用以往场合所需的厚重的双重结构的X-Y轴移动保持结构,而将辅助台5(可动台1)保持离中心位置(在规定范围内)同一的高度位置,并在X-Y平面上的任一方向也能使其顺利移动或执行同一面内的旋转驱动。因此,若采用所述第1实施形态,则结构简单,能使装置整体小型化、轻量化,在这点上不仅能显著改善可搬性,而且与以往例子相比具有能减少零件个数的优点。并且,由于零件个数减少,故能显著提高耐久性,能提高生产率,以在组装时的调整中不需要熟练的操作。
安装有被驱动磁铁6的辅助台5(可动台1)即使有急剧的动作变化,由于在该被驱动磁铁6与由非磁性金属构件构成的制动板9之间,大小与急剧变化成正比的电磁制动(涡电流制动)力起作用,故能对可动台1的急剧动作受到抑制,并能以稳定的状态向规定方向顺利地移动。
由于该制动板9是在与各被驱动磁铁6相对的状态下分别安装在田形驱动线圈7上的简单的结构,并且,产生电磁驱动力的电磁驱动装置4,也是具有设在辅助台5上的被驱动磁铁6和与其相对在固定板8上的田形驱动线圈7这样的结构,故装置整体可小型化和轻量化,不仅可搬性良好,而且尤其在组装作业时不需要熟练的操作,故作业性也良好。
另外,由于安装在驱动线圈7的所述被驱动磁铁6侧的端面部分的由非磁性构件构成的金属制的制动板9,与驱动线圈7的关系构成与变压器的二次侧回路同等的回路,且通过制动板9的电阻成分(产生涡电流损耗)构成短路的形态。
因此,构成该场合的一次侧回路的田形驱动线圈7,与二次侧回路开放状态的场合相比,能通过较大的电流。由此,在与所述被驱动磁铁之间无该制动板9的情况相比,能输出较大的电磁力。
又,由于该制动板9还具有作为散热板的功能,故能对田形驱动线圈7的连续运转产生的时效变化(因热量引起的绝缘破坏)有效地抑制。由此,能增加装置整体的耐久性,其结果,能提高装置整体的可靠性。
另外,对于所述第1实施形态,例示了将被驱动磁铁6安装在辅助台5上的情况,但也可将被驱动磁铁6安装在可动台1侧,与此相对,也可以将所述各田形驱动线圈7配设在固定台8上的规定位置处。该场合,也可以在贯通固定台8的状态下安装各田形驱动线圈7,并与该各田形驱动线圈7相对,将被驱动磁铁6安装在可动台1侧和辅助台5侧的双方。
另外,在所述第1实施形态中,例示了作为驱动线圈而安装了田形驱动线圈7的情况,但本发明中,作为驱动线圈不一定限于田形驱动线圈,只要是产生同等功能的线圈,也可以是其它形态的驱动线圈。
[第2实施形态]
图19~图20表示第2实施形态。图19~图20所示的第2实施形态特征如下:取消了所述第1实施形态中安装的辅助台5,用台保持机构2直接保持可动台31,并利用电磁驱动装置4对可动台31直接进行驱动。
在该图19~图20中,符号31表示四边形的可动台。该可动台31在上表面上具有圆形的平坦作业面31A。
符号2表示与所述第1实施形态中台保持机构相同的台保持机构。该台保持机构2与所述第1实施形态同样地被配设在图19的下方部分,允许可动台31在同一面内向任意方向移动,并在可对该可动台31附加原位置复归力的状态下,对该可动台31进行保持。
即,该第2实施形态中,可动台31通过配设在作为本体部的外壳本体33内侧的所述台保持机构2而被装入在所述外壳本体33中。
另外,在所述可动台31与外壳本体33的后述驱动装置保持部(本体侧突出部)33A之间,与所述第1实施形态的情况相同地安装着电容型的位置检测传感器,该位置检测传感器始终对可动台31的移动位置进行检测。
即,在可动台31的图19中的下表面(底面)端部周围,安装着具有规定宽度的平坦面的口字形的衬垫31B,在其下表面部分设有电容型的位置检测传感器的共同电极31Ba。又,与所述第1实施形态的情况相同地设有与该共同电极31Ba相对、与所述第1实施形态中电容检测电极相同的电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4,并安装在后述的驱动装置保持部(本体侧突出部)33A的上表面上。
台保持机构2与所述第1实施形态中的台保持机构2相同,将留有规定间隔地设置的2根钢琴线(只要是对于支承可动台31具有足够的适度刚性的棒状弹性线材,也可以是其它的构件)2A、2B作为一组而预先与可动台31的周端部对应地准备四组,将该四组钢琴线2A、2B为每一组,分在四边形中继构件2G的各四角部分,并分别向上方竖立设置。
并且,作成如下结构:用位于内侧的四根台侧钢琴线2A将可动台从下方进行保持,用位于外侧的本体侧的四根钢琴线2B将中继构件2G悬吊成可从外壳本体33摆动自如。
由此,可动台31与所述第1实施形态相同,不改变高度位置而能在同一面内向任意方向移动,还能同时进行允许范围内的旋转动作。
本实施形态的外壳本体(本体部)33如图19所示,形成为上方和下方开放的箱体状。
符号34表示电磁驱动装置。该电磁驱动装置34与所述第1实施形态中的电磁驱动装置4相同地形成,被配置在可动台31的图19中的下侧、并保持于外壳本体33侧,且具有对所述可动台31赋予移动力的功能。
符号33A表示作为本体侧突出部的驱动装置保持部,该本体侧突出部突设在外壳本体33的内壁部周围。电磁驱动装置34通过该驱动装置保持部33A而被保持在外壳本体33上。
该驱动装置保持部33A的图19中的上表面形成为平坦面,在该平坦面上,与所述第1实施形态的情况相同地安装着将可动台31的位置信息向外部输出用的电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4,并具有同样的功能。
所述电磁驱动装置34与所述第1实施形态的情况相同,具有:被固定安装在可动台31的图19中的下表面部分规定位置上的四个被驱动磁铁6;与该各被驱动磁铁6相对配置的、具有十字形线圈边并对该各被驱动磁铁6沿所述可动台31的规定移动方向而赋予电磁性的规定驱动力的田形驱动线圈7;以及将该田形驱动线圈7保持固定在一定位置的固定板38。
该固定板38,与所述可动台31隔有规定间隔地平行地设定,并被配设在可动台31的图19的下方且其周围被保持在外壳本体33的驱动装置保持部33A上。
另外,与所述第1实施形态的情况相同,在田形驱动线圈7的所述被驱动磁铁6侧的端面侧,与被驱动磁铁6的磁极面接近并分别配设着由非磁性金属构件构成的制动板9。
本实施形态的制动板9被固定在田形驱动线圈7的端面部分,且通过该田形驱动线圈7而被固定于所述固定板38侧。
另外,对于该制动板9,也可保持与田形驱动线圈7的端面部分抵接的状态,并通过其它的衬垫构件(未图示)固定在固定板38上。这一点也是与所述第1实施形态的情况相同的。
可动台31被位于内侧的四根台侧钢琴线2A保持着。符号31C表示为了与该四根台侧钢琴线2A卡合而从可动台31的图19中的下表面向下方突设的四根台侧脚部。通过该四根台侧脚部31C而将所述可动台31与四根台侧钢琴线2A连接保持。
这里,该四根台侧脚部31C的长度被设定成如下的长度:位于所述内侧的四根台侧钢琴线2A的实际长度L可与位于外侧的四根钢琴线2B作成相同。
在所述固定板38的四角部分,分别形成有规定大小的贯通孔38A。本实施形态的贯通孔38A形成四边形,但只要是能允许所述可动台31动作的大小,其形状也可以是其它的形状,如圆形等。
将所述四根台侧脚部31C各自分别贯通插入于所述贯通孔38A,由此,位于图19上方部分的可动台1成为由位于该图下方部分的台保持机构2的四根台侧钢琴线2A所保持的结构。
其它结构和功能是与所述第1实施形态的情况相同的。
以上说明的第2实施形态,由于除了具有与所述第1实施形态大致同样的作用效果以外,尤其将所述第1实施形态中安装的辅助台5去除并将可动台31直接用台保持机构2进行保持,且利用台驱动控制装置21直接对可动台31进行驱动,故结构更简单化,相应就能小型轻量化。因此,由于能减轻可动台1侧的重量,故不仅能提高台保持机构2的耐久性,而且能提高装置整体的可搬运性。另外,由于不需要将辅助台5连接、装入可动台31的作业工序,故具有这样的优点,即能显著提高生产率和维修性,能降低装置整体的成本。
[第3实施形态]
图21表示本发明第3实施形态。图21所示的第3实施形态,具有如下结构特征:对在所述第1实施形态中与各被驱动磁铁相对而分别安装在多个田形驱动线圈的端部上的制动板9,使用一片板状构件作为共用。
在图21中,表示安装了由同一材质的一片制动板39来代替所述第1实施形态中安装的四片制动板9的情况。
该场合,在制动板39的中央部形成有如下程度大小的贯通孔39A:允许图1所示的连接支柱10的插通,并允许该连接支柱10与辅助台5(及可动台1)一起在图21的正交轴X-Y的平面内进行移动。
另外,该制动板39,在图21(A)中例示了在与多个各田形驱动线圈7的各端部抵接的状态下、通过该田形驱动线圈7安装在固定板8上的情况。另一方而,对于该制动板39,也可以构成对与各田形驱动线圈7的端面部分抵接的状态进行保持、并通过其它的衬垫构件(未图示)固定在固定板8上的状态。
其它结构与所述第1实施形态相同。
以上说明的第3实施形态,由于除了能获得与所述第1实施形态的情况同等的作用效果以外,与所述第1实施形态的情况相比,还能使制动板39的组装作业显著地简单化,增大制动板39整体的表面积,故也具有有效地作为散热板的功能。另外,由于结构简单化,故具有能提高生产率和装置的耐久性的优点。
另外,该第3实施形态,例示了安装同一材质的一片板状构件的结构来代替所述第1实施形态中多个制动板9的情况,但不限于此,也可以如所述第2实施形态所示,将同一材质的一片板状构件作为单一的制动板39进行安装,来代替去除辅助台5后结构的多个制动板9。
对于所述第1~第3的各实施形态,作为被驱动磁铁6,例示了安装永久磁铁的情况,但也可以安装电磁铁来代替永久磁铁。该场合,对于该电磁铁的驱动控制,由所述台驱动控制装置21来担当,构成与所述各田形驱动线圈7的动作联动、选择其正向或反向、或通电停止状态进行规定的通电控制(未图示)。
因此,对于作为该被驱动磁铁6安装了电磁铁的情况,除了具有与所述实施形态1大致同等的功能以外,由于将被驱动磁铁作为电磁铁,故能给可动台的驱动控制带来各种变化。
例如,在可动台进行移动时的加速/减速时,由于能对各驱动线圈和电磁铁双方进行驱动控制而对应,故能对可动台的移动方向等变化迅速地相对应。另外,由于根据需要而能自由地对被驱动磁铁的磁通密度(磁铁强度)进行设定,故具有能根据使用状态而使该被驱动磁铁的强度进行变化的优点。
[第4实施形态]
图22表示第4实施形态。图1所示的第1实施形态中的电磁制动机构,作为制动用磁铁使用被驱动磁铁6,并使该被驱动磁铁6与制动板9组合。与此相对,图22所示的第4实施形态中的电磁制动机构41,作为制动用磁铁,使用与被驱动磁铁独立的另体的磁铁,并将该制动用磁铁与代替制动板9的制动板49进行组合。
即,在图22中,电磁制动机构41包括:在固定板8的上表面部分的同一圆周上等间隔地固定安装的四片制动板49;与该各制动板49接近相对并固定安装在所述可动台1下表面部分上的四个制动用磁铁46。
这里,四片制动板49和四个制动用磁铁46,都被安装在与所述电磁驱动装置4的四个田形驱动线圈7及各被驱动磁铁6对应的位置。
该四片制动板49利用由非磁性材料构成的导电性构件(例如铜制的板材)来形成。又,四个制动用磁铁46,其磁极的极性N、S被配置成放置一个就相反(邻接的磁铁极性为不同状态),由此,通过可动台1和固定板8就顺利地形成磁路。
其它结构与图1所示的第1实施形态大致相同。
以上说明的第4实施形态,其作用效果能获得与图1所示的第1实施形态的情况大致同等的作用效果,尤其,对于电磁制动机构41,也能获得与图1(第1实施形态)所示的按制动板9与被驱动磁铁6关系产生的电磁制动(涡电流制动)相同或超过它的电磁制动。
另外,对于本实施形态,由于从电磁驱动装置4的设置区域去除了制动板9,故能将各田形驱动线圈7与各被驱动磁铁6之间的间隙(间隔)设定得较小(较窄)。因此,与所述第1实施形态的情况相比,具有能将电磁驱动力设定成更大的优点。
另外,对于所述实施形态,例示了在所述第1实施形态(图1)中去除了制动板9的情况,但实际上也可在仍安装有制动板9的状态下、在重新增加安装所述电磁制动机构41的状态下进行使用。
对于该电磁制动机构41,例示了对制动用磁铁46的数目和制动板49的数目及其安装部位进行特定的情况,但本发明不一定限于此。对于制动用磁铁46,既可以安装3个以上的任意数目,也可以对于制动板49以与各制动用磁铁46对应的大小来安装规定形状的一片制动板。
另外,即使调换制动用磁铁46和制动板49的安装位置,也能获得同样功能的电磁制动机构41。
[第5实施形态]
图23表示第5实施形态。图23所示的第5实施形态,是在所述图19所示的第2实施形态中,特点在于,重新安装电磁制动机构51,并将该电磁制动机构51从所述电磁驱动装置34切开而另外(独立地)安装。
该场合,电磁制动机构51如图23所示,包括:安装在固定板38上表面中央部分的二个制动用磁铁56;以及与该制动用磁铁56接近并相对二固定安装在所述可动台1下表面部分的一片制动板59。
这里,一片制动板59和二个制动用磁铁56,都独立地安装有所述电磁驱动装置4的四个田形驱动线圈7和各被驱动磁铁6。制动板59,利用由非磁性材料构成的导电性构件(例如铜制的板材)来形成。又,二个制动用磁铁56的磁极极性N、S,被配置成相反(邻接的磁铁极性为不同状态),由此,通过可动台1和固定板38就顺利地形成磁路。
其它结构与图19所示的第2实施形态大致相同。
第5实施形态,由于除了能获得与图19所示的第2实施形态大致同等的作用效果以外,该第5实施形态还从电磁驱动装置4的设置区域取消了制动板9,故能将各田形驱动线圈7与各被驱动磁铁6之间的间隙(间隔)设定得较小(较窄)。因此,与所述第2实施形态的情况相比,具有能将电磁驱动力设定成更大的优点。
另外,对于所述第5实施形态,例示了在所述第2实施形态(图19)中去除了制动板59的情况,但实际上也可在仍安装有制动板9的状态下进行使用。
又,对于电磁制动机构51,例示了对制动用磁铁56的数目、制动板59的数目及其安装部位进行特定的情况,但本发明不一定限于此。对于制动用磁铁56,既可以安装3个以上的任意数目,也可以与各制动用磁铁56对应而分别独立地安装制动板59。
[第6实施形态]
图24表示第6实施形态。图24所示的第6实施形态的电磁制动机构,具有如下特征:在所述图21所示的第3实施形态中,取代制动板39而固定安装有将该制动板39的周围扩大延伸设置、并固定在外壳本体3(参照图1)上的结构的新的制动板69,并去除固定板8。符号69A表示形成在制动板69中央部的贯通孔。该贯通孔69A形成允许连接支柱10移动动作的大小。
这里,制动板69,利用由非磁性材料构成的导电性构件(例如铜制的板材)来形成。
在该图24所示的第6实施形态中,通过去除固定板8,各田形驱动线圈7的下表面侧就被保持在制动板69上。
因此,该第6实施形态的电磁驱动装置64,包括:制动板69;固定在该制动板69上的各田形驱动线圈7;与该各田形驱动线圈7对应、并通过与制动板69夹有规定间隙而安装在辅助台5上的各被驱动磁铁6。
另外,第6实施形态的电磁制动机构,通过制动板69与被驱动磁铁6组合而成。
另外,符号66表示四个其它被驱动磁铁。该四个其它的被驱动磁铁66,与所述各田形驱动线圈7的图24中上表面(可动台1侧的端面)相对并分别固定安装在可动台1上,由此成为电磁驱动装置64的驱动力得到强化的状态。
这里,对于新增加的各被驱动磁铁66磁极,被设定成与所述各被驱动磁铁6相对的而分别为不同的磁极(N极与S极相对的形态)。其它结构与所述图21所示的第3实施形态相同。
这样,也具有与所述图21所示的第3实施形态相同的作用效果,尤其由于制动板69与被驱动磁铁6的位置关系被保持成与所述第3实施形态(图21)相同的状态,故制动板69引起的制动功能也成为与所述第3实施形态(图21)完全相同。对于其它的作用效果,由于去除了固定板8,故具有能使装置整体更小型化、轻量化的优点。
这里,对于新增加的被驱动磁铁66,也可以用例如由铁材等的通常的磁性构件来构成。该场合,取代被驱动磁铁66的磁性构件,有效地起到作为磁路形成构件的功能。
另外,在该第6实施形态中,也可以去除所述新的被驱动磁铁66。这样,能进一步使装置整体小型化和轻量化,能进一步提高装置的通用性,故情况良好。
[第7实施形态]
[有关驱动线圈的其他实施形态]
表示所述各驱动线圈7的其它实施形态,表示与制动板的关系。该场合,驱动线圈以外的其它构成部分,分别与前述各实施形态相同构成,这里省略其说明。
(1)田形驱动线圈的实施形态
对于所述各实施形态,例示了将作为构成电磁驱动装置4、34、64主要部分的驱动线圈的田形驱动线圈7予以限定、安装在X-Y轴上的情况,但也可以是如图25所示那样,将田形驱动线圈7安装在偏离X-Y轴上的位置处。
该场合,被驱动磁铁6(或66),在与田形驱动线圈7对应的位置处被固定在所述田形驱动线圈7侧。
关于包括该图25的情况、位于该田形驱动线圈7内侧的十字形线圈边的配置,对于所述各实施形态例示了其纵或横的线圈边部分沿所述X-Y轴配置的情况,但本发明不一定限于此,也可以是相对X轴或Y轴以规定的倾斜度进行配置的情况。
关于该田形驱动线圈7,在图25中例示了安装四个,但只要具有同等功能,既可是3个,也可是5个以上。
另外,关于该田形驱动线圈7,其外径也可以是四边形以外的形状。
(2)田形驱动线圈以外的驱动线圈(其一)
对于所述各实施形态,作为构成电磁驱动装置主要部分的驱动线圈例示了安装有田形驱动线圈7的情况,但其只要是与例示的记载具有同等的功能,也可以取代之而安装其它的驱动线圈。
图26(A)表示这种情况:作为驱动线圈,使用内侧的面积较大的单一的口形驱动线圈71,将四个电磁铁81分别配置成,磁极N、S全部相对该口形驱动线圈71的四边部分分别可变地设定(也包含通电停止控制),由此构成电磁驱动装置4(或34)。
在该例中,通过适度地对口形驱动线圈71和各电磁铁81进行包括通电方向和通电停止在内的规定电流量的通电控制,除了可动台1(或31)的旋转动作以外,能对所有方向的移动动作进行驱动控制。口形驱动线圈71的形状也可以是矩形或正四边形。
(3)田形驱动线圈以外的驱动线圈(其二)
图26(B),是表示使用了作为驱动线圈的内侧面积较小的四个口形驱动线圈72和8个电磁铁82的例子。
在该图23(B)的例子中,将四个的各口形驱动线圈72配置在与X-Y交叉的部位、例如构成左右对称的位置上。另外,该各口形驱动线圈72与位于分别与X轴、Y轴交叉的部位的各口形驱动线圈72的线圈边部分相对,并将8个电磁铁82分别配置成磁极N、S全部能可变地设定(也包括通电停止控制),由此构成电磁驱动装置4(或34)。
该例子中,与所述图26(A)的情况相同,通过适度地对各口形驱动线圈72和各电磁铁82进行包括通电方向和通电停止在内的规定电流量的通电控制,除了可动台1(或31)的旋转动作以外,能对所有方向的移动动作进行驱动控制。
该场合,口形驱动线圈72的形状也可以是矩形或正方形。
(4)田形驱动线圈以外的驱动线圈(其三)
图27(A),是表示使用了作为驱动线圈的内侧面积较小的四个口形驱动线圈73和八个电磁铁83的例子。
在该图27(A)的例子中,将四个口形驱动线圈73配置成在与X-Y交叉的部位、例如构成左右对称的位置。另外,该各口形驱动线圈73与位于分别与X轴、Y轴不交叉部位的各口形驱动线圈73的线圈边部分相对,并将八个电磁铁83分别配置成磁极N、S全部能可变地设定(也包括通电停止控制),由此构成电磁驱动装置4或34。
在该例子中,通过对口形驱动线圈73和电磁铁83进行包括通电方向和通电停止在内的规定电流量的通电控制,与所述第1~第3的各实施形态的情况相同,能对旋转动作和向所有方向的移动动作进行驱动控制。该场合,口形驱动线圈73的形状也可以是矩形或正方形。
(5)田形驱动线圈以外的驱动线圈(其四)
图27(B)是表示使用了作为驱动线圈的单一的形成空白十字形的十字形框架型驱动线圈74和八个电磁铁84的例子。
在该图27(A)的例子中,十字形框架型驱动线圈74的纵向和横向的中心线部分配置在位于X-Y轴上的部位、例如构成左右对称的位置上。并且,该十字形框架型驱动线圈74与位于分别与X轴、Y轴不交叉部位的十字形框架型驱动线圈74的线圈边部分相对,并将八个电磁铁84分别配置成磁极N、S全部能可变地设定(也包括通电停止控制),由此构成电磁驱动装置4或34。
在该例子中,通过适度地对十字形框架型驱动线圈74和电磁铁84进行包括通电方向和通电停止在内的规定电流量的通电控制,与所述第1~第3的各实施形态的情况相同,能对旋转动作和向所有方向的移动动作进行驱动控制。
并且,对于所述(2)~(5)的各例子,将所述各制动板9与各驱动线圈71、72、73或74的规定线圈边部分抵接、并与对应的各被驱动磁铁6分别相对地安装在所述驱动线圈侧。
另外,该场合也与所述第3实施形态的场合(参照图21)相同,作为制动板39(未图示),也可以安装由同一构件构成的单一的板状构件来代替多个各制动板9。
如上所述,所述实施形态,能使对被加工物进行支承的可动台在同一面上(不会改变高度位置)向规定方向自由地而顺利地进行精密移动或复归至原来位置,由于作为台保持机构而安装了利用弹性构件能使可动台在同一面内向任意方向进行移动的装置,故就不需要以往所需的双重结构的滑动机构。因此,由于不需要特别的精密加工等,故能大幅度地改善加工组装作业和使装置整体小型轻量化。
另外,由于与构成台驱动用的电磁驱动装置一部分的多个磁铁相对而安装了由非磁性构件构成的导电性的制动板,因此,即使因在停止时可动台的反复往复移动操作或周围的振动等原因而在同一面内发生微小振动等,也能有效地将其抑制。由此,能顺利地进行该可动台的精密移动。
如上所述具有:可动台,其配设成在同一面上可向任意方向移动;允许该可动台在同一面内向任意方向移动的台保持机构;对所述台保持机构进行支承的本体部;以及安装在该本体部侧、并向所述可动台赋予移动力的电磁驱动装置。另外,所述台保持机构如后所述,也可以是具有向所述可动台附加原位置复归力的功能的机构。另外,电磁驱动装置至少由以下构成:固定安装在所述可动台侧规定位置的多个被驱动磁铁;以及驱动线圈,其具有与该各被驱动磁铁相对配置的线圈边、并对该各被驱动磁铁沿可动台的规定移动方向赋予电磁性的规定驱动力。另外,所述驱动线圈,也可以是通过固定板或通过代替该固定板的其它构件而安装在本体部上的线圈。
另外,将由非磁性金属构件构成的制动板与所述被驱动磁铁的磁极面接近配设,并通过该制动板与被驱动磁铁组合,构成电磁制动机构。
因此,本实施形态在电磁驱动装置进行动作时,首先在具有该电磁驱动装置的驱动线圈与被驱动磁铁之间产生磁力,对可动台施加规定方向的移动力。
该场合,由于可动台利用台保持机构而保持成允许在同一面内向任意方向移动的状态,故不会上下移动地顺利地向规定方向移动,停止在取得所述台保持机构所具有的原位置复归力与电磁驱动装置的磁力平衡的位置(即,规定的移动停止位置)。
另一方面,该可动台,当其移动/停止时的急加速或急减速时,可动台自身发生急前进/急停止,尤其在停止时,容易因所述台保持机构所具有的与原位置复归力的相互作用而产生反复的往复移动。
这样的场合,根据可动台的急剧动作变化而在该被驱动磁铁与制动板之间发生电磁制动(涡电流制动),由此,可动台的急剧动作被抑制,可动台能以稳定的状态缓慢地顺利地向规定方向移动。
另外,电磁制动机构,是通过制动板与被驱动磁铁组合而形成的简单结构,电磁驱动装置,作成被驱动磁铁和与其相对的驱动线圈组合的简单结构。因此,与具有双重结构的移动机构的以往结构相比,能使装置整体小型化和轻量化,不仅可搬性良好,而且在组装作业时,由于也不需要特别熟练的操作,故操作性也良好,能提高生产率。
另外,安装在驱动线圈的靠近所述被驱动磁铁的端面部分的由非磁性构件构成的金属制的制动板,以与驱动线圈的关系构成与变压器的二次侧回路相当的回路,且通过制动板的电阻成分(产生涡电流损耗)构成短路的形态。
因此,构成变压器的一次侧回路的驱动线圈,与二次侧回路为开放状态的情况相比,能通过较大的电流。由此,与无该制动板的情况相比,能在与所述被驱动磁铁之间输出较大的电磁力。
该制动板还具有散热板的功能,这一点能有效地抑制随着驱动线圈的连续运转所产生的时效变化(因热量引起的绝缘破坏等),能提高装置整体的耐久性和可靠性。
另外,对于可动台,一体地连接安装有辅助台,该辅助台与其相对且隔有规定间隔并与其平行,且将所述台保持机构安装在该辅助台侧,还能采用将所述被驱动磁铁安装在该辅助台上的结构。
通过将被驱动磁铁安装在辅助台上,则在进行组装作业时就能有效地避免发生可动台的损伤事故等。
另外,由多个田形驱动线圈构成驱动线圈,并与位于该田形驱动线圈的内侧的十字形部分对应地将所述被驱动磁铁分别进行配设。由此,能使各被驱动磁铁(进而是可动台)在田形驱动线圈的内侧所设定的允许移动范围内向规定的方向自由而精密地移动。
该场合,田形驱动线圈,实际上通过另外安装的驱动控制装置使对应的各被驱动磁铁之间产生例如X方向或Y方向的驱动力,能整体地进行一并控制,并通过该被驱动磁铁使可动台向规定的方向移动。
另外,也能采用由永久磁铁构成多个被驱动磁铁的结构。由于将被驱动磁铁作成永久磁铁,故不需要电磁铁那样的通电回路,相应能避免组装时和维修检查时作业的烦杂性,因此,能提高生产率和维修性,并能增加装置整体的耐久性。
另外,也能作成如下结构:用电磁铁构成所述多个被驱动磁铁,并将该各被驱动磁铁与所述驱动线圈联动地、向正方向或反方向或通电停止状态地有选择地进行通电控制。
因此,能使可动台的驱动控制带来各种变化。例如,对于可动台移动时的加速/减速,通过对驱动线圈和电磁铁双方进行驱动控制来应对,故对于可动台的移动方向等变化能迅速地相对应。由于还能对被驱动磁铁的磁通密度自由地进行设定,故能根据使用状态而使该被驱动磁铁的强度变化。
另外,也可以与多个被驱动磁铁对应地分别安装所述制动板,或将制动板固定在各驱动线圈侧的端部。
另外,也可以将所述多个被驱动磁铁全体作为对象由单一的板构件构成所述制动板,将该单一的板构件固定安装在所述各驱动线圈的各磁铁侧端部。
另外,通过对每个驱动线圈安装制动板,就能在驱动线圈相互间设定空间,能使维修检查作业顺利进行,即能提高维修性。
另外,由于将多个被驱动磁铁全体作为对象而由单一的板构件构成制动板,故能使组装作业简单化,能提高装置整体的生产率和耐久性并降低成本。
此外,也可将制动板从驱动线圈侧切开,重新与其它制动用磁铁组合,构成电磁制动机构。在该场合,能将制动板安装在与驱动线圈不同的部位。
因此,可将电磁制动机构与电磁驱动装置断开而安装在任意的部位,能自由地设定电磁制动力的强度。该场合,由于能在电磁驱动装置侧设定更小的驱动线圈与被驱动磁铁之间的间隙,故能高效地产生在驱动线圈与被驱动磁铁之间所产生的电磁驱动力。
另外,也可以作成:用与各被驱动磁铁对应的单一的制动板来构成制动板,将该单一的制动板固定在本体部上,且用该单一的制动板对所述驱动线圈进行保持。
因此,不仅能去除所述固定板,而且能用制动板对驱动线圈进行保持。另外,由于能去除固定板,故能进一步促进装置整体的小型轻量化。由此,能进一步提高可搬性和通用性,随着构成零件的减少而能降低成本。
[第8实施形态]
图28表示第8实施形态。图28所示的第8实施形态具有如下特征:在使所述第1实施形态的四个田形驱动线圈7分别贯通于所述固定板48孔中的状态下,将其固定安装在该固定板48上,并与该各田形驱动线圈7的端面分别对应、而将被驱动磁铁6安装在各所述辅助台5和可动台1上,由此构成电磁驱动装置44。
符号48A与图1的贯通孔8A相同,表示允许连接支柱10移动动作的贯通孔。另外,符号49、50表示分别制动板与各田形驱动线圈7各端面抵接、并以与每个所述各被驱动磁铁相对且接近的状态分别固定安装在固定板8两面上。其它结构与所述第1实施形态相同。
本实施形态,由于除了具有与所述第1实施形态相同的作用效果以外,还夹有田形驱动线圈7的两端面的十字形线圈边并在上下方分别安装被驱动磁铁6,故能成倍增加电磁驱动力。因此,能以更迅速且稳定的状态对辅助台5和可动台1进行平面驱动,具有能提高装置整体性能和可靠性的优点。
这里,对于所述本实施形态的制动板49、50,例示了分别划分成所述各田形驱动线圈7的每个端面并分别独立安装在同一面上的情况,但与所述第3实施形态的制动板39(参照图21)相同,也可以与辅助台5侧(或可动台1侧)的各被驱动磁铁6共同相对,共用一片制动板。
另外,在图28所示的第8实施形态中,将电磁驱动装置的被驱动磁铁6用作为电磁制动机构的制动用磁铁,但也可以使用另体的制动用磁铁来代替这些被驱动磁铁,将该制动用磁铁与制动板进行组合来构成电磁制动机构,通过将该电磁制动机构与电磁驱动装置分开设置,也可以取消制动板49、50。
这样,能使各被驱动磁铁6与所对应的各田形驱动线圈7之间的间隙减小,故具有能较大地设定该两者间起作用的电磁驱动力的优点。
[第9实施形态]
接着,对关于所述田形驱动线圈的其它结构例子进行说明。在所述第1实施形态中,作为田形驱动线圈例示了四边形线圈,而本发明对田形驱动线圈不必限定于此。以下所示形状的线圈,也是可发挥田形驱动线圈功能的线圈。
(1)外形为菱形的田形驱动线圈
图29所示的田形驱动线圈61,由分别独立地可通电的四个三角形的角形小线圈61a、61b、61c、61d构成,是将其整体组合作成菱形的线圈(使四边形线圈转动90°后的状态),在内侧具有图29所示的十字形线圈边。
图29表示将这样形成的四个田形驱动线圈61与所述第1实施形态相同地配置在X-Y正交坐标上的各轴上、且固定配置在固定台8(未图示)上的情况。
并且,该场合也是被驱动磁铁6与各田形驱动线圈61的十字形线圈边对应,并安装在辅助台5上。另外,符号59表示与所述制动板39具有相同功能的制动板。同样,符号5表示辅助台。其它结构与所述第1实施形态相同。
这样,田形驱动线圈61产生与所述第1实施形态中田形驱动线圈7相同的功能,并且,装备有该线圈的精密加工用载物台装置也能获得与所述第1实施形态相同的作用效果。
(2)外形为圆形的田形驱动线圈
图30所示的田形驱动线圈62,由分别独立地可通电的四个扇形的角形小线圈62a、62b、62c、62d构成,是将其整体组合作成圆形的线圈,在内侧具有与图29情况同样的十字形线圈边。
图30表示将这样形成的四个圆形的田形驱动线圈62与所述第1实施形态相同地配置在X-Y正交坐标上的各轴上且固定安装在固定台8(未图示)上的情况。
并且,该场合也是被驱动磁铁6与各田形驱动线圈62的十字形线圈边对应,并安装在辅助台5上。另外,符号59表示与所述第3实施形态中的制动板39相同的制动板。同样,符号5表示辅助台。其它结构与所述第1实施形态相同的。
这样,圆形的田形驱动线圈62产生与所述第1实施形态中四边形的田形驱动线圈7相同的功能,并且,装备有该线圈的精密加工用载物台装置也能获得与所述第1实施形态相同的作用效果。
(3)外形为八边形的田形驱动线圈
图31所示的田形驱动线圈63,由分别独立地可通电的四个五边形的角形小线圈63a、63b、63c、63d构成,是将其整体组合作成八边形的线圈,在内侧具有与图29情况相同的十字形线圈边。
图31表示将这样形成的四个八边形的田形驱动线圈63与所述第1实施形态相同地配置在X-Y正交坐标上的各轴上、并固定安装在固定台8(未图示)上的情况。
并且,该场合也是被驱动磁铁6与各田形驱动线圈63的十字形线圈边对应,并安装在辅助台5上。另外,符号59表示与所述第3实施形态中的制动板39相同的制动板。同样,符号5表示辅助台。其它结构与所述第1实施形态相同。
这样,八边形的田形驱动线圈63产生与所述第1实施形态中四边形的田形驱动线圈7相同的功能,并且,装备有该线圈的精密加工用载物台装置也能获得与所述第1实施形态相同的作用效果。
如上所述,对于本发明中的田形驱动线圈,只要是在内侧具有十字形线圈边的线圈,其外形形状不一定限于四边形,只要具有相同功能,也可以是其它形状。
另外,对于所述各实施形态,例示了各田形驱动线圈内侧部分(十字形线圈边部分)的空间区域是中空状态的情况,而在该部分,也可以充填铁素体等的非导电性磁性构件。
另外,对于所述实施形态,例示了安装永久磁铁作为被驱动磁铁6的情况,而作为被驱动磁铁6,也可以使用电磁铁来取代永久磁铁。该场合,作为该被驱动磁铁6的电磁铁的驱动控制,由所述台驱动控制装置21承担,就能构成与所述各田形驱动线圈7的动作联动、并能选择其正向或反向或通电停止状态的规定的通电控制(未图示)。
对于将该被驱动磁铁6作成电磁铁的情况,能使可动台的驱动控制带来各种变化。例如,在移动时的加速/减速时,由于能对各驱动线圈和电磁铁双方进行驱动控制,并能与其对应,故能迅速地应对可动台移动方向等的变化。
即,对于将该被驱动磁铁6作成电磁铁的情况,由于能根据需要而自由设定被驱动磁铁的磁通密度(磁铁强度),故具有能根据使用状态使该被驱动磁铁的强度变化的优点。
另外,对于所述各实施形态,例示了如下情况:将四个被驱动磁铁6和所对应的各田形驱动线圈7、61、62或63分别配设在距辅助台5(或可动台1)上表面的X-Y正交坐标上原点等距离位置的X轴上和Y轴上,但本发明不一定限于此,只要四个被驱动磁铁6是在X-Y正交坐标上达到平衡的位置,也可以不是距原点即中心部等距离的位置。
也可以是,对于被驱动磁铁6,准备偶数个(也可以不是四个),将该偶数个被驱动磁铁6等距离配置在辅助台5(或可动台1)的同一圆周上,由此,与位置被特定的各被驱动磁铁6分别对应,并将所述田形驱动线圈7分别配置在所述固定板8上。
另外,也可以是,对于被驱动磁铁6,准备偶数个被驱动磁铁6,并将该偶数个被驱动磁铁6配置成如下状态:例如,以辅助台5(或可动台1)面上的X-Y正交坐标上的X轴(或Y轴)作为基准而成为左右对称(或上下对称),由此,与位置被特定的各被驱动磁铁6分别对应,并将所述田形驱动线圈7分别配置在所述固定板8上。
这样,也能获得具有与所述实施形态大致相同作用效果的精密加工用载物台装置。
另外,在所述各实施形态中,例示了使八个电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4与辅助台5或可动台1周围下表面的口字形共同电极对应、并隔开规定间隔地在各边(例如,位于X-Y平面中的各轴的两端的区域)配置有各二个电容传感器组26的情况,但也可以减少一半,例如隔开规定间隔地仅在位于X-Y平面各轴的正方向的端部的区域配置二个。
这样,虽然运算部无杂音排除功能,但由于不仅使结构简单化且所检测出的信息量减半,故能更迅速地对位置信息进行运算处理,起到能更加迅速地对移动中的可动台1位置偏移等进行修正的效果。
另外,在所述各实施形态中,作为台保持机构2,对如下具体例子作了说明,即,其具有四根台侧棒状弹性构件(台侧钢琴线)2A、和与其对应且位于本体侧的四根本体侧棒状弹性构件(本体侧钢琴线)2B,且对应的各棒状弹性构件2A、2B配置在接近的位置,但本发明不一定限于此,对于棒状弹性构件2A、2B的数目,也可是分别平衡良好的配置作为前提的各三根(合计六根)。另外,对于构成一组的台侧和本体侧的各棒状弹性构件2A、2B,也可未必相互接近安装。
这样,在可动台1移动时,由于各棒状弹性构件2A、2B分别大致同样进行弹性变形并与其对应,故在整体上能获得与所述各实施形态中台保持机构2相同的功能和相同的作用效果。另外,该台保持机构2上的棒状弹性构件2A、2B,也可以是5组以上。
如上所述,本实施形态具有如下特征:对精密加工用载物台装置中的田形驱动线圈的外形形状进行特定。
即,由分别独立可通电的四个四边形的角形小线圈构成各田形驱动线圈,并将其整体组合形状作成四边形。由分别独立可通电的四个三角形的角形小线圈构成各田形驱动线圈,并将其组合整体形状作成菱形。由分别独立可通电的四个扇形的角形小线圈构成各田形驱动线圈,并将其组合整体形状作成圆形。由分别独立可通电的四个五边形的角形小线圈构成各田形驱动线圈,并将其组合整体形状作成八边形。如上所述,能对田形驱动线圈的结构进行各种变形。
因此,能设定与可动台的形状及结构、其它环境条件相符并与其对应的田形驱动线圈,能提高装置的通用性。
另外,在田形驱动线圈的被驱动磁铁侧的端面部分,能与所述被驱动磁铁的磁极面接近地配设由非磁性金属构件构成的制动板,并能将该制动板固定安装在固定板侧。
因此,在安装有被驱动磁铁的辅助台或可动台进行急剧移动动作的场合,在与制动板之间的电磁制动(涡电流制动)对该被驱动磁铁起作用,能对辅助台或可动台的急剧动作进行抑制,使其缓慢移动。
另外,在所述电磁驱动装置上,一并设有对所述可动台在平面内移动进行限制的动作控制系统,该动作控制系统,可构成如下结构:具有线圈驱动控制装置,其能对所述电磁驱动装置所具有的多个田形驱动线圈的十字形线圈边的至少纵向或横向中某一方的动作,选择地进行通电控制以可动作,并对所述可动台向规定方向进行移动控制。
因此,动作控制系统具有有效的功能,使多个田形驱动线圈动作,由此,能使可动台向规定方向具体地移动。
另外,在电磁驱动装置上,能一并设置对可动台的移动或旋转动作进行限制的动作控制系统。并且,根据来自该动作控制系统的动作指令输入部的指令,线圈驱动控制装置就进行动作,从程序存储部和数据存储部取出移动方向目标的信息和移动用的规定控制模式,并据此对所述电磁驱动装置的多个田形驱动线圈进行驱动控制,能使可动台向规定方向移动。
另外,也能采用如下这种结构:将对可动台移动信息进行检测并向外部输出的多个移动信息检测传感器分别分散安装在该可动台周端部的多个部位上,并设有位置信息运算电路部,其根据由该多个移动信息检测传感器检测出的信息而进行规定运算,并对所述可动台的移动方向及其变化量等进行特定,作为位置信息向外部输出。
因此,能实时地将可动台的移动信息或移动后的位置信息向外部输出,由于操作者能容易地从外部掌握可动台的移动方向及移动后的位置偏移等,故能迅速地掌握纠正或修正的必要性。因此,能高精度且迅速地进行辅助台(即可动台)的移动作业。
另外,将对所述可动台的移动信息进行检测并向外部输出的多个位置信息检测传感器分别分散地安装在所述辅助台的多个部位,并能设置位置信息运算电路部,该位置信息运算电路部根据由该多个位置信息检测传感器检测出的信息进行规定运算,并对所述可动台的移动方向及其变化量等进行特定,作为位置信息而向外部输出。
因此,能实时地将可动台的移动信息或移动后的位置信息向外部输出。另外,由于操作者能容易地从外部掌握可动台的移动方向及移动后的位置偏移等,故能迅速地掌握纠正或修正的必要性,能高精度且迅速地进行辅助台(即可动台)的移动作业。
另外,还能利用永久磁铁构成被驱动磁铁。
因此,由于不需要电磁铁所必需的通电电路,相应地使结构简单化,故能提高生产率和维修性,能降低装置整体的故障率,在这一点上,能提高耐久性。
[第10实施形态]
图32~图43表示本发明的第10实施形态。在图32~图34中,符号1表示精密作业用的可动台。符号2表示台保持机构。该台保持机构2被配设在图32中可动台1的下方部分,具有允许所述可动台1在同一面内向任意方向移动、并具有对该可动台1的原位置复归功能,以始终能向该可动台1附加原位置复归力的状态而对该可动台1进行保持。
该台保持机构2被本体部的外壳本体3所支承。
该外壳本体3,在本实施形态中如图32所示,形成为上方和下方被开放的箱体状。
符号4表示对可动台1进行驱动的电磁驱动装置。该电磁驱动装置4,其主要部分被保持在外壳本体3侧,并具有根据来自外部的指令而对所述可动台1施加规定移动力的功能。符号3A表示突设在外壳本体3内壁部周围的驱动装置保持部。本实施形态的电磁驱动装置4被配设在可动台1与后述的辅助台5之间。
在可动台1的图32下方配置着辅助台5。该辅助台5与所述可动台1相对,并隔有规定间隔地与该可动台1平行连接安装。并且,利用该辅助台5和所述可动台1构成可动台部15。
所述台保持机构2被安装在该辅助台5侧,并通过该辅助台5对可动台1进行保持。
所述电磁驱动装置4如后所述,具有:被固定安装在辅助台5的规定位置上的四个正方形的被驱动磁铁6A、6B、6C、6D;各线圈边7a、7b、7c、7d部分与该各被驱动磁铁6A~6D相对配置的作为驱动线圈的一个较大四边形的环形驱动线圈7;以及将该环形驱动线圈7保持在一定位置的固定板8。
该固定板8如图32所示,被配设在所述辅助台5的可动台1侧,并被保持在所述外壳本体3上。
这里,利用环形驱动线圈7和固定板8构成作为所述电磁驱动装置4主要部分的定子部分。
环形驱动线圈7在被设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D之间产生对该各被驱动磁铁6A~6D向与各线圈边正交的方向进行相斥驱动的电磁驱动力。因此,在与各线圈边7a~7d不正交的方向(与各线圈边7a~7d倾斜的方向)对可动台部15进行移送的场合,如后所述,具有至少二个以上的对各被驱动磁铁6A~6D的电磁驱动力的合力,就能对该可动台部15进行移送。
另外,在环形驱动线圈7的与所述被驱动磁铁6A~6D面对的线圈边7a~7d部分上,分别配设有与各被驱动磁铁6A~6D的磁极面接近的由非磁性金属构件构成的制动板9。该制动板9成为被固定在所述环形驱动线圈7侧(在本实施形态中为固定板8侧)的状态。符号9A、9B表示对制动板9进行保持的衬垫构件。
以下,对此作更详细的说明。
[可动台部]
首先,在图32~图34中,本实施形态的可动台1形成为圆形,辅助台5形成为四边形。该辅助台5与可动台1相对并隔开规定间隔地平行配置,且通过其中心部的连接支柱10而与所述可动台1一体连接,由此构成可动台部15。
因此,该可动台1成为与辅助台5保持平行地能够一体移动且一体旋转的状态。
连接支柱10如前所述,是将可动台1与辅助台5连接起来的连接构件,截面形成为在两端部具有凸缘部10A、10B的工字形,在其两端部外侧中央,设有与定位孔1a、5a卡合的突起10a、10b,而该定位孔1a、5a形成在可动台1和辅助台5的各中心部。
并且,可动台1与辅助台5,通过该突起10a、10b和凸缘部10A、10B被定位并与该连接支柱10固定而一体化。在作成该一体化时,在本实施形态中使用粘接剂,但也可以用焊接进行部分结合,或将突起10a、10b部分压入定位孔1a、5a中、将其它部分通过粘接剂或焊接等作成一体化。
另外,也可以将可动台1或辅助台5的任何一方用螺钉紧固,从而可装拆自如地固定在所述连接支柱10的凸缘部10A或10B上。该场合,在螺钉紧固后,也可以将数根闩销打入作为定位固定用进行卡合的两者之间(未图示)。这样,就能更有效地实现可动台1与辅助台5的一体化,情况良好。
[台保持机构]
本实施形态的台保持机构2,具有如下功能:对可动台1进行保持、并允许该可动台1的高度位置不变化而在同一面上向任何方向能自如地移动,同时在解除外力的场合,具有使可动台1复归至原来位置的原位置复归功能,且通过辅助台5来对其执行。
关于该台保持机构2,整体上是将连杆机构应用于三维空间的机构,将隔有规定间隔而设置的二根作为棒状弹性构件的钢琴线(台侧钢琴线)2A和(本体侧钢琴线)2B作为一组,并与辅助台5的端部周围的转角部分对应而预先准备四组,将该四组钢琴线2A、2B的每一组,分在形成四边形的作为中继构件的中继板2G的各四角部分且分别向上方竖立设置。对于该各钢琴线2A、2B,分别使用具有相同刚性的钢琴线。
这里,对于所述钢琴线2A、2B,只要是具有足够的适度刚性以支承可动台1和辅助台5的棒状弹性构件,也可以是其它材料来代替该钢琴线。
并且,构成为:利用在各钢琴线2A、2B内、位于内侧的四根钢琴线2A对辅助台5从下方进行保持,利用位于外侧的四根钢琴线2B将作为中继构件的中继板2G悬吊成从本体部3可摆动自如。
由此,可动台部15(即可动台1和辅助台5)利用中继板2G和各四根钢琴线(棒状弹性构件)2A、2B以稳定的状态被保持在空中,在其水平面内的移动也能如后述那样保持相同的高度位置,且向任何方向都能在规定范围内自如地移动。在同一面内的旋转动作,也能大致同样地进行。
所述四根台侧钢琴线2A,其图32中的上端部被固定在辅助台5上,下端部被固定在中继板2G上。符号5A、5B表示设在辅助台5下表面侧两处的下方突出部。利用该下方突出部5A、5B,设定台侧钢琴线2A的固定位置。
另外,在该四根各台侧钢琴线2A的外侧,与其分别对应且隔开规定间隔S使本体侧钢琴线2B各自分别配置且平行。该本体侧钢琴线2B的下端部,与所述台侧钢琴线2A同样地被固定在中继板(中继构件)2G上,其上端部被固定在设于外壳本体3内壁部上的本体侧突出部3B上。
这些各钢琴线2A、2B,利用对支承可动台1和辅助台5有足够的适度刚性的弹性线材来形成。
由此,所述可动台1,首先与辅助台5一起利用内侧的四根台侧钢琴线2A被支承在中继板2G上,在该四根台侧钢琴线2A的弹性界限内,成为根据连杆机构的原理而允许其平行移动和在面内进行旋转的状态。
另一方面,由于中继板2G利用位于该中继板2G上的外侧的四根台侧钢琴线2B而被吊持在本体侧突出部3B上,故对于外壳本体3,成为其平面移动和在面内的旋转同样被允许的状态。
因此,辅助台5(即,可动台1),当被赋予外力而在该面内进行移动或旋转时,如后述的图49所示,台侧和外壳本体侧的各钢琴线2A、2B同时产生弹性变形,使中继板2G维持平行状并进行上下移动。即,当辅助台5(即,可动台1)因外力而在该面内移动或旋转时,具高度位置的变动通过中继板2G吸收。
由此,即使可动台1被赋予外力而进行移动,也能在各钢琴线2A、2B的弹性界限内维持同一高度并向任何方向移动。
在本实施形态中,由于台侧和外壳本体侧的各钢琴线2A、2B,以大致等间隔地安装着四组,并将台侧钢琴线2A与外壳本体侧钢琴线2B隔开规定间隔地接近安装,故具有强度上取得整体平衡、能以稳定的状态使可动台1移动的优点。
这里,台侧和外壳本体侧的各钢琴线2A、2B,使用具有相同直径并具有相同弹性的材料,其露出部分的长度L分别被设定成全部相同。另外,各钢琴线2A、2B,例如如图32、图34所示,相对Y轴被分成左右方向、相对X轴被分成上下方向而分别配设着。
该场合,各钢琴线2A、2B只要配设在相对X轴和Y轴分别成为线对称的位置(或在各钢琴线2A、2B整体大致均等处),也可以配设在图33所示位置以外的位置上。
并且,通过配置所述各钢琴线2A、2B,在可动台1的移动时由于在各钢琴线2A、2B上分别均匀地产生弹性应力,故能获得包括可动台1的原位置复归动作在内使可动台1顺利移动的优点。
这样,所述台保持机构2,当例如辅助台5整体向同一方向滑动移动时,各组的各钢琴线2A、2B就全部相同地进行变形。该场合,本体侧钢琴线2B,由于是在端部被保持的状态下进行弹性变形,故通过同样进行弹性变形的台侧钢琴线2A的变形动作使辅助台5的高度位置不变,而使共同支承在两钢琴线2A、2B上的中继板2G的高度位置进行变动。
换句话说,该中继板2G吸收因两钢琴线2A、2B变形所产生的高度位置的变动,由此,辅助台5(即,可动台1)就整体高度不变动地在同一面内进行滑动移动。该场合,当从辅助台5断开驱动力时,该辅助台5利用各钢琴线2A、2B的弹性作用而一直线地复归至原来位置(原位置复归功能起作用)。
另外,在可动台部15于同一面内(规定的角度范围内)被旋转驱动的场合,由于相同理由,可动台部15整体维持大致同一高度地在同一面内进行旋转动作。并且,该场合,当驱动力断开时,辅助台5利用各钢琴线2A、2B的弹性作用而一直线地复归至原来位置(原位置复归功能起作用)。
这里,例示了在所述台保持机构2上安装了四组两钢琴线2A、2B的合计8根的情况,但通过适度地平衡良好地(例如等间隔地)配置两钢琴线2A、2B,也可以用3组6根来构成。该场合,3组6根的钢琴线2A、2B也可以是,将1组钢琴线2A、2B相互接近配置,且整体上以大致等间隔(在3个部位均等地)一并设置3组钢琴线2A、2B。另外,也可将两钢琴线2A、2B装入5组以上。
[电磁驱动装置]
本实施形态的电磁驱动装置4具有:安装在辅助台5上的四个被驱动磁铁(在本实施形态中使用电磁铁)6A~6D;作为驱动线圈的环形驱动线圈7,其通过该各被驱动磁铁6A~6D对可动台1向规定移动方向施加规定电磁力;以及对该环形驱动线圈7进行保持的固定板8。
所述固定板8如图32所示,被安装在辅助台5的可动台1侧(辅助台5与可动台1之间),其周围被固定安装在外壳本体3上。这里,对于该固定板8,也可以作成仅图32的左右两端部被保持在外壳本体3上的结构。
在该固定板8的中央部,形成有允许所述连接支柱10在规定范围内进行平行移动的贯通孔8A。该贯通孔8A在本实施形态中形成为圆形,但也可以是四边形或其它的形状。
固定板8周围的一部分或全部被连接保持在本体侧突出部3上。该场合,为了将固定板8与本体侧突出部3A作成牢固的一体化,既可以在螺钉紧固后用多个闩销等作成一体化,或也可以用焊接等方式作成一体化。
这样,即使对于可动台1的微米(μm)单位的变位或移动,固定板8也不会相对外壳本体3产生位置偏移,能顺利地与其对应。
环形驱动线圈7,在使其中心部与原点一致的状态下,被配置在将所述固定板8上的线圈保持面的中央部作为原点进行假定的X-Y平面上,并且,和与该驱动线圈7的X轴和Y轴交叉的部位的各线圈边7a、7b、7c、7d部分相对应,分别配置着所述各被驱动磁铁6A~6D。
即,所述本实施形态的四个被驱动磁铁6A~6D如图33、图34所示,磁极的端面(与环形驱动线圈7的各线圈边的相对面)使用四边形的电磁铁,并分别被配设固定在辅助台5上表面所假定的X-Y平面上与中心部等距离位置的X轴上和Y轴上。
因此,对于本实施形态,例如当对环形驱动线圈7的通电方向进行特定并开始通电时,与其对应,如后所述那样,首先对四个被驱动磁铁6A~6D的一部分或全部通电有规定的动作电流,并根据所述可动台部15的移送方向来设定磁极(N极、S极或无磁极)。同时,通过通电控制,来调整包括环形驱动线圈7在内的各被驱动磁铁6A~6D磁力的大小,由此,将所述可动台部15向规定方向移送。
这里,各被驱动磁铁6A~6D的移动方向,由于是与环形驱动线圈7的各线圈边7a~7d正交的方向(即在X-Y平面上从原点向外的方向),故不构成对可动台部15的旋转驱动,而限定成在同一面内向360°方向的移动。
对于该可动台部15的移送方向及其驱动移送力的电磁驱动装置4的工作(对于环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D的通电驱动),用图37~图38详细叙述。在图37和图38中,表示的不是利用向驱动线圈通电所产生的旋转驱动。
[环形驱动线圈]
构成电磁驱动装置4主要部分的四边形的环形驱动线圈7,如图33、图34所示,形成为将角部切去后状态的八边形,整体上形成为具有四个线圈边7a、7b、7c、7d的角形。
因此,通过利用后述的动作控制系统20对各线圈边7a~7d的通电方向从外部进行特定,与其对应地对四个被驱动磁铁6A~6D的通电方向和通电电流的大小进行可变控制(包括通电停止控制),则被驱动磁铁6A~6D能输出电磁力(反力),该电磁力根据弗莱明左手法则而将该各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D向规定方向(与线圈边7a、7b、7c或7d正交的方向)进行推压。
另外,通过将在四个被驱动磁铁6A~6D上产生的电磁力的方向预先选择地进行组合,就能使在该四个被驱动磁铁6A~6D上产生的电磁驱动力的合力与所述可动台部15的移送方向一致,能对可动台部15赋予X-Y平面上的任意方向的移动力。
对于这些四个被驱动磁铁6A~6D的一系列通电控制的方法,将在后述的程序存储部22的说明部分(图37~图38)中详细叙述。
这里,在所述环形驱动线圈7的同一面上的外侧和内侧,在至少与该环形驱动线圈7高度(Y轴方向的)相同的高度、且包括所述被驱动磁铁6A~6D动作范围的范围内,也可以充填安装铁素体等的磁性材料。
[位置信息检测装置]
由所述电磁驱动装置4驱动的可动台部15的移动状态,由位置信息检测装置25进行检测。
本实施形态的位置信息检测装置25如图35所示,其结构具有:设有静电电容型的多个检测电极的电容传感器组26(电容检测电极26X1~26X4全体的总称);以及作为运算部的位置信息运算电路27,其将由该电容传感器组26检测出的多个电容变化成分进行电压变换、并进行规定的运算作为位置变化信息而送入后述的动作控制系统20的台驱动控制装置21。
位置信息运算电路(运算部)27包括:将由所述电容传感器组26检测出的多个电容变化成分分别进行电压变换的信号变换电路部27A;以及位置信号运算电路27B,其将用该信号变换电路部27A进行变换后的多个电容变化成分的电压信号通过规定运算而变换成表示X-Y坐标上位置的X方向位置信号VX和Y方向位置信号VY并输出,再对旋转角信号θ进行运算并输出。
具有所述多个检测电极的电容传感器组26如图32~图34所示,包括:与辅助台5周围的下表面部分相对、在所述本体侧突出部3B的上表面隔有规定间隔配设的八个四边形的电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4:以及与其对应地被连续设在所述辅助台5周围的下表面部分上的宽度较宽的共同电极(未图示)。
所述位置检测传感器,由多个电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4与共同电极(未图示)组合而成,在这里,为了说明的方便,将电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4、26Y1、26Y2、26Y3、26Y4作为位置检测传感器来对待。
所述各电容检测电极(位置检测传感器)26X1~26X4、26Y1~26Y4内的一对电容检测电极(位置检测传感器)26X1、26X2,沿上下隔有规定间隔地安装在图33、图34的右端部,与此相对,其它的一对电容检测电极(位置检测传感器)26X3、26X4沿上下隔有规定间隔地安装在图33、图34的左端部。
另外,所述各电容检测电极26X1~26X4、26Y1~26Y4内的一对电容检测电极(位置检测传感器)26Y1、26Y2,沿左右隔有规定间隔地安装在图33、图34的上端部,其它的一对电容检测电极(位置检测传感器)26Y3、26Y4沿左右隔有规定间隔地安装在图33、图34的下端部。
即,本实施形态的八个电容检测电极(位置检测传感器)26X1~26X4、26Y1~26Y4如图33~图34所示,相对X轴和Y轴分别被配设在线对称的位置上。
并且,例如,所述可动台部15被电磁驱动装置4赋予力,当如图36所示向箭头F方向(图中的右上方向)移动时,本实施形态构成如下结构:,图中,由位于辅助台5两侧(及上下方向)的一方的位置检测传感器26X1、26X2(26Y1、26Y2)与另一方的位置检测传感器26X3、26X4(26Y3、26Y4)检测出的电容变化成分,在信号变换电路27A中被电压变换后送入位置信号运算电路27B中,在该位置信号运算电路27B中输入所述各变换电压,作为X方向位置信号VX-Y方向位置信号VY进行差动输出。
这里,在可动台部15因外力或电磁驱动装置4产生的误动作而在同一面内进行旋转动作时,在本实施形态中,与前述的情况同样,各部分进行动作并具有同样的功能,对其变化成分进行电压变换,且作为规定的旋转角信号θ进行差动输出。该场合,实际上在判断为由后述的动作控制系统20使可动台部15动作发生异常时,对其进行修正动作。
这里,在可动台部15移动的同时,在八个电容检测电极(位置检测传感器)中,实时地对其电容变化进行检测并向位置信息运算电路(运算部)27输出。在该位置信息运算电路(运算部)27中,根据该八个传感器信息,对可动台部15的移动方向和移动量进行特定。
该场合,例如在安装成沿着Y轴方向前方并与Y轴正交、电容变化未被二对(四个)位置检测传感器发觉的场合,意味着可动台沿X轴(无旋转动作)移动的情况。同时,其移动量,用X轴方向的二对位置检测传感器26X1、26X2和26X3、26X4的电容增减来判断并被特定。
另外,在X轴方向和Y轴方向双方的位置检测传感器检测出例如相同的电容变化时,意味着可动台1如图34所示那样向第1象限内的X轴正方向的45°方向(无旋转动作)移动的情况,其移动方向,利用各位置检测传感器的电容增减的图形来判断,并且,其移动量利用各位置检测传感器的电容变化量被特定。
根据这些各位置检测传感器的电容变化图形所进行的移动方向的特定、各位置检测传感器的电容变化量与可动台1的移动量的关系,也可例如预先被实验性特定、并被图信息化而存储在存储器等中,将其作为基准,对位置偏移等进行判断。这样就能迅速地进行运算处理。
另外,在本实施形态中,例如,能将同时施加在图34左右(及上下)的各电容检测电极上的噪音通过差动输出(例如,取得由配置在X轴方向的一端部与另一端部上的电容检测电极所检测出的电容变化之差:外部杂音排除功能)来消除,同时,在测定值被电压变换后,其变化成分例如“(+vX)-(-vX)=2vX”那样被合计后输出。由此,具有能将辅助台5(可动台1)的位置变化信息高灵敏度输出的优点。
[动作控制系统]
对于本实施形态,在所述电磁驱动装置4中,一并设有动作控制系统20,其对所述环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D分别驱动控制,并对所述可动台部15的移动或旋转动作予以限制(参照图35)。
该动作控制系统20具有:通电方向设定功能,其将对于所述环形驱动线圈7的通电方向设定保持在规定的方向(一方或另一方);对朝向该环形驱动线圈7的通电电流的大小进行可变设定的驱动线圈通电控制功能;根据朝向该环形驱动线圈7的通电方向而进行动作、分别设定所述各被驱动磁铁6A~6D的磁极并予以保持的磁极分别设定功能;以及台动作控制功能,其根据来自外部的指令而对该各被驱动磁铁6A~6D的磁力强度分别进行可变设定(通过对通电电流进行可变控制来设定),由此将对于所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统20具有:台驱动控制装置21,其根据规定的通电控制模式而对所述电磁驱动装置4的环形驱动线圈7和各被驱动磁铁6A~6D分别驱动,并对所述可动台部15向规定方向进行移动控制;程序存储部22,其一并设置在该台驱动控制装置21上,对涉及多个控制模式(本实施形态中为A1~A8的八个通电控制模式)的多个控制程序进行存储,而多个控制模式特定了所述可动台1的移动方向及其移动量等;以及对在执行这些各控制程序时使用的规定数据等进行存储的数据存储部23(参照图35)。
另外,与台驱动控制装置21一并设有对环形驱动线圈7和各被驱动磁铁6A~6D指令规定控制动作的动作指令输入部24。另外,所述可动台1的移动中和移动后的位置信息,由所述位置信息检测装置25进行检测并进行运算处理后被送入该台驱动控制装置21中。
并且,所述动作控制系统20所具有的各种控制功能,综合性包括在所述程序存储部22的多个通电控制模式A1~A8中,根据通过动作指令输入部24从外部输入的选择指令来选择。通过该选择后的规定控制模式A1~A8执行所述各种控制功能的动作,根据外部指令而向规定方向移送可动台1。
对其更具体地进行说明。
本实施形态的所述台驱动控制装置21具有:主控制部21A,其根据来自动作指令输入部24的指令而动作,并从程序存储部22选择规定的通电控制模式、对所述环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D中包含零的规定直流电流进行通电控制;以及线圈选择驱动控制部21B,其由该主控制部21A选择设定,根据规定的控制模式(A1~A8)对环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D同时或分别进行驱动控制。
另外,主控制部21A,还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,而对所述可动台1的位置进行计算或进行其它的各种运算。
这里,符号4G表示对所述电磁驱动装置4的环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D通电有规定电流的电源电路部。
另外,所述台驱动控制装置21具有:位置偏移运算功能,其输入来自所述位置信息检测装置25的信息进行规定运算,并据此对预先设定在动作指令输入部24中的移动对象与基准位置信息的偏移进行计算;以及台位置修正功能,其根据该计算后的位置偏移信息而对电磁驱动装置4进行驱动,并将该可动台部15向预先设定的移动对象的基准位置进行移送控制。
因此,对于第10实施形态,在可动台部15的移动方向因外部干扰等引起偏移的场合,一边对该偏移进行修正、一边对可动台部15向规定方向进行移送控制,由此,该可动台部15就能迅速且高精度地向预先设定的目标位置移送。该场合,位置偏移的修正是通过对通电驱动中的各被驱动磁铁6A~6D的通电电流进行调整来执行。
[程序存储部]
所述台驱动控制装置21被作成如下结构:根据预先存储在程序存储部22中的规定控制程序(规定的控制模式),将所述电磁驱动装置4的环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D保持规定的关联性进行分别驱动控制。
即,在本实施形态的程序存储部22中,存储着:对所述环形驱动线圈7的通电方向进行特定、并将通电电流的大小设定为可变的驱动线圈用控制程序;以及多个磁铁用控制程序,其在环形驱动线圈7的通电方向被特定的场合起作用、相应对四个被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向分别进行特定并对磁极的N极或S极进行特定,同时对包含通电停止的通电电流的大小分别设定成可变。同时,所述各控制程序的动作时间被整理存储在八组的通电控制模式A1~A8中(参照图37、图38)。
这里,根据图37~图38对第10实施形态的八组通电控制模式A1~A8进行说明。
图37表示向X轴的正方向或负方向、且向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各通电控制模式A1~A4的一例子(图表化后的一例子)。
在该图37中,在各通电控制模式A1~A4中,将相对环形驱动线圈7的直流电流的通电方向表示为箭头A,在本实施形态中设定成右转。
(控制模式A1)
该第10实施形态中的控制模式A1,表示将可动台1向X轴的正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图37)。
在该控制模式A1中,对Y轴上的被驱动磁铁6B、6D进行通电停止控制,将X轴上的被驱动磁铁6A的与所述线圈边7a相对的端面部设定为N极,将X轴上的被驱动磁铁6C的与所述线圈边7c相对的端面部设定为S极。
因此,在环形驱动线圈7的线圈边7a、7c部分,在该线圈边7a、7c内产生虚线箭头所示方向的电磁驱动力,同时,由该反力(环形驱动线圈7被固定)使被驱动磁铁6A、6C向实线箭头所示的方向(图中向右方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的正方向移送。
(控制模式A2)
该控制模式A2,表示将可动台1向X轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图37)。
在该控制模式A2中,与所述控制模式A1相比,将X轴上的被驱动磁铁6A、6C的磁极相反设定这一点是不同的。其它与所述控制模式A1相同。
因此,在环形驱动线圈7的线圈边7a、7c部分,以与所述控制模式A1相同的原理产生与控制模式A1的情况相反方向的电磁驱动力,由该反力使被驱动磁铁6A、6C向实线箭头所示的方向(图中向左方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的负方向移送。
(控制模式A3)
该控制模式A3,表示将可动台1向Y轴的正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图37)。
在该控制模式A3中,对X轴上的被驱动磁铁6A、6C进行通电停止控制。并且,将Y轴上的被驱动磁铁6B的与所述线圈边7b相对的端面部设定为N极,同样,将Y轴上的被驱动磁铁6D的与所述线圈边7d相对的端面部设定为S极。
因此,在环形驱动线圈7的线圈边7b、7d部分,在该线圈边7b、7d内产生虚线箭头所示方向的电磁驱动力,同时,由该反力(环形驱动线圈7被固定)使被驱动磁铁6B、6D向实线箭头所示的方向(图中向上方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向Y轴上的正方向移送。
(控制模式A4)
该控制模式A4,表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图37)。
在该控制模式A4中,与所述控制模式A3相比,将Y轴上的被驱动磁铁6B、6D的磁极相反设定这一点是不同的。其它与所述控制模式A3的情况相同。
因此,在环形驱动线圈7的线圈边7b、7d部分,以与所述控制模式A3相同的原理产生电磁驱动力,由该反力使被驱动磁铁6B、6D向实线箭头所示的方向(图中向下方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向Y轴上的负方向移送。
接着,对将可动台部15向X-Y平面坐标上的四个各象限的方向移送时的各通电控制模式A5~A8的一例子(图表化后的一例子)进行说明。图38表示这一例子。
在该图38的各通电控制模式A5~A8中,将对于环形驱动线圈7的直流电流的通电方向表示为箭头A,在本实施形态中设定成右转。
(控制模式A5)
该第10实施形态中的控制模式A5,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图38)。
在该控制模式A5中,对四个的各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S分别设定成:与环形驱动线圈7的线圈边7a、7b相对部位的端面部的磁极为N极,同样,与环形驱动线圈7的线圈边7c、7d相对部位的端面部的磁极为S极。
因此,在环形驱动线圈7的各线圈边7a~7d部分,成为与所述控制模式A1和A3同时进行动作时相同的状态,其合力如图38的控制模式A5栏所示那样朝向第1象限方向。由此,将可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向进行移送。
这里,相对于X轴的向第1象限方向的移送角度θ是,通过将各被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小可变地进行控制,并使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力进行变化,从而能自如地将其大小可变地进行设定。由此,能对可动台部15向第1象限方向的任意方向自如地进行移送控制。
(控制模式A6)
该控制模式A6,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)进行移送用的通电控制模式的一例子(参照图38)。
在该控制模式A6中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S,与控制模式A5的情况完全相反地设定。
因此,在环形驱动线圈7的各线圈边7a~7d部分,成为与所述控制模式A2和A4同时进行动作时相同的状态,其合力如图38的控制模式A6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,将可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第3象限方向的移送角度θ是,通过将各被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小可变地进行控制,并使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力进行变化,从而能自如地将其大小可变地进行设定。由此,能对可动台部15向第3象限方向的任意方向自如地进行移送控制。
(控制模式A7)
该控制模式A7,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第2象限方向进行移送用的控制模式的一例子(参照图38)。
在该控制模式A7中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S分别设定成:与环形驱动线圈7的线圈边7b、7c相对部位的端面部的磁极为N极,同样,与环形驱动线圈7的线圈边7c、7a相对部位的端面部的磁极为S极。
因此,在环形驱动线圈7的各线圈边7a~7d部分,成为与所述控制模式A2和控制模式A3同时进行动作时相同的状态,其合力如图38的控制模式A7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,将可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第2象限方向的移送角度θ是,通过将各被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小可变地进行控制,并使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力进行变化,从而能自如地将其大小可变地进行设定。由此,能对可动台部15向第2象限方向的任意方向自如地进行移送控制。
(控制模式A8)
该控制模式A8,表示将可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第1象限方向相反的方向)进行移送用的控制模式的一例子(参照图38)。
在该控制模式A8中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S,与控制模式A7完全相反地设定。
因此,在环形驱动线圈7的各线圈边7a~7d部分,成为与所述控制模式A1和控制模式A4同时进行动作时相同的状态,其合力如图38的控制模式A8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,将可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第4象限方向的移送角度θ是,通过将各被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小可变地进行控制,并使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力进行变化,从而能自如地将其大小可变地进行设定。由此,能对可动台部15向第4象限方向的任意方向自如地进行移送控制。
[制动板]
在所述环形驱动线圈7的各线圈边7a~7d部分,在与所述四个的各被驱动磁铁6A~6D磁极面相对并接近的位置上,如图32~图34所示,以周围被绝缘的状态而配置着由非磁性构件构成的金属制的制动板9,且其分别固定安装在环形驱动线圈7侧。
该各制动板9,具有对可动台部15的急剧移动动作进行抑制、且使可动台部15缓慢移动的功能。图39中表示其动作原理。
这里,图39(A)是表示图32的制动板9部分的局部省略后的部分剖视图。另外,图39(B)是表示沿图39(A)的箭头A-A线所看到的俯视图(动作原理说明图)。
该场合,在安装有四个被驱动磁铁6A~6D的可动台部15急剧移动时,在该各被驱动磁铁6A~6D和与其对应的各制动板9之间,大小与移动速度成正比的电磁制动(涡电流制动)起作用。由此,可动台部15的急剧移动动作受到抑制并缓慢地移动。
更具体地对其进行说明,在图39中,制动板9与被驱动磁铁6A的N极相对,并被固定在环形驱动线圈7的线圈边7a部分上。符号9A、9B表示将制动板9固定用的衬垫构件。该衬垫构件9A、9B,在本实施形态中利用非导电性构件形成。
现在,若辅助台5以速度V1向图右方急剧移动时,则金属制的制动板9(由于被固定)就相对地向图左方以相同速度V2(=V1)急剧地移动。由此,在制动板9内,根据弗莱明的右手法则而产生图39(B)所示方向(图中,向上方)的大小与速度V2成正比的电动势EV,在相同箭头方向流动着左右对称的涡电流。该涡电流的大小也与速度V2成正比。
接着,由于在电动势EV的产生区域存在来自N极的磁通,故在该被驱动磁铁6~6D的磁通与制动板9内的(电动势EV方向的)涡电流之间,根据弗莱明的左手法则而在制动板9内(向图的右方)产生规定的移动力f1。
另一方面,由于将制动板9固定在固定板8上,故在被驱动磁铁6A~6D上产生移动力f1的反力f2作为制动力,其方向成为与移动力f1的方向相反的方向。即,该制动力f2成为与被驱动磁铁6A~6D(即,辅助台5)最初的急剧的移动方向相反的方向,而且,由于其大小成为与该辅助台5的移动速度成正比的大小,故该辅助台5的急剧移动被适度的制动力f2所抑制,能以稳定的状态顺利地移动。
在其它的制动板9的部位,也完全同样产生规定的制动力f2。
因此,在具有被驱动磁铁6A~6D的辅助台5上,在例如产生急剧停止动作时,在该停止部位容易产生往复动作,对此,利用制动力f2而适度地抑制该动作,就能顺利地缓慢地移动。即,该各制动板9在整体上有效地发挥作用,能获得使可动台部15的移动动作稳定的装置。另外,在因来自外部的振动而使辅助台5进行微小往复振动的场合,也具有同样功能地对这样的微小往复振动有效地抑制。
另外,所述各制动板9,兼有将在各环形驱动线圈7驱动时产生的热量予以散热的功能。在这点上,能有效地抑制随着环形驱动线圈7连续动作而产生的高温下的电阻增加和通电电流值的降低(即,电磁驱动力的降低),并能将通电电流长时间地设定成大致一定的水平。因此,能以稳定的状态继续对从电磁驱动装置输出的电磁驱动力从外部进行电流控制,能有效抑制时效变化(因热量引起的绝缘破坏),能提高装置整体的耐久性,进而提高装置整体的可靠性。
[整体的动作]
接着,对所述第10实施形态的整体动作进行说明。
在图35中,首先,当从动作指令输入部24向动作控制系统20输入使可动台1移动到规定位置的动作指令时,台驱动控制装置21的主控制部21A立即动作,根据该动作指令而从数据存储部23选择移动对象的基准位置信息,同时从动作程序存储部22选择与其对应的规定控制模式(在A1~A8中任何一个控制程序)。接着,使线圈选择驱动控制部21B进行动作,根据规定的控制模式,对电磁驱动装置4的一个环形驱动线圈7和四个被驱动线圈7进行驱动控制。
这里,例如,将可动台1向X轴的正方向规定位置移送驱动的动作指令,从指令输入部24输向所述动作控制系统20,由此,装置整体根据规定通电控制模式进行动作。图40~图41表示该场合的动作后的状态。
在该例示中,作为通电控制模式,选择图37所示的控制模式A1,并意味着据此对于环形驱动线圈7和四个各被驱动线圈6A~6D利用该控制模式A1进行动作。
该场合,在所述台保持机构4中,当利用电磁驱动装置4对辅助台5赋予图32右方的力时,该辅助台5就克服各钢琴线2A、2B的弹性力进行移动。并且,该辅助台5(即,可动台1),在各钢琴线2A、2B的弹性复归力与施加在该辅助台5上的电磁驱动装置4的电磁驱动力的平衡点(移动目标位置)停止(参照图40、图41)。
该图40、图41中,符号T表示移动距离。另外,图41中,斜线部分表示因辅助台5移动而使所述另一方电容检测电极26X3、26X4的电容成分减少的部分,交叉斜线部分表示所述一方电容检测电极26X1、26X2的电容成分增加的部分。另外,该图41表示无向Y轴方向位置偏移的理想状态。
并且,在该动作中,当辅助台5的移动位置因外部干扰等而偏离目标位置时,根据该电容检测电极26X1、26X2、26X3、26X4的电容成分的增加、减少的信息而如上述那样对实际移动后的位置进行检测,并进行防止位置偏移的反馈控制(未图示)。
另一方面,从这样的状态施加在辅助台5上的电磁驱动力被断开时,则辅助台5被赋予钢琴线2A、2B的弹性复归力而复归至原来位置(原位置复归功能起作用)。
对于这样一系列的动作,辅助台5的移动动作,通常在电磁驱动力的施加控制或断开控制的任何场合也急剧地进行。在这样的场合,对于辅助台5(或可动台1),在移动对象的停止时或复归原位置时的停止位置,成为产生重复往复动作的状态,该往复动作是因惯性力及弹性力所引起的。
但是,在本实施形态中,这样的重复往复动作被在所述制动板与被驱动磁铁之间产生的电磁制动(涡电流制动)所抑制,向规定位置顺利地移动,并在稳定的状态下进行停止控制。
在从动作指令输入部24输入使可动台1向所述以外的其它规定位置移动用的动作指令的场合,台驱动控制装置21的主控制部21A也同样立即动作,根据其动作指令从数据存储部23选择移动对象的基准位置信息。同时,从动作程序存储部22选择与其对应的规定控制模式中的控制程序。接着,使该线圈选择驱动控制部21B动作,并根据规定的控制模式,对电磁驱动装置4的环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D进行驱动控制。
并且,该场合,也进行与所述场合同样的控制动作和由制动板进行的制动动作,辅助台5(可动台1)向规定位置顺利地移动,并在稳定的状态下进行停止控制。
这样,对于所述第10实施形态,利用应用连杆机构的台保持机构2而不随着滑动动作地将可动台部15维持在离中心位置(在规定范围内)相同的高度位置,并能向X-Y平面上的任一方向顺利地移动(或旋转)。
因此,在所述第10实施形态中,由于不需要以往所需的厚重的双重结构的X-Y轴移动保持机构,故能使装置整体小型化、轻量化,同时因轻量化而能显著改善可搬性,与以往例子相比能减少零件个数,显著提高耐久性。另外,由于在组装时的调整中不需要熟练的操作,故能提高生产率。
另外,即使具有被驱动磁铁6A~6D的可动台部15产生急剧的动作变化,由于在该被驱动磁铁6A~6D与由非磁性金属构件构成的制动板9之间电磁制动(涡电流制动)起作用,由此,可动台的急剧动作受到抑制,并能以稳定的状态向规定方向顺利地移动。
另外,由于是将该制动板9在与各被驱动磁铁6A~6D相对的状态下安装在环形驱动线圈7的各线圈边7a、7b、7c、7d部分上的简单结构,同时,产生电磁驱动力的电磁驱动装置4,也是如下这样一种简单的结构,即具有:安装在辅助台5上的被驱动磁铁6A~6D;和与其对应地安装在固定板8上的一个环形驱动线圈7,因此,能使装置整体小型化和轻量化,不仅可搬性变得良好,而且在组装作业时不需要特别的熟练操作,故作业性也变得良好。
另外,安装在驱动线圈的所述被驱动磁铁6A~6D侧的端面部分上的由非磁性构件构成的金属制的制动板9,以与驱动线圈7的关系构成与变压器的二次侧回路相同的回路,且通过制动板的电阻成分(产生涡电流损耗)构成被短路的形态。
并且,对于构成该场合的一次侧回路的驱动线圈7各线圈边7a、7b、7c、7d来说,与二次侧回路开放状态的情况(无制动板的场合)相比,能使较大的电流通电。由此,利用制动板9使驱动线圈7与被驱动磁铁6A~6D之间的间隔稍大,但由于通电电流也增加,故在这点上不会使产生的电磁驱动力下降,就能输出相对该被驱动磁铁6A~6D为较大的电磁力。
另外,该制动板9还具有作为散热板的功能,在这一点上,能对环形驱动线圈7的连续工作的时效变化(因热量引起的绝缘破坏等)有效地抑制。由此,能增大装置整体的耐久性,进而能提高装置整体的可靠性。
另外,在本实施形态中,由于安装了电磁驱动装置4中的一个环形驱动线圈7和与其对应的各被驱动磁铁6A~6D,故环形驱动线圈7的四个各线圈边7a、7b、7c、7d进行动作,以始终将对应的各被驱动磁铁6A~6D向与X-Y平面上的X轴或Y轴正交的方向推压。因此,对于辅助台5(即,可动台1)的电磁驱动力,在向任意方向移动时,其合力也始终产生在从X-Y平面上的中心点侧向外侧的方向。
因此,即使可动台部15的移送方向有变化,也能使可动台1不随着旋转而顺利地(在允许范围内)进行平面移动。
这样,对于所述实施形态,由于对一个环形驱动线圈7和四个被驱动磁铁6A~6D来调整、设定通电电流、向规定方向输出连续的电磁驱动力,故也能将可动台1向任意方向连续地移送,在这一点上就能进行以微米为单位的精密移动。
另外,由于用一个环形驱动线圈7构成驱动线圈,故能使结构简单化,并由于将包括对应的被驱动磁铁6A~6D的全体以利用可动台部15的大小整体扩展后的状态,安装在该可动台部15与固定板8之间,故能减小空间的专有区域,在这一点上就能使装置整体小型轻量化,并使可搬性更好。另外,由于零件个数少,故具有能提高生产率和维修性的优点。
这里,对于所述第10实施形态,例示了将被驱动磁铁6A~6D安装在辅助台5上的情况,但也可以将被驱动磁铁6A~6D安装在可动台1侧,并且,与其相对地将所述环形驱动线圈7配设在固定板8上的规定位置上。
另外,对于可动台1,例示了圆形的情况,但也可以是四边形或其它的形状。对于辅助台5,例示了四边形的情况,但只要是能实现所述各功能的形状,也可以是圆形或其它的形状。
所述台保持机构2,例示了对于可动台部15具有原位置复归功能的机构,但也可以对该可动台部15安装另外的原位置复归装置,对于台保持机构2也可以构成去除原位置复归功能。若具体地说明,则在本发明的实施形态中,作为连杆机构,通过使用由弹性材料构成的钢琴线,而使连杆机构具有可动台的原位置复归力,但不限于此。即,也可以使连杆机构与使可动台复归到原位置的原位置复归机构分相离而作成独立的机构。
如上所述,在使台保持机构的连杆机构与原位置复归机构分别作成独立的机构的场合,原位置复归机构就能随着可动台的移动而将作为原位置复归力的弹性力进行蓄力。另外,由于具有对可动台进行移动后的现在位置进行检测的传感器,通过根据该传感器检测出的位置信号,对朝向电磁驱动装置的驱动线圈进行通电的电流值进行控制,故需要产生与所述原位置复归机构所产生的弹性力相对的反力。
本实施形态的制动板9,例示了每个被驱动磁铁6A~6D所安装的情况,但也可构成为,将二个以上或全部被驱动磁铁6A~6D作为对象,使它们与一片制动板相对。
图42表示使该一片制动板与全部被驱动磁铁6A~6D相对的例子。
在该图42中,符号92、93表示用来保持单一的制动板9的衬垫构件。这里,符号9a表示允许支柱10沿固定板8往复移动的贯通孔。
该场合,也可以构成为,使制动板9的周围延长,并利用所述外壳本体3对该制动板9周围的一部分或全部进行保持,并省略该衬垫构件92、93。
另外,也可以对所述各被驱动磁铁6A~6D和环形驱动线圈7进行替换、安装,将环形驱动线圈7安装在辅助台5侧并将各被驱动磁铁6A~6D安装在固定板8侧。该场合,制动板9,为了发挥其实效功能,也可固定安装在环形驱动线圈7侧。
另外,在所述第10实施形态中,例示了将四个被驱动磁铁安装成在正交坐标(X-Y坐标)上离原点等距离的情况,但只要多个被驱动磁铁且该各被驱动磁铁的移动方向(相斥驱动方向)是通过坐标上的原点(也可以不是正交坐标)的线上,既可不安装成与原点等距离,也可配置在离开坐标轴上的位置,另外,其数目也可不是四个。
这样,在利用一个或二个以上各被驱动磁铁使可动台部15向规定方向进行移送驱动的场合,能预先可靠地排除旋转力成分产生的因素。另外,例如,在将四个被驱动磁铁安装成例如在正交坐标(X-Y坐标)上离原点等距离的场合,能实现由动作控制系统20进行的控制动作简单化。因此,能迅速且顺利地将该可动台部15向规定方向移送。
另外,在所述第10实施形态中,作为被驱动磁铁,例示了安装有四个被驱动磁铁6A~6D的情况,但在本发明中,被驱动磁铁不限定于四个,也可以具有三个或五个以上的被驱动磁铁。另外,该被驱动磁铁的形状,也可以是其它的形状(例如圆柱形)。
另外,在适当安装有多个被驱动磁铁的场合,利用所述动作控制系统20,选择向从外部所指示的移动方向情况良好(例如在向移送方向发挥高效功能的位置)的多个被驱动磁铁并进行通电驱动,可以构成具有其合力并将可动台部15向从外部所指示的移动方向移送的状态。
另外,在所述第10实施形态中,在设定可动台部15的移送方向时,例示了分成A1~A8控制模式并对电磁驱动装置4进行驱动控制的情况,但例如在控制模式A2中,只要是被驱动磁铁6A~6D的各通电方向作成与控制模式A1相同、并仅将环形驱动线圈7的通电方向设定成反向等发挥相同功能,也可以采用其它的驱动控制方法。
[环形驱动线圈的其它例]
图43(A)~(D)分别表示有关配设在X-Y平面上的一个环形驱动线圈7的其它结构例子。
(三角形的环形驱动线圈)
首先,图43(A)表示将环形驱动线圈作成正三角形的情况。该正三角形的环形驱动线圈71,其角部形成为圆弧形,并被固定保持在作为固定件侧的固定板(未图示)上。
另外,由电磁铁构成的被驱动磁铁6A~6C,各自分别被配设成与该三角形的环形驱动线圈71各线圈边7Aa、7Ab、7Ac对应。该各被驱动磁铁6A~6C被固定安装在可动件侧的可动台部(未图示)侧。
该各被驱动磁铁6A、6B或6C,在工作状态中,从环形驱动线圈71对应的各线圈边71a、71b或71c分别受到电磁力而向与该各线圈边71a、71b或71c正交的方向被相斥驱动。
这里,各被驱动磁铁6A、6B或6C与所述各线圈边71a、71b或71c对应地被配设成:其被驱动的方向的中心线的延长线通过所述环形驱动线圈71的X-Y平面上的原点。
并且,在装置整体进行动作时,与所述第10实施形态的情况相同,动作控制系统进行工作,从预先特定的多个通电控制模式中选择规定的通电控制模式,由此就成为环形驱动线圈71和各被驱动磁铁6A、6B或6C分别进行通电控制的状态。其它结构与所述图32~图41所示的第10实施形态大致相同。
这样,通过由相对环形驱动线圈71和各被驱动磁铁6A、6B或6C分别构成的动作控制系统所进行(包括0)的通电控制,从而能将所述可动台部向X-Y平面上的任意方向移送,能获得与所述第10实施形态大致相同的作用效果。
(圆形的环形驱动线圈)
接着,图43(B)表示将环形驱动线圈作成圆形的情况。该圆形的环形驱动线圈72,被固定保持在作为固定件侧的固定板(未图示)上。
另外,由电磁铁构成的被驱动磁铁6A、6B、6C、6D,各自分别被配设在与该圆形的环形驱动线圈72的X-Y平面上X轴和Y轴交叉的部位,且与该环形驱动线圈72的各线圈边部分72a、72b、72c、72d对应。该各被驱动磁铁6A~6D被固定安装在可动件侧的可动台部(未图示)侧。
该各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D在工作状态中,从对应的各线圈边部分72a、72b、72c或72d分别受到电磁力而向与该环形驱动线圈7B的该部位的切线正交的方向进行相斥驱动。
这里,各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D与所述各线圈边部分72a、72b、72c或72d对应地被配置成:其被驱动的方向的中心线的延长线通过所述坏形驱动线圈72的X-Y平面上的原点。
并且,在装置整体进行工作时,与所述第10实施形态的情况相同,动作控制系统进行工作,从预先特定的多个通电控制模式中选择规定的通电控制模式,由此就成为环形驱动线圈72和各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D分别进行通电控制的状态。其它结构与所述图32~图41所示的第10实施形态大致相同。
这样,通过由相对环形驱动线圈72和各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D分别构成的动作控制系统所进行(包括0)的通电控制,能将所述可动台部向X-Y平面上的任意方向移送,能获得与所述第10实施形态大致相同的作用效果。
(六边形的环形驱动线圈)
接着,图43(C)表示将环形驱动线圈作成正六边形的情况。该正六边形的环形驱动线圈73被固定保持在作为固定件侧的固定板(未图示)上。
另外,由电磁铁构成的六个的各被驱动磁铁6A、6B、6C、6D、6E、6F各自分别被配设成与该正六边形的环形驱动线圈73的六个各线圈边73a、73b、73c、73d、73e、73f对应。该各被驱动磁铁6A~6F被固定安装在可动件侧的可动台部(未图示)侧。
该各被驱动磁铁6A~6F在工作时,从各自对应的各线圈边73a~73f分别受到电磁力而向与该各线圈边73a~73f正交的方向被相斥驱动。
这里,各被驱动磁铁6A~6F与所述各线圈边部分73a~73f对应地被配设成:其被驱动的方向的中心线的延长线通过所述环形驱动线圈73的X-Y平面上的原点。
并且,在装置整体进行工作时,与所述第10实施形态的情况相同,动作控制系统进行工作,从预先特定的多个通电控制模式中选择规定的通电控制模式,由此就成为环形驱动线圈73和各被驱动磁铁6A~6F分别进行通电控制的状态。其它结构与所述图32~图41所示的第10实施形态大致相同。
这样,通过由相对正六边形的环形驱动线圈73和各被驱动磁铁6A~6F分别构成的动作控制系统所进行(包括0)的通电控制,能将所述可动台部向X-Y平面上的任意方向移送,由此能获得与所述第10实施形态大致相同的作用效果。
(八边形的环形驱动线圈)
接着,图43(D)表示将环形驱动线圈作成正边角形的情况。该正八边形的环形驱动线圈74被固定保持在固定件侧的固定板(未图示)上。
另外,由电磁铁构成的八个被驱动磁铁6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G、6H,各自分别被配设成与该正八边形的环形驱动线圈74的八个各线圈边74a、74b、74c、74d、74e、74f、74g、74h对应。该各被驱动磁铁6A~6H被固定安装在作为可动件侧的可动台部(未图示)侧。
该各被驱动磁铁6A~6H在工作状态中,从对应的各线圈边74a~74h分别受到电磁力而向与该各74a~74h正交的方向分别被相斥驱动。
这里,各被驱动磁铁6A~6H与所述各线圈边部分74a~74h分别对应地被配设成:其被驱动的方向的中心线的延长线通过所述环形驱动线圈74的X-Y平面上的原点。
并且,在装置整体进行工作时,与所述第10实施形态的情况相同,动作控制系统进行工作,从预先特定的多个通电控制模式中选择规定的通电控制模式,由此就成为环形驱动线圈74和各被驱动磁铁6A~6H分别进行通电控制的状态。其它结构与所述图32~图41所示的第10实施形态大致相同。
这样,通过由相对环形驱动线圈74和各被驱动磁铁6A~6H分别构成的动作控制系统所进行(包括0)的通电控制,能将所述可动台部向X-Y平面上的任意方向移送,由此能获得与所述第10实施形态大致相同的作用效果。
[第11实施形态]
接着,根据图44~图48对第11实施形态进行说明。
在该第11实施形态中,相对于所述第10实施形态中的电磁驱动装置4安装有一个环形驱动线圈7作为驱动线圈来说,具有安装有形成日字形的四个驱动线圈的电磁驱动装置142的特征。同时,具有安装有高效地对该电磁驱动装置142进行驱动用的动作控制系统202、来代替前述动作控制系统20的特征。
以下,对其进行详细说明。
首先,该第11实施形态与所述第10实施形态相同,具有:在同一面上配设成向任意方向可移动的精密作业用的可动台部15;台保持机构2,其允许该可动台部15移动,并对该可动台部15进行保持且具有对于该可动台部15的原位置复归功能;作为对该台保持机构2进行支承的本体部的外壳本体3;以及安装在该外壳本体3侧、并根据来自外部指令对可动台部15赋予规定方向的移动力的电磁驱动装置142。
这里,可动台部15,由精密作业用的可动台1和相对该可动台1隔有规定间隔而平行且一体地配置在同一中心轴上的辅助台5所构成。并且,如图44所示,台保持机构2构成为:被安装在辅助台5侧、并通过该辅助台5对所述可动台1进行保持。
[电磁驱动装置142]
电磁驱动装置142的主要部分被保持在外壳本体3侧,具有根据来自外部的指令对所述可动台部15赋予沿该可动台部15移送方向的规定移动力(驱动力)的功能。该电磁驱动装置4被配设在所述可动台1与辅助台5之间。
该电磁驱动装置142,具体地说具有:四个驱动线圈721、722、723、724;与位于该各驱动线圈721~724中央部的内侧线圈边721a~724a分别对应并安装在所述辅助台5上的四个被驱动磁铁6A、6B、6C、6D;以及将所述四个驱动线圈721~724保持在规定位置上的固定板8。四个驱动线圈721、722、723、724是分别使二个口字形线圈组合形成,并将所述内侧线圈边721a~724a形成在线圈间的对接部上。
所述各日字形驱动线圈721~724,在其中央部,使位于其中央部的内侧线圈边721a~724a各自分别配设在所述X轴和Y轴上,并与将固定板8上的中央部作为原点所设定的X-Y面上的X轴或Y轴正交。
又,四个各被驱动磁铁6A~6D,由能对来自外部的通电进行控制的电磁铁构成,与所述各日字形驱动线圈的内侧线圈边721a~724a对应而各自分别被配设在X轴上和Y轴上。
所述固定板8如图32所示,被配设在所述辅助台5的可动台1侧并被保持在所述外壳本体3上。利用该日字形的各驱动线圈721~724和固定板8,构成有作为所述电磁驱动装置4主要部分的定子部分。
并且,当各驱动线圈721~724被设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D之间产生电磁驱动力,而该电磁驱动力使该各被驱动磁铁6A~6D向与各内侧线圈边721a~724a正交的方向进行相斥驱动。该场合,各被驱动磁铁6A~6D移动方向的中心轴线,被设定成通过所述X-Y平面上的中心点的状态。另外,在使所述可动台部15向不与各内侧线圈边721a~724a正交的方向(与各线圈边7a~7d倾斜的方向)移送的场合,如后所述,具有对至少二个以上各被驱动磁铁6A~6D的电磁驱动力的合力,并执行该可动台部15的移送。
另外,在各驱动线圈721~724的面对所述被驱动磁铁6A~6D的内侧线圈边721a~724a部分,由非磁性金属构件构成的制动板9被配设成与各被驱动磁铁6A~6D的磁极面接近(大致为抵接的状态)。该制动板9在本实施形态中使用1片,其周围的一部分或全部被固定在所述外壳本体3上。
构成电磁驱动装置142一部分的四个被驱动磁铁6A~6D,在本实施形态中如图45所示,磁极的端面(与各驱动线圈721~724各内侧线圈边721a~724a之间的相对面)由四边形的电磁铁形成,并分别配设固定在辅助台5上表面所设定的X-Y平面上离中心部等距离位置的X轴上和Y轴上。
因此,对于本实施形态,例如对四个被驱动磁铁6A~6D的一部分或全部接通有规定的动作电流,并将各被驱动磁铁6A~6D设定成运转状态,在其后或同时根据后述的规定控制模式而将各驱动线圈721~724设定成工作状态并开始通电。并且,对包括各驱动线圈721~724的各被驱动磁铁6A~6D的磁性力大小,利用通电控制进行调整,由此,将所述可动台部15向规定方向移送。该场合,对于有关可动台部15的移送方向及其移送驱动力的电磁驱动装置142的工作(对于各驱动线圈721~724和四个被驱动磁铁6A~6D的通电驱动),用图47~图48详细叙述。在图47和图48中未表示利用对驱动线圈的通电引起的旋转驱动。
构成电磁驱动装置142主要部分的四个日字形驱动线圈721~724如图44~图45所示,由二个口字形小线圈部Ka、Kb的组合形成。并且,在二个口字形小线圈部Ka、Kb的抵接部分形成有线圈边(内侧线圈边721a~724a部分),在该线圈边(内侧线圈边721a~724a部分)上,始终同方向地流通着电流(在抵接部分的一方与另一方的各线圈边内始终流通着相同方向的电流)。因此,在其方向改变的场合,二个口字形小线圈部Ka、Kb内的通电方向就同时进行变化。
该场合,在该第11实施形态中,由于如后述那样预先特定了由电磁铁构成的所述四个被驱动磁铁6A~6D的通电方向,故四个日字形驱动线圈721~724上的各内侧线圈边721a~724a部分的通电方向和通电电流的大小(包括通电停止控制),与所述可动台1的移送方向对应,而利用后述的动作控制系统20进行设定控制。由此,对于被驱动磁铁6A~6D,根据弗莱明的左手法则而输出向规定方向(分别与内侧线圈边721a~724a部分正交的方向)推压的电磁力(反力)。
另外,通过预先选择在四个被驱动磁铁6A~6D上产生的电磁力方向并进行组合,就能使四个被驱动磁铁6A~6D上所产生的电磁力的合力与所述可动台部15移送方向一致,能对该可动台部15赋予X-Y平面上任意方向的移动力。
对于这些四个被驱动磁铁6A~6D一系列的通电控制方法,在后述的程序存储部22的说明部分(图47~图48)中详细叙述。
这里,在所述各驱动线圈721~724的同一面上的外侧和内侧,,也可以将铁素体等的磁性材料充填安装成:至少与该驱动线圈721~724高度(Y轴方向)相同的高度、且包括所述被驱动磁铁6A~6D动作范围的范围内。
[关于动作控制系统202]
接着,对该第11实施形态中的动作控制系统202进行详细说明。
在该第11实施形态中,对所述各日字形驱动线圈721~724和四个各被驱动磁铁6A~6D分别进行通电控制、并对所述可动台部15的移动控制予以限制的动作控制系统202,一并被设在电磁驱动装置142上(参照图46)。
该动作控制系统202具有:磁极分别设定功能,其对与所述各日字形驱动线圈721~724对应安装的各被驱动磁铁6A~6D的磁极分别进行设定并保持;对该各被驱动磁铁6A~6D的磁力强度分别可变设定(能通过使通电电流可变来设定)的磁力强度设定功能;通电方向设定功能,其根据来自外部的指令而对所述各日字形驱动线圈721~724上的内侧线圈边721a~724a部分的通电方向设定保持成规定的方向(一方或另一方);以及驱动线圈通电控制功能,其可变设定对于该各日字形驱动线圈721~724的通电电流的大小,并具有台动作控制功能,其对这些各功能的输出适度地调整,并对所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统202,如图46所示,具有:台驱动控制装置212,其根据规定的控制模式,对所述电磁驱动装置142的各日字形驱动线圈721~724和四个各被驱动磁铁6A~6D分别驱动,并对所述可动台部15向规定的方向进行移动控制;存储有多个控制程序的、一并设置在该台驱动控制装置212上的程序存储部222,而多个控制程涉及所述可动台1的移动方向及其移动量等被特定的多个控制模式(本实施形态中为B1~B8的八个通电控制模式);以及存储有在执行这些各控制程序时所使用的规定数据等的数据存储部23。
另外,在台驱动控制装置212中,一并设有对各日字形驱动线圈721~724和四个各被驱动磁铁6A~6D指令规定控制动作的动作指令输入部24。另外,所述可动台部15的移动中和移动后的位置信息,就由所述位置信息检测装置25检测,并进行运算处理后被送入该台驱动控制装置212中。
并且,所述动作控制系统202所具有的各种控制功能,综合地包括在所述程序存储部222的多个通电控制模式B1~B8中,按通过动作指令输入部24输入的操作者的指令所选择的控制模式B1~B8中某一种进行动作并执行。
对其更具体地进行说明。
在本实施形态中,台驱动控制装置212具有:主控制部212A,其根据来自动作指令输入部24的指令进行工作,并从程序存储部22选择规定的通电控制模式,且对所述各日字形驱动线圈721~724和四个的各被驱动磁铁6A~6D进行包括零的规定直流电流的通电控制;和线圈选择驱动控制部212B,其由该主控制部212A选择设定、根据规定的通电控制模式(B1~B8)而同时或分别对各日字形驱动线圈721~724和四个被驱动磁铁6A~6D进行驱动控制。
另外,主控制部212A还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,对所述可动台部15的位置进行计算或进行其它的各种运算。这里,符号4G表示在所述电磁驱动装置142的各日字形驱动线圈721~724和四个各被驱动磁铁6A~6D中接通有规定电流的电源电路部。
[关于程序存储部222]
所述台驱动控制装置212作成如下结构:根据预先存储在程序存储部222中的规定通电控制程序(规定的控制模式),将所述电磁驱动装置142的各日字形驱动线圈721~724和四个的各被驱动磁铁6A~6D保持规定的关联性地分别进行驱动控制。
即,在本实施形态的程序存储部222中存储着:多个磁铁用控制程序,其对所述四个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D的通电方向分别进行特定,且对磁极的N极或S极进行特定,并对包含通电停止在内的通电电流的大小予以分别可变设定;驱动线圈用控制程序,其在对该四个的各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D的通电方向进行特定并对磁极的N极或S极(或通电停止)进行设定的场合起作用,并与其对应,将四个各日字形驱动线圈721~724的通电方向及其通电电流的大小予以可变设定。同时,这些各控制程序的动作时间,由八组控制模式B1~B8整理并被存储(参照图47、图48)。
这里,根据图47~图48对第11实施形态的八组控制模式B1~B8进行说明。
图47表示向X轴的正方向或负方向、且向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各控制模式B1~B4的一例子(图表化后)。
在该图47中,各控制模式B1~B4被设定成,对相对各日字形驱动线圈721~724的直流电流的通电方向分别进行可变控制。另外,对于四个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向被设定控制成,无论控制模式如何,各磁极的N极或S极始终不变化(固定后的状态)。
即,在该第11实施形态中,将四个各被驱动磁铁6A~6D的与所述日字形驱动线圈721、722相对的端面部的磁极分别设定成,被驱动磁铁6A、6B中为N极,被驱动磁铁6C、6D中为S极,即使控制模式B1~B4不同,也能将该各被驱动磁铁6A~6D的磁极设定控制成固定后的状态。
(控制模式B1)
该控制模式B1表示将可动台1向X轴正方向移送用的控制模式的一例子(参照图47)。
在该控制模式B1中,对Y轴上的被驱动磁铁6B、6D进行通电停止控制,将与X轴上的被驱动磁铁6A的所述内侧线圈边721a相对的端面部固定控制成N极,将与X轴上的被驱动磁铁6C的所述线圈边723a相对的端面部固定控制成S极。
因此,在驱动线圈721、723的线圈边721a、723a部分,在该线圈边721a、723a内产生虚线箭头所示方向的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于固定有日字形驱动线圈721、723而产生),使被驱动磁铁6A、6C向实线箭头所示的方向(图中向右方)作相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的正方向移送。该场合,驱动线圈722、724被设定成通电停止控制的状态。
另外,通电停止中的驱动线圈722、724和被驱动磁铁6B、6D在可动台1位置偏移时,就分别被通电驱动而位置偏移,进行修正动作(这是与包括前述第10实施形态的其它实施形态同样的)。
(控制模式B2)
该控制模式B2表示将可动台1向X轴的负方向移送用的控制模式的一例子(参照图47)。
在该控制模式B2中,与所述控制模式B1的情况进行比较,不同点是,将X轴上的驱动线圈721、723的线圈边721a、723a部分的通电方向作成相反。其它与所述控制模式B1相同。
因此,在驱动线圈721、723的线圈边721a、723a部分,以与所述控制模式B1相同的原理而产生电磁驱动力,由该反力使被驱动磁铁6A、6C分别向实线箭头所示的方向(图中向左方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的负方向移送。在可动台1的位置偏移时,能与所述控制模式B1相同地进行修正动作。
(控制模式B3)
该控制模式B3表示将可动台1向Y轴的正方向移送用的控制模式的一例子(参照图47)。
在该控制模式B3中,对X轴上的被驱动磁铁6A、6C进行通电停止控制,将与Y轴上的被驱动磁铁6B的所述内侧线圈边722a相对的端面部固定控制成N极,将与Y轴上的被驱动磁铁6D的所述线圈边724a相对的端面部固定控制成S极。
因此,在驱动线圈722、724的线圈边722a、724a部分,在该各线圈边722a、724a内产生虚线箭头所示方向的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于固定日字形驱动线圈722、724而产生),使被驱动磁铁6A、6C向实线箭头所示的方向(图中向上方)进行相斥驱动,由此,可动台部15向Y轴上的正方向被移送。该场合,驱动线圈721、723被设定成通电停止控制的状态。
另外,通电停止中的驱动线圈721、723和被驱动磁铁6A、6C在可动台1位置偏移时,就分别被通电驱动而位置偏移,进行修正动作。
(控制模式B4)
该控制模式B4表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的控制模式的一例子(参照图47)。
在该控制模式B4中,与所述控制模式B3的情况进行比较,不同点是,将Y轴上的驱动线圈722、724的线圈边722a、724a部分的通电方向作成相反。其它与所述控制模式B3相同。
因此,在驱动线圈722、724的线圈边722a、724a部分,以与所述模式B3相同的原理而产生电磁驱动力,由该反力使被驱动磁铁6B、6D分别向实线箭头所示的方向(图中向下方)进行相斥驱动,由此,可动台部15向Y轴上的负方向被移送。在可动台1位置偏移时,能与所述控制模式B3相同地进行修正动作。
接着,图48表示向X-Y平面坐标上的四个各象限的方向分别移送可动台部15时的各通电控制模式B5~B8的一例子(图表化后)。
在该图48中,各控制模式B5~B8设定成:将相对各日字形驱动线圈721~724的直流电流的通电方向分别予以可变控制,对于四个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向,设定控制成:即使控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不变化(固定后的状态)。
[控制模式B5]
该第11实施形态中的控制模式B5,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图48)。
在该控制模式B5中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其通电方向(磁极N、S)被固定成与所述各控制模式B1~B4相同。
即,配置在X轴上、Y轴上的正方向的被驱动磁铁6A、6B,其与该各日字形驱动线圈721、722相对的端面部分设定为N极。另外,配置在X轴上、Y轴上的负方向的被驱动磁铁6C、6D,其与该各日字形驱动线圈723、724相对的端面部分设定为S极。
因此,在各日字形驱动线圈721~724的各线圈边721a~724d部分,作成与所述控制模式B1和B3同时进行动作的相同的通电控制。因此,与所述控制模式B1、B3场合相同的方向(图48的右方和上方)的电磁驱动力同时产生,并目一,其合力如图48的控制模式B5栏所示那样朝向第1象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第1象限方向的移送角度θ(与X轴的角度θ),通过对各日字形驱动线圈721~724和被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式B6)
该控制模式B6,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图48)。
在该控制模式B6中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S被设定成与控制模式B5的情况相同。
即,在各日字形驱动线圈721~724的各线圈边721a~724d部分中,作成与所述控制模式B2和B4同时进行动作的相同的通电控制。
因此,与所述控制模式B2、B4场合相同的方向(图48的左方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图48的控制模式B6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第3象限方向的移送角度θ,通过对各日字形驱动线圈721~724和各被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
[控制模式B7]
该控制模式B7,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第2象限方向进行移送用的通电控制模式的一例子(参照图48)。
在该控制模式B7中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S与所述各控制模式B6的场合同样地固定。
该控制模式B7的场合,在各日字形驱动线圈721~724的各线圈边721a~724d部分中,作成与所述控制模式B2和B3同时进行动作的相同的通电控制。
因此,与所述控制模式B2、B4的场合相同的方向(图48的左方和上方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图48的控制模式B7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第2象限方向的移送角度θ,通过对各日字形驱动线圈721~724和被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式B8)
该控制模式B8,表示将可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图48)。
在该控制模式B8中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S与控制模式B7的场合同样地固定。
该控制模式B8的场合,在各日字形驱动线圈721~724的各线圈边721a~724d部分中,作成与所述控制模式B1和B4同时进行动作的相同的通电控制。因此,与所述控制模式B1、B4的场合相同的方向(图48的右方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图17的控制模式B8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向移送。
这里,相对于X轴的向第4象限方向的移送角度θ,通过对各日字形驱动线圈721~724和各被驱动磁铁6A~6D的通电电流的大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
对于其它的结构及其动作、功能等,与所述第10实施形态大致相同。
这样,除了也能获得与第10实施形态时同样的作用效果之外,另外,在第11实施形态中,由于对于各被驱动磁铁6A~6D分别配置了驱动线圈721~724,故对于不需要驱动力的输出部位的驱动线圈721、722、723或724、或被驱动磁铁6A、6B、6C或6D,就能对该部位的通电动作进行停止控制。因此,具有能使工作中的装置整体节能的优点。
另外,在所述第11实施形态中,在设定可动台部15的移送方向时,例示了分成B1~B8的控制模式而对电磁驱动装置142进行驱动控制的情况,但例如在控制模式B2中,只要是将被驱动磁铁6A~6D的各通电方向设定成与控制模式B1相反的方向、将驱动线圈721、723的通电方向设定成与控制模式B1相同等产生同等的功能,也可以用其它的控制方法对电磁驱动装置142进行驱动控制。
另外,在所述第11实施形态中,也可以对被驱动磁铁6A~6D的安装部位与日字形驱动线圈721~724的安装部位进行调换。该场合,将被驱动磁铁6A~6D安装在固定件侧,将日字形驱动线圈721~724安装在可动件侧。
另外,在所述第11实施形态中,例示了用电磁铁构成被驱动磁铁6A~6D的情况,但也可以用永久磁铁构成被驱动磁铁6A~6D。
这样,能使被驱动磁铁6A~6D周围的电气配线简单化、并能大幅度改善生产率和维修性,能随着电气配线的简单化而减小被驱动磁铁6A~6D安装部位的空间区域。因此,相应能使装置整体小型轻量化,与将被驱动磁铁6A~6D作成电磁铁的情况相比,由于不需要其通电驱动,故能大幅度抑制整体的耗电和温度上升。因此,能大幅度降低装置整体的运行成本,在电磁驱动装置4的驱动控制时,只要对多个的各驱动线圈721~724的通电方向进行切换控制,就能将可动台1向任意方向移送驱动。由此,就能在可动台1的移动方向的切换时迅速地进行响应,由于都无被驱动磁铁6A~6D断线事故等的发生,故具有能大幅度提高装置整体的耐久性的优点。
[第12实施形态]
接着,根据图49~图53对第12实施形态进行说明。
该第12实施形态具有如下特点:具有电磁驱动装置143以取代前述第10实施形态中的电磁驱动装置4,而电磁驱动装置143具有大小二个环形驱动线圈和与其对应的被驱动磁铁。
同时,具有如下特点:安装有用来高效地驱动该电磁驱动装置143的动作控制系统203,来代替前述动作控制系统20。
以下,对其详细说明。
首先,该第12实施形态,与所述第10实施形态相同,具有:在同一面上配设成向任意方向可移动的精密作业用的可动台部15;台保持机构2,其允许该可动台部15移动,并具有对该可动台部15进行保持且对于该可动台部15的原位置复归功能;作为对该台保持机构2进行支承的本体部的外壳本体3;以及安装在该外壳本体3侧、根据来自外部的指令而对可动台部15赋予规定方向的移动力的电磁驱动装置143。
这里,可动台部15,由精密作业用的可动台1和辅助台5所构成,而辅助台5相对该可动台1隔有规定间隔而平行且一体地配置在同一中心轴上。并且如图49所示,台保持机构2构成为,被安装在辅助台5侧并通过该辅助台5对所述可动台1进行保持。
[电磁驱动装置143]
电磁驱动装置143,将大小二个环形驱动线圈731、732安装在同一面上,来取代在上述第10实施形态所安装的环形驱动线圈7。并将该环形驱动线圈731、732保持在固定板8上。
另外,该电磁驱动装置143与所述第1实施形态相同,与其各环形驱动线圈731、732的各线圈边731a~731d、732a~732d对应地分别配设有各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D。
并且,该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D安装在辅助台5上。
在该第12实施形态中,在将固定板8上的线圈保持面的中央部作为原点所假定的同一个X-Y面上,该大小二个各环形驱动线圈731、732的中心轴作成共用而配设着。
其中,位于内侧的内侧环形驱动线圈731,形成与所述第10实施形态的环形驱动线圈7同样的大致四边形,将其各线圈边731a、731b、731c、731d的各中央部与X轴、Y轴交叉地安装在所述固定板8上。
并且,所述各被驱动磁铁6A~6D各自分别配设成与该内侧环形驱动线圈731的各线圈边731a、731b、731c、731d各线段的中央部接近、相对,并被安装保持在辅助台5上。
另外,配设在内侧环形驱动线圈731外侧上的外侧环形驱动线圈732如图50所示,形成为八边形。该外侧环形驱动线圈732,以与所述内侧环形驱动线圈731的各线圈边731a~731d邻接的线圈边732a~732d部分的四边的各中央部分别与X轴、Y轴交叉的状态,而被安装在所述固定板8上。
另外,将所述各被驱动磁铁16A~16D各自分别与该外侧环形驱动线圈732的各线圈边732a、732b、732c、732d的各线段的中央部接近并相对配设着。该各被驱动磁铁16A~16D,以与所述各被驱动磁铁6A~6D一并设置的状态,而被安装保持在辅助台5上。
在本实施形态中,该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,由能从外部进行通电控制的电磁铁构成。
本实施形态的四个各被驱动磁铁6A~6D如图19所示,使用了磁极的端面(与环形驱动线圈7的各线圈边的相对面)为四边形的电磁铁,被分别配设固定在辅助台5的上表面所设定的X-Y平面上离中心部等距离位置的X轴上和Y轴上。
另外,具它四个被驱动磁铁16A~16D,也使用同样的电磁铁,被分别配设固定在辅助台5的上表面所假定的X-Y平面上离中心部等距离位置的X轴上和Y轴上。
所述固定板8如图49所示,被配设在所述辅助台5与可动台1之间,并被保持在所述外壳本体3上。这里,利用环形驱动线圈731、732和固定板8,构成作为所述电磁驱动装置4主要部分的定子部分。
并且,当环形驱动线圈731、732设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D之间产生使该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D向与各线圈边正交的方向进行相斥驱动的电磁驱动力。
因此,在使所述可动台部15向与各线圈边731a~731d、732a~732d不正交的方向(与各线圈边731a~731d、732a~732d倾斜的方向)移送的场合,如后所述,具有至少二个以上的对于各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的电磁驱动力的合力,并对该可动台部15进行移送。
另外,在环形驱动线圈731、732的与所述被驱动磁铁6A~6D、16A~16D面对的线圈边731a~~731d、732a~732d部分,由非磁性金属构件构成的制动板9被配设成与各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极面接近。该制动板9成为被固定在所述环形驱动线圈731、732侧(本实施形态中的外壳本体3侧)的状态。
并且,在该第12实施形态中,当将装置整体设定成工作状态时,对环形驱动线圈731、732按预先设定的通电方向开始通电。另外,与其对应,如后所述,对于被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一部分或全部,通有规定动作的电流,根据所述可动台部15的移送方向来设定磁极(N极、S极或无磁极)。同时,包括环形驱动线圈731、732的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D磁性力的大小,通过通电控制进行调整,由此,能使所述可动台部15向规定的方向移送。
该场合,环形驱动线圈731、732的通电方向是,利用后述的动作控制系统203预先被特定,与其对应,各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电方向与可动台部15的移送方向一致地被特定,在装置整体进行工作时,如上所述,该通电电流的大小利用动作控制系统203而可变地进行控制(包括通电停止控制)。
并且,在内侧环形驱动线圈731的线圈边731a~731d部分,对被驱动磁铁6A~6D输出根据弗莱明的左手法则使例如各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D向规定的方向(与线圈边731a、731b、731c或731d正交的方向)推压的电磁力(反力)。
在外侧环形驱动线圈732与各被驱动磁铁16A、16B、16C或16D之间,也同样与所述各被驱动磁铁6A、6B、6C或6D一致地输出规定的电磁力(反力)。
该场合,向内侧环形驱动线圈731所对应的各被驱动磁铁6A~6D输出的电磁驱动力和向外侧环形驱动线圈732所对应的各被驱动磁铁16A~16D输出的电磁驱动力,被预先设定控制成使其输出的方向始终一致。
另外,通过预先选择各环形驱动线圈731、732的各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁力的方向并进行组合,就能使该各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁驱动力的合力与所述可动台部15的移送方向一致,能对该可动台部15赋予向X-Y平面上的任意方向的移动力。
该场合,关于对可动台部15的移送方向及其驱动移送力的电磁驱动装置143的动作(对环形驱动线圈731、732和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电驱动),在图52~图53中详细叙述。在图52和图53中,未表示向驱动线圈通电所产生的转动驱动。
这里,在所述环形驱动线圈731、732的同一面上的外侧和内侧,也可按至少与该环形驱动线圈731、732的高度(Y轴方向)的同一高度、且在包括所述被驱动磁铁6A~6D的动作范围的范围内,充填安装铁素体等的磁性材料。
[关于动作控制系统203]
在本实施形态中,在上述电磁驱动装置143上,一并设有动作控制系统203,其对内侧和外侧的二个环形驱动线圈731、732和各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行驱动控制,并对所述可动台部15的移动动作予以限制(参照图51)。
该动作控制系统203具有:将对于所述各环形驱动线圈731、732的通电方向设定保持在规定的方向(一方或另一方)的通电方向设定功能;对朝向该各环形驱动线圈731、732的通电电流的大小予以可变设定的驱动线圈通电控制功能;根据向该各环形驱动线圈731、732的通电方向进行工作、并将所述各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极分别设定并保持的磁极分别设定功能;以及根据来自外部的指令分别可变地对该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁力强度进行设定(能使通电电流可变来设定)的磁力强度设定功能,并具有对这些各功能的动作适度调整、对所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整的台动作控制功能。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统203如图51所示,具有:台驱动控制装置213,其根据规定的控制模式而对所述电磁驱动装置143的二个环形驱动线圈731、732和对应的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行驱动,并使所述可动台部15向规定方向进行移动控制;程序存储部223,其与该台驱动控制装置213一并设置,并存储有对所述可动台1的移动方向及其动作量等进行特定的涉及多个通电控制模式(本实施形态中为C1~C8的八个控制模式)的多个通电控制程序;以及对在执行这些各控制程序时所使用的规定的数据等进行存储的数据存储部23。
另外,与台驱动控制装置213一并设有:对环形驱动线圈731、732和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的规定的控制动作进行指令的动作指令输入部24。另外,所述可动台部15的移动中和移动后的位置信息,由所述位置信息检测装置25进行检测,并进行运算处理后被送入该台驱动控制装置213。
并且,所述动作控制系统203所具有的各种控制功能,综合性包括在所述程序存储部223的多个通电控制模式C1~C8中,根据从动作指令输入部24输入的操作者的指令而选择的任一个控制模式C1~C8进行工作并执行。
对其更具体地进行说明。
具体地说,台驱动控制装置213具有:主控制部213A,其根据来自动作指令输入部24的指令进行工作,并从程序存储部223选择规定的通电控制模式,对所述各环形驱动线圈731、732和各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行包括零的规定直流电流的通电控制;以及线圈选择驱动控制部213B,其由该主控制部213A选择设定、根据规定的通电控制模式(C1~C8)而对环形驱动线圈731、732和各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时或分别进行驱动控制。
该主控制部213A还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,对所述可动台1的位置进行计算或进行其它的各种运算。
这里,符号4G表示将规定的电流通向所述电磁驱动装置4的环形驱动线圈731、732和各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的电源电路部。
另外,所述台驱动控制装置213具有:位置偏差运算功能,其输入来自所述位置信息检测装置25的信息进行规定运算,并据此对预先由动作指令输入部24设定的移动对象与基准位置信息的偏差进行计算;以及台位置修正功能,其根据该计算后的位置偏差信息对电磁驱动装置4进行驱动,并向预先设定的移动对象的基准位置对该可动台部15进行移送控制。
因此,对于本实施形态,当可动台部15的移动方向因外部干扰等引起偏差时,可一边对该偏差进行修正、一边向规定方向对可动台部15进行移送控制,由此,该可动台部15就能迅速且高精度地被移送到预先设定的目标位置。该场合,位置偏差的修正,是通过对通电驱动中的各被驱动磁铁6A~6D或16A~16D的通电电流进行调整来执行。
[程序存储部]
所述台驱动控制装置213被构成如下结构:根据预先存储在程序存储部223中的规定控制程序(规定的控制模式),将所述电磁驱动装置143的各环形驱动线圈731、732和四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D保持规定关联性地分别予以驱动控制。
即,在程序存储部223中,对于本实施形态存储着:驱动线圈用控制程序,其对所述各环形驱动线圈731、732的通电方向进行特定,并对通电电流的大小可变地设定;多个磁铁用控制程序,其在对各环形驱动线圈731、732的通电方向进行特定时起作用,并与其对应将各四个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向分别进行特定,对磁极的N极或S极进行特定,且对包括通电停止的通电电流的大小分别可变地设定。同时,这些各控制程序的动作定时由八组控制模式C1~C8整理,并存储在程序存储部223中(参照图51、图52)。
这里,根据图51~图53对该第12实施形态的八组通电控制模式C1~C8进行说明。
图52表示向X轴的正方向或负方向、且向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各通电控制模式C1~C4的一例子(图表化后)。
在该图52中,在各通电控制模式C1~C4中,如箭头A所示,在本实施形态中对于内侧环形驱动线圈731的直流电流的通电方向设定成右转。另外,在本实施形态中,如箭头B所示,将对于外侧环形驱动线圈732的直流电流的通电方向设定成左转。
(控制模式C1)
该控制模式C1表示将可动台1向X轴的正方向移送用的控制模式的一例子(参照图52)。
在该控制模式C1中,Y轴上的被驱动磁铁6B、6D、16B、16D被通电停止控制。
并且,关于内侧环形驱动线圈731,X轴上的被驱动磁铁6A的相对于所述线圈边731a的端面部被设定为N极,X轴上的被驱动磁铁6C的相对于所述线圈边731c的端面部被设定为S极。
同样,对于外侧环形驱动线圈732,X轴上的被驱动磁铁16A的相对于所述线圈边732a的端面部被设定为S极,X轴上的被驱动磁铁16C的相对于所述线圈边732c的端面部被设定为N极。
因此,在环形驱动线圈731、732的各线圈边731a、731c和732a、732c部分,在该731a、731c和732a、732c内产生如虚线箭头所示方向的电磁驱动力,同时,由该反力(固定有环形驱动线圈731、732),使被驱动磁铁6A、6C和16A、16C向实线箭头所示的方向(图中向右方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的正方向移送。
(控制模式C2)
该控制模式C2表示将可动台1向X轴的负方向移送用的控制模式的一例子(参照图52)。
在该控制模式C2中,与所述控制模式C1相比,不同点是将X轴上的被驱动磁铁6A、6C和16A、16C磁极设为相反。其它与所述控制模式C1相同。
因此,在各环形驱动线圈731、732的线圈边731a、731c和732a、732c部分,以与所述控制模式C1相同的原理产生虚线箭头所示的方向的反向的电磁驱动力,由该反力,使被驱动磁铁6A、6C和16A、16C向实线箭头所示方向(图中向左方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的负方向移送。
(控制模式C3)
该控制模式C3表示将可动台1向Y轴的正方向移送用的控制模式的一例子(参照图52)。
在该控制模式C3中,对X轴上的被驱动磁铁6A、6C、16A、16C进行通电停止控制。
并且,对于内侧环形驱动线圈731,Y轴上的被驱动磁铁6B的相对于所述线圈边731b的端面部被设定为N极,Y轴上的被驱动磁铁6D的相对于所述线圈边731d的端面部被设定为S极。
同样,对于外侧环形驱动线圈732,Y轴上的被驱动磁铁16B的相对于所述线圈边732b的端面部被设定为S极,Y轴上的被驱动磁铁16D的相对于所述线圈边732d的端面部被设定为N极。
因此,在环形驱动线圈731、732的各线圈边731b、731d和732b、732d部分,在该731b、731d和732b、732d内产生如虚线箭头所示方向的电磁驱动力,同时,由该反力(固定有环形驱动线圈731、732),使被驱动磁铁6B、6D和16B、16D向实线箭头所示方向(图中向上方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向Y轴上的正方向移送。
(控制模式C4)
该控制模式C4表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的控制模式的一例子(参照图52)。
在该控制模式C4中,与所述控制模式C3相比,不同点是将Y轴上的被驱动磁铁6B、6D和16B、16D的磁极设成相反。其它与所述控制模式C3相同。
因此,在各环形驱动线圈731、732的线圈边731b、731d和732b、732d部分,以与所述模式C3相同的原理产生电磁驱动力,由该反力,使被驱动磁铁6B、6D和16B、16D向实线箭头所示方向(图中下方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向Y轴上的负方向移送。
接着,对控制模式C5~C8的例子进行说明。
图53表示向X-Y平面坐标上的四个各象限的方向分别移送可动台部15时的各控制模式C5~C8的一例子(图表化后)。
(控制模式C5)
该第12实施形态中的控制模式C5,表示向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送可动台1用的控制模式的一例子(参照图53)。
在该控制模式C5中,对四个各被驱动磁铁6A~6D和16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S分别设定成:与内侧环形驱动线圈731线圈边731a、731b相对的部位的端面部磁极设为N极,同样,与内侧环形驱动线圈731线圈边731c、731d相对的部位的端面部磁极设为S极。
同样,与外侧环形驱动线圈732线圈边732a、732b相对的部位的端面部磁极设为S极,同样,与外侧环形驱动线圈732线圈边732c、732d相对的部位的端面部磁极设为N极。
因此,在各环形驱动线圈731、732的线圈边731a~731d、732a~732d部分,成为与所述控制模式C1、C3同时产生动作后状态相同的状态,其合力如图53的控制模式C5栏所示那样朝向X-Y坐标上的第1象限方向。由此,可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向被移送。
这里,相对于X轴的朝向第1象限方向的移送角度θ是,例如通过对各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小进行可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意方向自如地可变。
(控制模式C6)
该控制模式C6表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图53)。
在该控制模式C6中,对各四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S分别设定成与所述控制模式C5完全相反。
因此,在各环形驱动线圈731、732的线圈边731a~731d、732a~732d部分,成为与所述控制模式C2、C4同时产生动作后状态相同的状态,其合力如图53的控制模式C6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向被移送。
这里,相对于X轴的朝向第3象限方向的移送角度θ是,例如通过对各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变设定,由此,能设定成向任意方向自如地可变。
(控制模式C7)
该控制模式C7表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送用的控制模式的一例子(参照图53)。
在该控制模式C7中,对四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S分别设定成,与内侧环形驱动线圈731线圈边731b、731c相对的部位的端面部磁极设为N极,同样,与内侧环形驱动线圈731线圈边731d、731a相对的部位的端面部磁极设为S极。
同样,与外侧环形驱动线圈732线圈边732b、732c相对的部位的端面部磁极设为S极,同样,与外侧环形驱动线圈732线圈边732d、732a相对的部位的端面部磁极设为N极。
因此,在环形驱动线圈731、732的线圈边731a~731d、732a~732d部分,成为与所述控制模式C2、C3同时产生动作后状态相同的状态,其合力如图53的控制模式C7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向被移送。
另外,相对于X轴的朝向第2象限方向的移送角度θ是,通过将各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意方向自如地可变。
(控制模式C8)
该控制模式C8表示将可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第2象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图53)。
在该控制模式C8中,对各四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S分别设定成与所述控制模式C7完全相反。
因此,在各环形驱动线圈731、732的各线圈边731a~731d、732a~732d部分,成为与所述控制模式C1和控制模式C4同时产生动作后状态相同的状态,其合力如图53的控制模式C8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向被移送。
另外,相对于X轴的朝向第4象限方向的移送角度θ是,通过将各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变设定,由此,能设定成向任意方向自如地可变地。
[环形驱动线圈731、732的其它例]
在该第12实施形态中,在技术上与所述第10实施形态中图43(A)~(D)所揭示的环形驱动线圈71~74相同的装置,以图50的实施形态的结构为准而在同一面分别大小设成双层,并与其一致地分别安装有多个被驱动磁铁。并且,与其对应地构成所述各结构要素,由此,能获得具有与该第12实施形态的功能相同功能的环形驱动线圈的电磁驱动装置。
该第12实施形态,由于作成以上那样的结构,故具有与所述第10实施形态相同的功能,除了有相同的作用效果以外,由于还对环形驱动线圈和被驱动磁铁相对于第10实施形态分别安装成2倍的数目,故能增大电磁驱动装置的输出功率,并由于被驱动磁铁数量多,故在对可动台部进行移送控制时,与所述第10实施形态相比,具有能更迅速且高精度地对可动台部进行移动动作的优点。
另外,在该第12实施形态中,由于将所述多个被驱动磁铁的安装部位配置于与各驱动线圈的X轴和Y轴交叉的部位,故实际上就容易对移送方向进行特定(运算处理),因此,能在整体上使该被驱动磁铁的驱动控制简单化。因此,对于可动台部的移送方向变化也能与其迅速地对应,同时在对可动台部进行移送控制等(例如,在产生其方向的切换控制或位置偏移等时的修正)时,具有能与其迅速对应的优点。
[第13实施形态]
接着,根据图54~图58对第13实施形态进行说明。
该第13实施形态,具有如下特征:安装有四个四边形驱动线圈的另外电磁驱动装置144,来取代前述第11实施形态中的电磁驱动装置142。同时具有如下特征:安装高效地对该电磁驱动装置144进行驱动用的动作控制系统204,来取代前述动作控制系统202。
以下,对其详细地进行说明。
首先,该第13实施形态与所述第10实施形态相同,具有:在同一面上配设成可向任意方向移动的精密作业用的可动台部15;台保持机构2,其允许该可动台部15移动,对该可动台部15进行保持且具有对于该可动台部15的原位置复归功能;作为对该台保持机构2进行支承的本体部的外壳本体3;以及安装在该外壳本体3侧、根据来自外部的指令而对可动台部15赋予规定方向的移动力的电磁驱动装置144。
这里,可动台部15由精密作业用的可动台1和辅助台15构成,而该辅助台15相对该可动台1隔有规定间隔地平行且一体地配置在同一中心轴上。并且如图54所示,台保持机构2构成为:被安装在辅助台5侧,通过该辅助台5对所述可动台1进行保持。
[关于电磁驱动装置144]
电磁驱动装置144的主要部分被保持在外壳本体3侧,具有根据来自外部的指令对所述可动台部15赋予沿其移送方向的规定移动力(驱动力)的功能。该电磁驱动装置144被配设在所述可动台1与辅助台5之间。
具体地说,该电磁驱动装置144具有:形成四边形的四个方形驱动线圈741、742、743、744;各四个被驱动磁铁6A、6B、6C、6D和16A、16B、16C、16D,它们分别与位于和该各方形驱动线圈741~744的X轴或Y轴交叉的部位的内侧线圈边741a~744a和外侧线圈边741b~744b对应配设,并安装在所述辅助台5上;以及将所述各四个方形驱动线圈741~744保持在规定位置上的固定板8。
所述各方形驱动线圈741~744,相对的二个边各自分别配设在所述X轴和Y轴上,以成为与将所述固定板8上的中央部作为原点所假定的X-Y面上的X轴或Y轴正交的状态。
另外,合计八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,由分别来自外部的通电可进行控制的电磁铁构成,与所述各方形驱动线圈的内侧线圈边741a~744a和外侧线圈边741b~744b对应地各自分别被配设在X轴上和Y轴上。
固定板8如图54所示,被配设在所述辅助台5的可动台1侧并被保持在所述外壳本体3上。另外,利用所述方形的各驱动线圈741~744和固定板8,构成作为所述电磁驱动装置144主要部分的定子部分。
并且,当各驱动线圈741~744设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D之间产生电磁驱动力,其使该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D向与各线圈边741a~744a、741b~744b正交的方向进行相斥驱动。该场合,各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的移动方向的中心轴线被通过所述X-Y平面上的中心点。
另外,在使所述可动台部15向不与各线圈边741a~744a、741b~744b正交的方向(相对各线圈边741a~744a、741b~744b为倾斜的方向)移送时,如后所述,具有至少二个以上的方形驱动线圈741、742、743或744的对于各被驱动磁铁的电磁驱动力的合力,并对该可动台部15进行移送。
另外,在各驱动线圈741~744的面对所述被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的线圈边741a~744a、741b~744b部分,配设有与各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极面接近(几乎为抵接的状态)的由非磁性金属构件构成的制动板9。该制动板9在本实施形态中使用1片,其周围的一部分或全部被固定在所述外壳本体3上。
构成电磁驱动装置144一部分的四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,在本实施形态中如图55所示,磁极端面(与各驱动线圈741~744的各线圈边721a~724a、721b~724b之间的相对面)使用四边形的电磁铁,并被分别配设固定在辅助台5的上表面所假定的X-Y平面上离中心部为等距离位置的X轴上和Y轴上。
并且,对于本实施形态,例如对八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一部分或全部进行规定动作电流的通电,并将该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D设定成工作状态,在其后或同时,根据后述的规定控制模式将各驱动线圈741~744设定成工作状态。并且,包括各驱动线圈741~744在内的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁性力大小,通过通电控制进行调整,由此,将所述可动台部15向规定方向移送。
该场合,对于可动台部15的移送方向及其移送驱动力的电磁驱动装置144的动作(对于各驱动线圈741~744和四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电驱动),用图57~图58详细叙述。图57和图58未表示对驱动线圈通电所产生的转动驱动。
该场合,在该第13实施形态中,由于对由电磁铁构成的所述八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电方向如后所述那样预先被特定,故八个方形驱动线圈741~744上的各内侧线圈边741a~744a、外侧线圈边741b~744b部分的通电方向和通电电流的大小(包括通电停止控制),与所述可动台1的移送方向对应而由后述的动作控制系统204进行设定控制。由此,对于被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,就根据弗莱明的左手法则输出向规定的方向(分别与各线圈边741a~744a、741b~744b部分正交的方向)推压的电磁力(反力)。
又,通过预先选择、组合八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁力方向,就能使该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D产生的电磁驱动力的合力与所述可动台部15的移送方向一致,能向X-Y平面上的任意方向对该可动台部15赋予移动力。
对于这些八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一系列的通电控制的方法,在后述的程序存储部22的说明部分(图57~图58)中详细叙述。
这里,在所述各驱动线圈741~744的同一面上的外侧和内侧,也可以至少与该驱动线圈741~744的高度(Y轴方向)的同一高度、且在包括所述被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的动作范围的范围内,填装铁素体等磁性材料。
[关于动作控制系统204]
接着,对该第13实施形态中的动作控制系统204进行详细说明。
在第13实施形态中,对所述各方形驱动线圈741~744和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行通电控制,并对所述可动台部15的移动控制进行限制的动作控制系统204,一并设置在电磁驱动装置144上(参照图56)。
该动作控制系统204具有如下功能:磁极分别设定功能,其对与所述各方形驱动线圈741~744对应安装的八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极分别进行设定、保持;磁力强度设定功能,其对该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁力强度分别予以可变设定(能使通电电流可变来设定);通电方向设定功能,其根据来自外部的指令,将所述各方形驱动线圈741~744的与所述X轴或Y轴交叉的部分的线圈边741a、741b、742a、742b、743a、743b、744a、744b部分的通电方向设定保持在规定的方向(一方或另一方);以及对通向该各方形驱动线圈741~744的通电电流大小予以可变设定的驱动线圈通电控制功能,并具有对这些各功能的输出适度调整、并对所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整的台动作控制功能。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统204如图56所示,具有:台驱动控制装置214,其根据规定的控制模式,对所述电磁驱动装置144的各方形驱动线圈741~744和各四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行驱动,并使所述可动台部15向规定的方向进行移动控制;程序存储部224,其与该台驱动控制装置214一并设置,并存储有对所述可动台1的移动方向及其动作量等进行特定的涉及多个控制模式(本实施形态中为D1~D8的八个控制模式)的多个控制程序;以及将在执行这些各控制程序时所使用的规定数据等进行存储的数据存储部23。
另外,在台驱动控制装置214上一并设有对方形驱动线圈741~744和八个的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D指令规定控制动作的动作指令输入部24。另外,所述可动台部15的移动中和移动后的位置信息,由所述位置信息检测装置25检测,并进行运算处理后将其送入该台驱动控制装置214。
并且,所述动作控制系统204具有的各种控制功能,综合性包括在所述程序存储部224的多个控制模式D1~D8中,并根据通过动作指令输入部24输入的按操作者指令进行选择的控制模式D1~D8中某一种而进行动作并执行。
对其更具体地进行说明。
本实施形态中的台驱动控制装置214,具有:主控制部214A,其根据来自动作指令输入部24的指令进行动作,并从程序存储部224选择规定的控制模式,对所述各方形驱动线圈741~744和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行包括零在内的规定的直流电流的通电控制;以及线圈选择驱动控制部214B,其根据该主控制部214A所选择设定的规定的控制模式(D1~D8),而对各方形驱动线圈741~744和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时或分别进行驱动控制。
另外,主控制部214A还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,对所述可动台1的位置进行计算或进行其它的各种运算。这里,符号4G表示将规定的电流通向所述电磁驱动装置142的各方形驱动线圈721~724和四个各被驱动磁铁6A~6D的电源电路部。
[关于程序存储部224]
所述台驱动控制装置214,作成如下结构:根据预先存储在程序存储部224中的规定控制程序(规定的控制模式),将所述电磁驱动装置144的各方形驱动线圈741~744和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D保持规定的关联性地分别予以驱动控制。
即,对于该第13实施形态,程序存储部224存储着:多个磁铁用控制程序,其对所述八个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向分别进行特定,对磁极的N极或S极进行特定,并将包含通电停止的通电电流的大小予以可变设定;驱动线圈用控制程序,其在对该八个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向进行特定、设定磁极的N极或S极(或通电停止)时起作用,并与其对应而对四个各方形驱动线圈741~744可变设定通电方向及其通电电流的大小。同时,这些各控制程序的动作定时由八组控制模式D1~D8整理并被存储(参照图57、图58)。
这里,根据图57~图58对该第13实施形态的八组控制模式D1~D8进行说明。
图57表示向X轴的正方向或负方向、且向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各控制模式D1~D4的一例子(图表化后)。
在该图57中,在各控制模式D1~D4中,设定成:对各方形驱动线圈741~744的直流电流的通电方向分别予以可变控制。另外,对于八个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向,被设定控制成:即使控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不变化(固定后的状态)。
即,在该第13实施形态中,将八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的与所述方形驱动线圈741、742相对的端面部磁极分别设定成,被驱动磁铁6A、6B中为N极,被驱动磁铁6C、6D中为S极。同样,被驱动磁铁16A、16B中为S极,被驱动磁铁16C、16D中为N极。并且,对于该第3实施形态,即使控制模式D1~D4不同,也能将该被设定的各磁极的N、S控制成固定后的状态。
(控制模式D1)
该第13实施形态中的控制模式D1,表示将可动台1向X轴的正方向移送用的控制模式的一例子(参照图57)。
在该控制模式D1中,对Y轴上的被驱动磁铁6B、6D和16B、16D进行通电停止控制。同时,方形驱动线圈742、744也被维持通电停止控制的状态。
另外,X轴上的被驱动磁铁6A的与所述内侧线圈边741a相对的端面部被固定控制成N极,X轴上的被驱动磁铁6C的与所述内侧线圈边743a相对的端面部被固定控制成S极。
另外,X轴上的被驱动磁铁16A的与所述外侧线圈边741b相对的端面部被固定控制成S极,X轴上的被驱动磁铁16C的与所述外侧线圈边743b相对的端面部被固定控制成N极。
并且,所述驱动线圈741、743,都被通电驱动成向逆时针方向(向左转)的状态。
因此,在实际通电驱动时,在驱动线圈741、743的各线圈边741a、741b、743a、743b部分,产生虚线箭头所示方向的规定的电磁力,同时,由该反力(由固定方形驱动线圈741、743而产生),使被驱动磁铁6A、6C、16A、16C向实线的箭头所示的方向(图中向右方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的正方向移送。
另外,通电停止中的驱动线圈742、744及被驱动磁铁6B、6D和16B、16D,在可动台1的位置偏移时能分别进行通电驱动,并进行位置偏移的修正动作。
(控制模式D2)
该控制模式D2表示将可动台1向X轴的负方向移送用的控制模式的一例子(参照图57)。
在该控制模式D2中,与所述控制模式D1相比,不同点是将X轴上的方形驱动线圈741、743的各线圈边741a、741b、743a、743b部分的通电方向作成相反方向(顺时针的转动方向)。其它情况与所述控制模式D1相同。
因此,在驱动线圈741、743的各线圈边741a、741b、743a、743b部分,以与所述模式D1相同的原理,产生反向的电磁驱动力(虚线的箭头),由该反力,使被驱动磁铁6A、16A和6C、16C分别向实线箭头所示的方向(图中向左方)进行相斥驱动,由此,使可动台部15向X轴上的负方向移送。这里,在可动台1的位置偏移时,执行与所述控制模式D1相同的修正动作。
(控制模式D3)
该控制模式D3表示将可动台1向Y轴的正方向移送用的控制模式的一例子(参照图57)。
在该控制模式D3中,对X轴上的被驱动磁铁6A、6C、16A、16C进行通电停止控制。同时,方形驱动线圈741、743也被设定成通电停止控制的状态。
另外,Y轴上的被驱动磁铁6B的与所述内侧线圈边742a相对的端面部被固定控制成N极,Y轴上的被驱动磁铁6D的与所述线圈边744a相对的端面部被固定控制成S极。
同样,Y轴上的被驱动磁铁16B的与所述内侧线圈边742b相对的端面部被固定控制成S极,Y轴上的被驱动磁铁16D的与所述线圈边744b相对的端面部被固定控制成N极。
另一方面,所述驱动线圈742、744,都被通电驱动成向逆时针方向(向左转)的状态。
因此,在实际通电驱动时,在驱动线圈742、744的各线圈边742a、742b和744a、744b部分,分别产生虚线箭头所示方向的电磁驱动力,同时,由该反力(由固定方形驱动线圈742、744而产生),使被驱动磁铁6B、16B和6D、16D向实线箭头所示的方向(图中向上方)进行相斥驱动,由此,使可动台部15向Y轴上的正方向移送。
这里,通电停止中的驱动线圈741、743和被驱动磁铁6A、16A、6C、16C,在可动台1的位置偏移时能分别进行通电驱动,并进行位置偏移的修正动作。
(控制模式D4)
该控制模式D4表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的控制模式的一例子(参照图57)。
与所述控制模式D3相比,不同点是在该控制模式D4中,X轴上的各方形驱动线圈742、744的各线圈边742a、742b、744a、744b部分的通电方向作成反向(顺时针方向)。其它与所述控制模式D3的情况相同。
因此,在方形驱动线圈742、744的各线圈边742a、742b、744a、744b部分,以与所述控制模式D3相同的原理产生虚线箭头所示方向(与控制模式D3的方向相反)的电磁驱动力,由该反力,使被驱动磁铁6B、16B、6D、16D分别向实线箭头所示的方向(图中向下方)进行相斥驱动,由此,将可动台部15向Y轴上的负方向移送。这里,在可动台1的位置偏移时,能进行与所述控制模式D3同样的修正动作。
接着,图58表示向X-Y平面坐标上的四个的各象限的方向分别将可动台部15移送时的各控制模式D5~D8的一例子(图表化后)。
在该图58中,在各控制模式D5~D8中,与所述各控制模式D5~D8相同,被设定成:将对于各方形驱动线圈741~744的直流电流的通电方向分别予以可变控制,对于八个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向,被设定控制成:即使控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不产生变化(固定后的状态)。
[控制模式D5]
该控制模式D5,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送用的控制模式的一例子(参照图58)。
在该控制模式D5中,对八个的、各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态。另外,其通电方向(磁极N、S的设定)与所述各控制模式D1~D4的情况同样地被固定着。
即,配置在X轴上、Y轴上正方向的被驱动磁铁6A、6B,其与该各方形驱动线圈的线圈边741a、742a相对的端面部分设定为N极。另外,配置在X轴上、Y轴上负方向的被驱动磁铁6C、6D,其与该各方形驱动线圈的线圈边743a、744a相对的端面部分设定为S极。
同样,配置在X轴上、Y轴上正方向的被驱动磁铁16A、16B,与该各方形驱动线圈的线圈边741b、742b相对的端面部分设定为S极。另外,配置在X轴上、Y轴上负方向的被驱动磁铁16C、16D,其与该各方形驱动线圈的线圈边743b、744b相对的端面部分设定为N极。
并且,在所述方形驱动线圈741~744的各线圈边741a、741b、742a、742b、743a、743b、744a、744b部分,作成与所述控制模式D1、D3同时产生动作后相同的通电控制(通电方向是逆时针方向)。因此,与所述控制模式D1、D3相同的方向(X轴的正方向和Y轴的正方向)的电磁驱动力同时产生,其合力如图58的控制模式D5栏所示那样朝向第1象限方向。
由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第1象限方向的移送角度θ(移送方向)是,通过对各方形驱动线圈741~744和被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意方向自如地可变。
(控制模式D6)
该控制模式D6,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图58)。
在该控制模式D6中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态,其磁极N、S,设定成与所述各控制模式D1~D5相同。
另外,在各方形驱动线圈741~744的各线圈边741a、741b、742a、742b、743a、743b、744a、744b部分,作成与所述控制模式D2、D4同时产生动作后相同的通电控制(通电方向全部为顺时针方向)。因此,与所述控制模式D2、D4相同的方向(图58的左方和下方)的反力(电磁驱动力)同时产生,并且,其合力如图58的控制模式D6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向移送。
另外,相对于X轴的朝向第3象限方向的移送角度θ(移送方向)是,通过对各方形驱动线圈741~744和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
[控制模式D7]
该控制模式D7,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第2象限方向进行移送用的控制模式的一例子(参照图58)。
在该控制模式D7中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S,固定成与所述各控制模式D1~D6的情况相同。
另一方面,对于所述各方形驱动线圈741~744,X轴上的方形驱动线圈741、743与控制模式D2相同地受到顺时针方向(图58中右转)的通电驱动,Y轴上的方形驱动线圈742、744与控制模式D3相同地受到逆时针方向(图58中左转)的通电驱动。
因此,在该控制模式D7的场合,在各方形驱动线圈741~744的各线圈边741a、741b、742a、742b、743a、743b、744a、744b部分中,作成与所述控制模式D2和D3同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式D2、D3相同的方向(图58的左方和上方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图57的控制模式D7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送。
另外,相对于X轴的朝向第2象限方向的移送角度θ(移送方向)是,通过对各方形驱动线圈741~744和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能向任意的方向设定移送方向。
(控制模式D8)
该控制模式D8,表示将可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图58)。
在该控制模式D8中,对四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S,固定成与所述各控制模式D1~D7的情况相同。
另一方面,对于所述各方形驱动线圈741~744,其通电驱动方向全部被设定成与所述控制模式D8相反的方向。即,X轴上的方形驱动线圈741、743与控制模式D1相同地受到逆时针方向(图58中左转)的通电驱动,Y轴上的方形驱动线圈742、744与控制模式D4相同地受到顺时针方向(图58中右转)的通电驱动。
因此,该控制模式D8的情况,在各方形驱动线圈741~744的各线圈边741a、741b、742a、742b、743a、743b、744a、744b部分,作成与所述控制模式D1和D4同时产生动作后相同的通电控制,与所述控制模式D1、D4相同的方向(图58的右方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图58的控制模式D8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向移送。
另外,相对于X轴的朝向第4象限方向的移送角度θ(移送方向)是,通过对各方形驱动线圈741~744和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
对于其它的结构及其动作、功能等,是与所述第11实施形态的情况大致相同的。
这样,除了也能获得与第11实施形态同等的作用效果之外,方形驱动线圈741~744的结构与所述第2实施形态中的日字形驱动线圈721~724相比,可大幅度被简单化,因此,由于该驱动线圈741~744的配线被简单化,故与所述第11实施形态的情况相比,能提高其生产率和耐久性,还由于使驱动线圈741~744的通电控制简单化,故具有能改善响应性的优点。
另外,由于将各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D作成所述第11实施形态的2倍,故能强化电磁驱动力的输出功率,也具有能使可动台1迅速移动的优点。
另外,在所述第13实施形态中,在对可动台部15设定移送方向时,例示了分成D1~D8控制模式对电磁驱动装置142进行驱动控制的情况,例如,在控制模式D2中,只要是将被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的各通电方向设定成与控制模式D1反向、并将驱动线圈741、743的通电方向设定成与控制模式D1的情况相同等发挥相同的功能,也可以用其它的控制方法对电磁驱动装置144进行驱动控制。
另外,在所述第13实施形态中,也可以对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的安装部位与方形驱动线圈741~744的安装部位进行调换。该场合,将被驱动磁铁6A~6D、16A~16D安装在固定件侧,将方形驱动线圈741~744安装在可动件侧。
另外,在所述第13实施形态中,例示了用电磁铁构成被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的情况,但也可以用永久磁铁构成。
这样,该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D周围的电气配线都不需要,能减小被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的安装部位的空间区域。因此,相应能使装置整体小型轻量化,能提高生产率和维修性,与将被驱动磁铁6A~6D、16A~16D作成电磁铁的情况相比,由于不需要其通电驱动,故能抑制整体的电力消耗和该部分的温度上升。由此,能大幅度降低装置整体的运行成本,在电磁驱动装置4的驱动控制时,只要对多个各方形驱动线圈741~744的通电方向进行切换控制,就能将可动台1向任意方向进行移送驱动。由此,就能在可动台1的移动方向的切换时迅速地进行响应,由于被驱动磁铁6A~6D的断线事故等的发生皆无,故具有能大幅度提高装置整体耐久性的优点。
[第14实施形态]
接着,根据图59~图64对第14实施形态进行说明。
该第14实施形态,其特征是,具有安装其它的电磁驱动装置145来代替所述第11实施形态中的电磁驱动装置142,同时安装了高效地对该电磁驱动装置145进行驱动用的动作控制系统205,来代替前述动作控制系统202。
即,本实施形态中的电磁驱动装置145,具有如下特征:在使所述第11实施形态的电磁驱动装置142中安装了的四个日字形驱动线圈721、722、723、724分别转动90°的状态下将其安装在固定板8上,并将其作成日字形驱动线圈751、752、753、754。同时,与其对应,具有如下特征:在所述动作控制系统205所进行的控制内容中新增加旋转控制功能(控制模式9、10)。
由此,该第14实施形态,不需要重新安装其它的驱动装置,就能进行在前述第11实施形态中原理上不可能的对于可动台1在限定范围中的转动驱动。
以下,对其进行详细说明。
首先,该第14实施形态与所述第11实施形态相同,具有:在同一面上配设成可向任意方向移动的精密作业用的可动台部15;台保持机构2,其允许该可动台部15移动,具有对该可动台部15进行保持且对于该可动台部15的原位置复归功能;作为对该台保持机构2进行支承的本体部的外壳本体3;以及电磁驱动装置145,其安装在该外壳本体3侧,并根据来自外部的指令而对可动台部15赋予规定方向的移动力。
这里,可动台部15与前述各实施形态的情况相同,由精密作业用的可动台1和相对该可动台1隔有规定间隔地平行且一体地配置在同一中心轴上的辅助台5所构成。并且,如图59所示,台保持机构2被安装在辅助台5侧,并通过该辅助台5对所述可动台1进行保持。
[关于电磁驱动装置145]
电磁驱动装置145,其主要部分被保持在外壳本体3一侧,具有根据来自外部的指令而对所述可动台部15赋予沿其移送方向的规定移动力(驱动力)的功能。该电磁驱动装置145被配设在所述可动台1与辅助台5之间。
具体地说,该电磁驱动装置145具有:形成日字形的四个驱动线圈751、752、753、754;与位于该各驱动线圈751~754中央部的内侧线圈边751a~754a分别对应、并安装在所述辅助台5上的四个被驱动磁铁6A、6B、6C、6D;将所述四个驱动线圈751~754保持在规定位置上的固定板8。
所述各日字形驱动线圈751~754,以其位于中央部的内侧线圈边751a~754a,沿将固定板8上的中央部作为原点所假定的X-Y面上的各轴上被重合的状态,而各自分别配设在所述X轴和Y轴上。
因此,各自分别与该内侧线圈边751a~754a相对配置的四个各被驱动磁铁6A~6D如后所述,其电磁驱动力就向与该各内侧线圈边751a~754a(即,X轴或Y轴)正交的方向输出。
并且,在本实施形态中,通过使通电的电流方向根据目的对各内侧线圈边751a~754a进行可变控制,故成为能在规定范围内对所述可动台1进行旋转驱动的结构。
另外,该四个各被驱动磁铁6A~6D,由能自外部进行通电控制的电磁铁构成,与所述各日字形驱动线圈的内侧线圈边751a~754a对应而各自分别被配设在X轴上和Y轴上。
固定板8如图59所示,被配设在所述辅助台5的可动台1一侧并被保持在所述外壳本体3上。利用该日字形的各驱动线圈751~754和固定板8,构成作为所述电磁驱动装置4主要部分的固定件部分。
并且,当各日字形驱动线圈751~754设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D之间产生电磁驱动力,以使该各被驱动磁铁6A~6D向与各内侧线圈边751a~754a正交的方向(即,与对应的X轴或Y轴正交的方向)进行相斥驱动。
另外,在向不与各内侧线圈边751a~754a正交的方向(与各线圈边751a~754a倾斜的方向)移送所述可动台部15的场合,如后所述,具有至少二个以上的对于各被驱动磁铁6A~6D的电磁驱动力的合力,并进行该可动台部15的移送。
另外,在各日字形驱动线圈751~754的面对所述被驱动磁铁6A~6D的内侧线圈边751a~754a部分,由非磁性金属构件构成的制动板9被配设成与各被驱动磁铁6A~6D的磁极面接近(几乎为抵接的状态)。该制动板9在本实施形态中使用1片,其周围的一部分或全部被固定在所述外壳本体3上。
构成电磁驱动装置145一部分的四个被驱动磁铁6A~6D,在本实施形态中如图60所示,磁极端面(与各驱动线圈751~754的各内侧线圈边751a~754a的相对面)使用四边形的电磁铁,并被分别配设固定在辅助台5的上表面所假定的X-Y平面上离中心部等距离位置的X轴上和Y轴上。
因此,对于本实施形态,例如对四个被驱动磁铁6A~6D的一部分或全部进行规定动作电流的通电,并将各被驱动磁铁6A~6D设定成工作状态,在其后或同时,根据规定的控制模式而将各驱动线圈751~754设定成工作状态并开始通电。并且,对包括各驱动线圈751~754的各被驱动磁铁6A~6D的磁性力大小由通电控制进行调整,由此,将所述可动台部15向规定的方向移送。
该场合,对于有关可动台部15的移送方向及其移送驱动力的电磁驱动装置145动作(对于各驱动线圈751~754和四个被驱动磁铁6A~6D的通电驱动),用图62~图64详细叙述。
构成电磁驱动装置145主要部分的四个日字形驱动线圈751~754如图59~图60所示,由二个角形小线圈部Ka、Kb的组合来形成,整体上构成日字形。并且,在二个角形小线圈部Ka、Kb的相互抵接部分的线圈边(内侧线圈边751a~754a部分)上,电流的方向(在一方与另一方的各角形小线圈部的抵接部分的线圈边内流动的电流方向)始终被设定控制成同方向流动。因此,在其方向改变时,二个角形小线圈部Ka、Kb内的通电方向就同时变化。
该场合,在该第14实施形态中,由于由电磁铁构成的所述四个被驱动磁铁6A~6D的通电方向如后所述那样被预先特定,故四个各日字形驱动线圈751~754的各内侧线圈边751a~754a部分的通电方向和通电电流大小(包括通电停止控制),与所述可动台部15的移送方向对应地由动作控制系统205进行设定控制。
由此,对被驱动磁铁6A~6D,就输出根据弗莱明的左手法则而向规定方向(分别与内侧线圈边751a~754a部分正交的方向)进行推压的电磁力(反力)。
另外,通过预先选择、组合四个被驱动磁铁6A~6D所产生的电磁力的方向,就能使四个被驱动磁铁6A~6D产生的电磁力的合力与所述可动台部15的移送方向一致,能对该可动台部15赋予X-Y平面上任意方向的移动力。
对于这些四个被驱动磁铁6A~6D的一系列的通电控制的方法,在后述的程序存储部225的说明部分(图62~图64)中详细叙述。
这里,在所述各驱动线圈751~754的同一面上的外侧和内侧,也可按至少与该驱动线圈751~754的高度(Y轴方向)相同的高度、且包括所述被驱动磁铁6A~6D的动作范围的范围内,充填安装铁素体等的磁性材料。
[关于动作控制系统205]
接着,对该第14实施形态中的动作控制系统205进行详细说明。
在该第14实施形态中,对所述各日字形驱动线圈751~754和四个各被驱动磁铁6A~6D分别进行通电控制并对所述可动台部15的移动动作进行限制的动作控制系统205,与电磁驱动装置145一并设置(参照图61)。
该动作控制系统205具有:磁极分别设定功能,其对与所述各日字形驱动线圈751~754对应安装的各被驱动磁铁6A~6D的磁极分别进行设定并保持;磁力强度设定功能,其对该各被驱动磁铁6A~6D的磁力强度分别予以可变设定(能通过使通电电流可变来设定);通电方向设定功能,其根据来自外部的指令,将所述各日字形驱动线圈751~754的内侧线圈边751a~754a部分的通电方向设定保持成规定的方向(一方或另一方);以及对向该各日字形驱动线圈751~754的通电电流的大小予以可变设定的驱动线圈通电控制功能,并具有对这些各功能的动作适度调整、并对所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整的台动作控制功能。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统205如图61所示,具有:台驱动控制装置215,其根据规定的控制模式,对所述电磁驱动装置145的各日字形驱动线圈751~754和四个各被驱动磁铁6A~6D分别进行驱动,并使所述可动台部15向规定方向进行移动控制;程序存储部225,其一并设置在该台驱动控制装置215上,存储有对所述可动台1的移动方向、转动方向及其动作量等进行特定的涉及多个通电控制模式(本实施形态中为E1~E10的10个控制模式)的多个控制程序;以及存储有在执行这些各控制程序时所使用的规定数据等的数据存储部23。
在台驱动控制装置215上,一并设有对各日字形驱动线圈751~754和四个的各被驱动磁铁6A~6D指令规定控制动作的动作指令输入部24。另外,所述可动台1的移动中和移动后的位置信息,由所述位置信息检测装置25检测,并进行运算处理后被送入该台驱动控制装置215中。
并且,所述动作控制系统205所具有的各种控制功能,综合性包括在所述程序存储部225的多个控制模式E1~E10中,根据控制模式E1~E10的某一种进行动作并执行,而该控制模式E1~E10是按来自通过动作指令输入部24输入的操作者的指令来选择。
对其更详细地进行说明。本实施形态中的台驱动控制装置215具有:主控制部215A,其根据来自动作指令输入部24的指令进行动作,并从程序存储部225选择规定的控制模式,对所述各日字形驱动线圈751~754和四个各被驱动磁铁6A~6D进行包括零在内的规定的直流电流的通电控制;以及线圈选择驱动控制部215B,其根据该主控制部215A所选择设定的规定的通电控制模式(E1~E10)而对各日字形驱动线圈751~754和四个被驱动磁铁6A~6D同时或分别进行驱动控制。
另外,主控制部215A还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,对所述可动台1的位置进行计算或进行其它的各种运算。这里,符号4G表示向所述电磁驱动装置145的各日字形驱动线圈751~754和四个各被驱动磁铁6A~6D通有规定电流的电源电路部。
[关于程序存储部225]
所述台驱动控制装置215,作成如下结构:根据预先存储在程序存储部225中的规定控制程序(规定的控制模式),将所述电磁驱动装置145的各日字形驱动线圈751~754和四个各被驱动磁铁6A~6D保持规定关联性地分别进行驱动控制。
即,在本实施形态的程序存储部225中存储着:多个磁铁用控制程序,其对所述四个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D的通电方向分别进行特定,对磁极的N极或S极进行特定,并对包含通电停止在内的通电电流大小分别予以可变设定;驱动线圈用的通电控制程序,其在该四个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D的通电方向被特定、磁极的N极或S极(或通电停止)被设定时起作用,并与其对应地对四个各日字形驱动线圈751~754可变设定通电方向及其通电电流的大小。同时,这些各控制程序的动作定时,由10组控制模式E1~E10整理并被存储(参照图62~图64)。
下面,根据图62~图64对该第14实施形态的10组控制模式E1~E10进行说明。
图62表示向X轴的正方向或负方向、向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各控制模式E1~E4的一例子(图表化后)。
在该图62中,各控制模式E1~E4被设定成,对各日字形驱动线圈751~754的直流电流的通电方向分别予以可变控制。另外,对于四个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向被设定控制成,即使通电控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不变化(固定后的状态)。
即,在该第14实施形态中,将与四个各被驱动磁铁6A~6D的所述日字形驱动线圈751、752相对的端面部磁极设定成,在被驱动磁铁6A、6B中为N极,在被驱动磁铁6C、6D中为S极,即使控制模式E1~E4不同,也能将该各被驱动磁铁6A~6D的磁极设定控制成固定后的状态。
(控制模式E1)
该第14实施形态中的控制模式E1,是将可动台1向X轴正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图62)。
在该控制模式E1中,Y轴上的日字形驱动线圈752、754和与其对应安装的被驱动磁铁6B、6D被通电控制,X轴上的日字形驱动线圈751、753和与其对应安装的被驱动磁铁6A、6C被通电停止控制。
并且,Y轴的日字形驱动线圈752、754的通电方向是,在日字形驱动线圈752的内侧线圈边752a部分被设定控制成从Y轴正方向沿Y轴朝向原点0的方向,同样,在日字形驱动线圈754的内侧线圈边754a部分被设定控制成从Y轴负方向沿Y轴朝向原点的方向。
另外,在被驱动磁铁6B、6D上,Y轴上的被驱动磁铁6B的与所述内侧线圈边752a相对的端面部被固定控制成N极,同样,Y轴上的被驱动磁铁6D的与所述线圈边754a相对的端面部被固定控制成S极。
因此,在驱动线圈752、754的线圈边752a、754a部分,在该线圈边752a、754a内(图中左方:用虚线箭头表示)产生规定的电磁力,同时,由该反力(由于固定日字形驱动线圈752、754而产生),使被驱动磁铁6B、6D向实线箭头所示方向(图中右方)进行相斥驱动,在该二个被驱动磁铁6B、6D产生的电磁驱动力平衡的基础上,将可动台部15向X轴上的正方向移送。
另外,在移送方向有偏移时,对二个被驱动磁铁6B、6D或驱动线圈752、754的通电电流大小进行调整,由此,能保持二个被驱动磁铁6B、6D所产生的电磁驱动力的平衡,并进行移送方向的偏移修正。
(控制模式E2)
该控制模式E2,是将可动台1向X轴负方向移送用的控制模式的一例子(参照图62)。
在该控制模式E2中,与所述控制模式E1相比,不同点是将X轴上的驱动线圈752、754的线圈边752a、754a部分的通电方向作成相反。其它与所述控制模式E1的情况相同。
因此,在驱动线圈752、754的线圈边752a、754a部分,以与所述控制模式E1相同的原理而产生与控制模式E1反向的电磁力,由该反力,使被驱动磁铁6A、6C分别向实线箭头所示的方向(图中左方)进行相斥驱动,在该二个被驱动磁铁6B、6D所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,将可动台部15向X轴上的负方向移送。
(控制模式E3)
该控制模式E3,是将可动台1向Y轴正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图62)。
在该控制模式E3中,对X轴上的日字形驱动线圈751、753和与其对应安装的被驱动磁铁6A、6C进行通电控制,对Y轴上的日字形驱动线圈752、754和与其对应安装的被驱动磁铁6B、6D进行通电停止控制。
并且,X轴上的日字形驱动线圈751、753的通电方向是,在日字形驱动线圈751的内侧线圈边751a部分被设定控制成沿X轴从原点0朝向正方向的方向,同样,在日字形驱动线圈753的内侧线圈边753a部分被设定控制成沿X轴从原点0朝向负方向的方向。
另外,在被驱动磁铁6A、6C中,X轴上的被驱动磁铁6A的与内侧线圈边751a相对的端面部被固定控制成N极,同样,X轴上的被驱动磁铁6C的与所述内侧线圈边753a相对的端面部被固定控制成S极。
因此,在驱动线圈751、753的线圈边751a、753a部分,在该线圈边751a、753a内产生规定的电磁力,同时,由该反力(由于固定日字形驱动线圈751、753而产生),使被驱动磁铁6A、6C向实线箭头所示的方向(图中上方)进行相斥驱动,在该二个被驱动磁铁6A、6C所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,将可动台部15向Y轴上的正方向移送。
在可动台部15产生位置偏移时,执行与所述控制模式E1相同的修正动作。
(控制模式E4)
该控制模式E4,表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图62)。
在该控制模式E4中,与所述控制模式E3相比,不同点是将X轴上的驱动线圈751、753的线圈边751a、753a部分的通电方向作成相反。其它与所述控制模式E3的情况相同。
因此,在驱动线圈751、753的线圈边751a、753a部分,以与所述控制模式E3相同的原理而产生与该控制模式E3反向的电磁力,由该反力,使被驱动磁铁6A、6C分别向实线箭头所示的方向(图中下方)进行相斥驱动,在该二个被驱动磁铁6A、6C所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,将可动台部15向Y轴上的负方向移送。在可动台1产生位置偏移时、能与所述控制模式E3相同地进行修正动作。
接着,图63表示向X-Y平面坐标上的四个各象限的方向分别移送可动台部15时的各控制模式E5~E8的一例子(图表化后)。
在该图63中,各控制模式E5~E8被设定成,对于各日字形驱动线圈751~754分别可变地控制直流电流的通电方向,对于四个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向,被设定控制成,即使控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不变化(固定后的状态)。
[控制模式E5]
该第14实施形态中的控制模式E5,表示向X-Y平面坐标上的第1象限方向对可动台1进行移送用的通电控制模式的一例子(参照图63)。
在该控制模式E5中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其通电方向(磁极N、S)被固定成与所述各控制模式E1~E4的情况相同。即,将配置在X轴上、Y轴上的正方向的被驱动磁铁6A、6B的与该各日字形驱动线圈751、752相对的端面部分设定为N极。而将配置在X轴上、Y轴上的负方向的被驱动磁铁6C、6D的与该各日字形驱动线圈753、754相对的端面部分设定为S极。
另外,在控制模式E5中,也同时对四个各日字形驱动线圈751~754进行通电驱动。具体地说,在各日字形驱动线圈751~754的各内侧线圈边751a~754a部分,作成与所述控制模式E1、E3同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式E1、E3相同方向(图63的向右方和向上方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图63的控制模式E5栏所示那样朝向第1象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第1象限方向的移送角度θ(与X轴的角度θ)是,通过对各日字形驱动线圈751~754和被驱动磁铁6A~6D的通电电流大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式E6)
该控制模式E6,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的通电控制模式的一例子(参照图63)。
在该控制模式E6中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S与控制模式B1~B5的情况相同地被设定。
因此,各日字形驱动线圈751~754也作成与所述控制模式E2、E4同时产生动作后相同的通电控制。因此,在各内侧线圈边751a~754a部分中,与所述控制模式E2、E4相同方向(图63的左方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图63的控制模式E6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第3象限方向的移送角度θ是,通过对各日字形驱动线圈751~754和各被驱动磁铁6A~6D的通电电流大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
[控制模式E7]
该控制模式E7,表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图63)。
在该控制模式E7中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S被固定成与所述各控制模式E1~E6的情况相同。
该控制模式E7的情况,也作成四个各日字形驱动线圈751~754同时进行通电控制。具体地说,在各日字形驱动线圈751~754中,在其各线圈边751a~754a部分,作成与所述控制模式E2、E3同时产生动作后相同的通电控制。
因此,与所述控制模式E2、E3相同方向(图63的左方和上方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图63的控制模式E7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第2象限方向的移送角度θ是,通过对各日字形驱动线圈751~754和被驱动磁铁6A~6D的通电电流大小分别予以可变,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式E8)
该控制模式E8,表示将可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例(参照图63)。
在该控制模式E8中,对四个各被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制,其磁极N、S被固定成与所述各控制模式E1~E7的情况相同。
该控制模式E8的情况,在各日字形驱动线圈751~754的各线圈边751a~754a部分,作成与所述控制模式E1、E4同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式E1、E4相同方向(图63的右方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图63的控制模式E8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第4象限方向的移送角度θ是,通过对各日字形驱动线圈751~754和各被驱动磁铁6A~6D的通电电流大小分别予以可变,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式E9)
该控制模式E9,是可对可动台1在X-Y平面上向逆时针方向(左转)进行规定角度的旋转驱动的模式,表示由此进行通电控制模式的一例子(参照图64)。
在该控制模式E9中,对日字形驱动线圈751~754和各四个被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制。该场合,被驱动磁铁6A~6D的磁极N、S被设定成与前述E1~E8的情况相同。
另外,对于日字形驱动线圈751~754,对对应的四个各被驱动磁铁6A~6D被通电控制成,分别在逆时针方向产生以X-Y平面上的原点(0点)为中心的同一水平的规定力矩(向与X轴或Y轴正交的方向的旋转驱动力)(参照图64)。
具体地说,在X轴上的驱动线圈751的内侧线圈边751a部分上,设定有从X轴上的原点0向正方向的通电方向,在X轴上的驱动线圈753的内侧线圈边753a部分,设定控制有从X轴上的负方向向原点0方向的通电方向。另外,在Y轴上的驱动线圈752的内侧线圈边752a部分上,设定有从Y轴上的原点0向正方向的通电方向,在Y轴上的驱动线圈754的内侧线圈边754a部分上,设定控制有从Y轴上的负方向向原点0方向的通电方向。
并且,在各内侧线圈边751a~754a部分上,将通电电流的大小相同地设定成能对各被驱动磁铁6A~6D输出相同的电磁力。
在图64中,用实线图示相同水平的规定的旋转力矩。由此,对被驱动磁铁6A~6D进行保持的可动台部15,通过该被驱动磁铁6A~6D受到规定的范围内的逆时针方向的旋转驱动。
即,在驱动线圈751~754的各线圈边751a~754a部分,在该线圈边751a~754a内产生虚线箭头所示的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于将日字形驱动线圈751~754固定在固定板8上而产生),使各被驱动磁铁6A~6D向实线箭头所示的方向(图中逆时针方向)进行相斥驱动,在该四个被驱动磁铁6A~6D所产生的电磁驱动力(相同水平的规定的旋转力矩)的平衡的基础上,使可动台部15在X-Y平面上(在规定的范围内)受到逆时针方向的旋转驱动。
(控制模式E10)
该控制模式E10,是可对可动台部15在X-Y平面上向顺时针方向(向右回转)进行规定角度的旋转驱动的模式,并表示由此进行控制模式的一例子(参照图64)。
在该控制模式E10中,对日字形驱动线圈751~754和各四个被驱动磁铁6A~6D同时进行通电控制。
该场合,被驱动磁铁6A~6D的磁极N、S被设定成与前述E1~E9相同。另外,对于日字形驱动线圈751~754,对对应的四个各被驱动磁铁6A~6D被通电控制成与所述控制模式E9相反方向,以分别在顺时针方向产生以X-Y平面上的原点(0点)为中心的同一水平的规定的力矩(向与X轴或Y轴正交的方向的旋转驱动力)。
在图64中,用实线图示相同水平的规定的转动力矩。由此,对被驱动磁铁6A~6D进行保持的可动台部15,通过该被驱动磁铁6A~6D受到规定的范围内的逆时针方向的旋转驱动。
即,在驱动线圈751~754的各线圈边751a~754a部分,在该线圈边751a~754a内产生虚线箭头所示的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于将日字形驱动线圈751~754固定在固定板8上而产生),使各被驱动磁铁6A~6D向实线箭头所示的方向(图中顺时针方向)进行相斥驱动,在该四个被驱动磁铁6A~6D所产生的各电磁驱动力(相同水平的规定的旋转力矩)的平衡的基础上,使可动台部15在X-Y平面上(在规定的范围内)受到顺时针方向的旋转驱动。
对于其它的结构及其动作、功能等,是与所述第11实施形态大致相同的。
这样,除了也能获得与第11实施形态时同等的作用效果之外,另外,在该第14实施形态中,由于能将利用所述电磁驱动装置所输出的各电磁驱动力向与X轴或Y轴正交的方向且旋转的方向进行输出,故不需要另外重新安装转动驱动装置,具有能在对于可动台部的规定角度内进行转动驱动的优点,能进一步提高其通用化。
这里,在所述第14实施形态中,在设定可动台部15的移送方向时,例示了分成E1~E10的控制模式并对电磁驱动装置145进行驱动控制的情况,但例如在控制模式E2中只要是将被驱动磁铁6A~6D的各通电方向设定成与控制模式E1的情况相反的方向、并将驱动线圈751、753的通电方向设定成与控制模式E1的情况相同等发挥相同的功能,也可以用其它的控制方法对电磁驱动装置145进行驱动控制。
另外,在所述第14实施形态中,也可以对被驱动磁铁6A~6D的安装部位与日字形驱动线圈751~754的安装部位进行调换。该场合,被驱动磁铁6A~6D安装在固定件侧,日字形驱动线圈751~754安装在可动件侧。
另外,在所述实施形态中,例示了用电磁铁构成各被驱动磁铁6A~6D的情况,但也可以用永久磁铁构成被驱动磁铁6A~6D。
通过将该各自被驱动磁铁6A~6D作成永久磁铁,从而不需要一切的该被驱动磁铁6A~6D周围的电气配线,能减小被驱动磁铁6A~6D安装部位的空间区域。因此,相应能使装置整体小型轻量化,能提高生产率和维修性,与将被驱动磁铁6A~6D作成电磁铁的情况相比,由于不需要对其通电驱动,故能抑制整体的耗电。由此,能大幅度地降低装置整体的运行成本,在电磁驱动装置4的驱动控制时,只要对多个的各驱动线圈751~754的通电方向进行切换控制,就能使可动台1向任意方向进行移送驱动。由此,就能在可动台1的移动方向的切换时迅速地进行应答,由于不会发生被驱动磁铁6A~6D的断线事故等,故具有能大幅度提高装置整体的耐久性的优点。
[第15实施形态]
接着,根据图65~图70对第15实施形态进行说明。
该第15实施形态,具有如下特征,即,安装其它的电磁驱动装置146(参照图35),来取代所述第13实施形态中的电磁驱动装置144(参照图24)。
具体地说,本实施形态中的电磁驱动装置146,具有如下结构特征:将在所述第13实施形态中的电磁驱动装置144的四个方形驱动线圈和与其对应安装的各被驱动磁铁、分别分别配设成各方形驱动线圈每转动90°的状态。由此,具有如下动作上的特征:不需要重新安装其它的转动驱动装置,就可实现任意方向的移动以及在与可动台部15相同面上的旋转驱动。
另外,具有如下特征:安装有高效地对该电磁驱动装置146进行驱动用的动作控制系统206,来代替前述第13实施形态中的动作控制系统204。
以下,对其详细地进行说明。
首先,该第15实施形态与所述第13实施形态相同,具有:在同一面上配设成可向任意方向移动的精密作业用的可动台部15;台保持机构2,其允许该可动台部15移动,并具有对该可动台部15进行保持且对于该可动台部15的原位置复归功能;作为对该台保持机构2进行支承的本体部的外壳本体3;安装在该外壳本体3侧、并根据来自外部的指令而对可动台部15赋予规定方向移动力的电磁驱动装置146。
这里,可动台部15,由精密作业用的可动台1和相对该可动台1隔有规定间隔地平行且一体地配置在同一中心轴上的辅助台5所构成。并且,如图65所示,台保持机构2被安装在辅助台5侧,并通过该辅助台5对所述可动台1进行保持。
[关于电磁驱动装置146]
电磁驱动装置146的主要部分被保持在外壳本体3侧,具有根据来自外部的指令而对所述可动台部15赋予沿其移送方向的规定移动力(驱动力)的功能。该电磁驱动装置146被配设在所述可动台1与辅助台5之间。
具体地说,该电磁驱动装置146具有:形成四边形的四个方形驱动线圈761、762、763、764;八个各被驱动磁铁6A、16A、6B、16B、6C、16C、6D、16D,其与平行地位于该各方形驱动线圈761~764的X轴或Y轴上的平行线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b(符号在图65中依次向逆时针方向)分别对应配设,并安装在所述辅助台5上;以及将所述各四个方形驱动线圈761~764保持在规定位置上的固定板8。
所述各方形驱动线圈761~764,各自分别配设在所述X轴或Y轴上,以使相对的二个边夹着将所述固定板8上的中央部作为原点所假定的X-Y面上的X轴或Y轴,并与其平行。
另外,合计八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,由能从外部分别进行通电控制的电磁铁构成,各自分别被配设成与所述各方形驱动线圈的X轴或Y轴平行的线圈边761a~764a和外侧线圈边761b~764b的中央区域对应。
固定板8如图65所示,被配设在所述辅助台5的可动台1侧,并被保持在所述外壳本体3上。这里,利用所述方形的各驱动线圈761~764和固定板8,构成作为所述电磁驱动装置146主要部分的固定件部分。
并且,当各方形驱动线圈761~764设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D之间产生电磁驱动力,其使该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D向与各线圈边761a~764a、761b~764b正交的方向发生相斥驱动。该场合,各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的移动方向的中心轴线被设定成与所述X轴或Y轴正交的状态。
另外,在使所述可动台部15向不与各线圈边761a~764a、761b~764b正交的方向(与各线圈边761a~764a、761b~764b倾斜的方向)移送的场合,如后所述,具有至少二个以上的方形驱动线圈761、762、763或764对于各被驱动磁铁的电磁驱动力的合力,执行该可动台部15的移送。
构成电磁驱动装置146一部分的各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,在本实施形态中如图66所示,磁极端面(与各驱动线圈761~764的各线圈边761a~764a、761b~764b的相对面)使用四边形电磁铁,并被分别配设固定在辅助台5的上表面所假定的X-Y平面上离中心部等距离位置的X轴上或Y轴上。
并且,对于本实施形态,例如对八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一部分或全部进行规定动作电流的通电,并将该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D设定成运转状态,在其后或同时,根据后述的规定控制模式将各方形驱动线圈761~764设定成工作状态后,开始通电。并且,对包括各驱动线圈761~764在内的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁性力大小,利用通电控制进行调整,由此,将所述可动台部15向规定方向移送。
该场合,对于有关可动台部15的移送方向及其移送驱动力的电磁驱动装置146的动作(对于各驱动线圈761~764和四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电驱动),用图67~图69详细叙述。
该场合,在该第15实施形态中,由于对由电磁铁构成的所述八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电方向如后所述那样预先进行特定,故八个方形驱动线圈761~764的各内侧线圈边761a~764a、外侧线圈边761b~764b部分的通电方向和通电电流大小(包括通电停止控制),与所述可动台1的移送方向对应而由动作控制系统206设定控制。由此,对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,就输出根据弗莱明的左手法则而向规定的方向(分别与各线圈边761a~764a、761b~764b部分正交的方向)进行推压的电磁力(反力)。
另外,通过预先选择、组合八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁力的方向,就能使该八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D产生的电磁力的合力与所述可动台部15的移送方向一致,能对该可动台部15赋予X-Y平面上的任意方向的移动力。
对于这些八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一系列的通电控制的方法,在后述的程序存储部22的说明部分(图68~图70)中详细叙述。
这里,在所述各方形驱动线圈761~764的同一面上的外侧和内侧,也可按至少与该驱动线圈761~764的高度(Y轴方向)相同的高度、并在包括所述被驱动磁铁6A~6D、16A~16D动作范围的范围内,充填安装铁素体等的磁性材料。
[关于动作控制系统206]
接着,对该第15实施形态中的动作控制系统206进行详细说明。
在该第15实施形态中,对所述各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行通电控制、并对所述可动台部15的移动动作予以限制的动作控制系统206,一并设置在电磁驱动装置146上(参照图67)。
该动作控制系统206具有:磁极分别设定功能,其对与所述各方形驱动线圈761~764对应安装的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极N、S分别进行设定、保持;磁力强度设定功能,其对该各被驱动磁铁6A~6D的磁力强度分别进行可变设定(能通过使通电电流可变来设定);通电方向设定功能,其根据来自外部的指令,将所述各方形驱动线圈761~764的与所述X轴或Y轴平行的线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b部分的通电方向设定保持在规定的方向(一方或另一方);以及将对于该各方形驱动线圈761~764的通电电流的大小予以可变设定的驱动线圈通电控制功能,并具有:对这些各功能的动作适度进行调整、并对所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整的台动作控制功能。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统206,如图66所示,具有:台驱动控制装置216,其根据规定的控制模式,对所述电磁驱动装置146的各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行驱动,并使所述可动台部15向规定方向进行移动控制;程序存储部226,其一并设置在该台驱动控制装置216上,存储有对所述可动台1的移动方向、转动方向及其动作量等进行特定的涉及多个控制模式(本实施形态中为F1~F10的10个控制模式)的多个控制程序;以及存储有在执行这些各控制程序时所使用的规定的数据等的数据存储部23。
另外,在台驱动控制装置216上,一并设有对方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D指令规定控制动作的动作指令输入部24。另外,所述可动台1的移动中和移动后的位置信息由所述位置信息检测装置25检测,并进行运算处理后被送入该台驱动控制装置216中。
并且,所述动作控制系统206具有各种的控制功能,综合性包括在所述程序存储部226的多个控制模式F1~F10中,根据通过动作指令输入部24输入的按操作者指令进行选择的控制模式F1~F10的某一种而进行动作来执行。
对其更详细地进行说明。
本实施形态中的台驱动控制装置216具有:主控制部216A,其根据来自动作指令输入部24的指令进行动作,并从程序存储部226选择规定的控制模式,对所述各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行包括零在内的规定直流电流的通电控制;以及线圈选择驱动控制部216B,其根据该主控制部216A所选择设定的规定控制模式(F1~F10)而对各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时或分别进行驱动控制。
另外,主控制部216A还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,而对所述可动台1的位置进行计算或进行其它的各种运算。这里,符号4G表示将规定的电流通向所述电磁驱动装置146的各方形驱动线圈761~764和四个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的电源电路部。
[关于程序存储部226]
所述台驱动控制装置216构成为:根据程序存储部226预先存储的规定的通电控制程序(执行规定的通电控制模式用的程序),将所述电磁驱动装置146的各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D保持规定关联性而分别予以驱动控制。
即,在本实施形态的程序存储部226中存储着:多个磁铁用控制程序,其对所述八个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向分别进行特定,对磁极的N极或S极进行特定,并对包括通电停止在内的通电电流大小分别予以可变设定;以及驱动线圈用控制程序,其在该八个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向被特定、磁极的N极或S极(或通电停止)被设定时起作用,并与其对应地将四个各方形驱动线圈761~764的通电方向及其通电电流大小予以可变设定。
同时,这些各控制程序的动作定时由10组控制模式F1~F10整理并被存储(参照图68~图70)。
这里,根据图68~图70对该10组控制模式F1~F10进行说明。
图68表示向X轴的正方向或负方向、向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各控制模式F1~F4的一例子(图表化后)。
在该图68中,各控制模式F1~F4被设定成,将各方形驱动线圈761~764的直流电流的通电方向分别予以可变控制。另外,对于八个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向被设定控制成,即使控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不变化(固定后的状态)。
即,在该第15实施形态中,将八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的与所述方形驱动线圈761、762相对的端面部磁极分别设定成,在被驱动磁铁6A~6D中为N极,在被驱动磁铁16A~16D中为S极。并且,对于该第15实施形态,即使控制模式F1~F4不同,也能将该被设定的各磁极的N、S控制成被固定后的状态。
(控制模式F1)
该控制模式F1表示将可动台1向X轴的正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图68)。
在该控制模式F1中,对Y轴上的各方形驱动线圈762、764和与其对应的各被驱动磁铁6B、16B和6D、16D进行通电控制,对X轴上的各方形驱动线圈761、763和与其对应的各被驱动磁铁6A、16A和6C、16C进行通电停止控制。
这里,与Y轴上的方形驱动线圈762、764对应的被驱动磁铁6B、6D,其与所述各线圈边762a、764a相对的被驱动磁铁6B、6D的端面部被固定控制成N极,与线圈边762b、764b相对的被驱动磁铁16B、16D的端面部被固定控制成S极。
另外,对于Y轴上的各方形驱动线圈762、764通电方向分别被设定成,相对方形驱动线圈762被设定成顺时针方向(右转),而相对方形驱动线圈764被设定成逆时针方向(左转)。
因此,在驱动线圈762、764的各线圈边762a、762b、764a、764b部分,向虚线的箭头所示的方向产生规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于固定方形驱动线圈762、764而产生),使被驱动磁铁6B、16B、6D、16D受到实线箭头所示方向(图中右方)的相斥驱动。
并且,在该四个被驱动磁铁6B、16B、6D、16D所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,所述可动台部15顺利地向X轴上的正方向被移送。
(控制模式F2)
该控制模式F2表示将可动台1向X轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图68)。
在该控制模式F2中,与所述控制模式F1相比,不同点是将Y轴上的方形驱动线圈762、764的各线圈边762a、762b、764a、764b部分的通电方向作成反向。其它与所述控制模式F1的情况相同。
因此,在驱动线圈762、764的各线圈边762a、762b、764a、764b部分,以与所述模式F1相同的原理产生反向的电磁驱动力(虚线箭头),由该反力,使被驱动磁铁6B、16B和6D、16D分别受到实线箭头所示的方向(图中向左方)的相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的负方向移送。
(控制模式F3)
该控制模式F3表示将可动台1向Y轴的正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图68)。
在该控制模式F3中,对X轴上的各方形驱动线圈761、763和与其对应的各被驱动磁铁6A、16A和6C、16C进行通电控制,对Y轴上的各方形驱动线圈762、764和与其对应的各被驱动磁铁6B、16B和6D、16D进行通电停止控制。
这里,在与X轴上的方形驱动线圈761对应的被驱动磁铁6A、16A内,与所述各线圈边761a相对的被驱动磁铁6A的端面部被固定控制成N极,与线圈边761b相对的被驱动磁铁16A的端面部被固定控制成S极。
同样,在与X轴上的方形驱动线圈763对应的被驱动磁铁6C、16C内,与所述各线圈边763a相对的被驱动磁铁6C的端面部被固定控制成N极,与线圈边763b相对的被驱动磁铁16C的端面部被固定控制成S极。
另外,对于X轴上的各方形驱动线圈761、763的通电方向分别被设定成,相对于方形驱动线圈761为逆时针方向(左转),此外,相对于方形驱动线圈763为顺时针方向(右转)。
因此,在方形驱动线圈761、763的各线圈边761a、761b、763a、763b部分,向虚线箭头所示的方向产生规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于固定方形驱动线圈761、763而产生),使被驱动磁铁6A、16A、6C、16C受到实线箭头所示方向(图中上方)的相斥驱动,在该四个被驱动磁铁6A、16A、6C、16C所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,将可动台部15向Y轴上的正方向移送。
(控制模式F4)
该控制模式F4表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图68)。
在该控制模式F4中,与所述控制模式F3相比,不同点是将X轴上的方形驱动线圈761、763的各线圈边761a、761b、763a、763b部分的通电方向作成反向。其它与所述控制模式F3的情况相同。
因此,在驱动线圈761、763的各线圈边761a、761b、763a、763b部分,以与所述控制模式F3相同的原理产生反向的电磁驱动力(虚线箭头),由该反力,使被驱动磁铁6A、16A和6C、16C分别受到实线箭头所示方向(图中左方)的相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的负方向移送。
接着,图68表示向X-Y平面坐标上的四个各象限的方向分别移送可动台部15时的各控制模式F5~F8的一例子(图表化后)。
在该图68中,在各控制模式F5~F8中,与所述各控制模式F1~F4的情况同样,被控制成对各方形驱动线圈761~764的直流电流的通电方向分别予以可变设定,对于八个各被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向,与所述各控制模式F1~F4的情况同样,被设定控制成,即使控制模式不同,各磁极的N极或S极也始终不变化(固定后的状态)。
[控制模式F5]
该控制模式F5表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图69)。
在该控制模式F5中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态。另外,其通电方向(磁极N、S的设定)被固定成与所述各控制模式F1~F4的情况相同。
即,位于X轴、Y轴上的与各方形驱动线圈761~764的线圈边761a~764a对应安装的各被驱动磁铁6A~6D,与该各线圈边761a~764a相对的端面部分设定为N极。另外,位于X轴、Y轴上的与各方形驱动线圈761~764的线圈边761b~764b对应安装的各被驱动磁铁16A~16D,其与该各线圈边761b~764b相对的端面部分设定为S极。
并且,在所述方形驱动线圈761~764的各线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b部分,作成与所述控制模式F1、F3同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式F1、F3相同方向(X轴的正方向和Y轴的正方向)的电磁驱动力同时产生,其合力如图68的控制模式F5栏所示那样朝向第1象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第1象限方向的移送角度θ(与X轴的角度θ)是,通过对各方形驱动线圈761~764和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式F6)
该控制模式F6表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的通电控制模式的一例子(参照图69)。
在该控制模式F6中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态,其磁极N、S,被设定成与前述各控制模式F1~F5的情况相同。
因此,在各方形驱动线圈761~764的各线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b部分,作成与所述控制模式F2、F4同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式F2、F4相同方向(图68的左方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图68的控制模式F6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第3象限方向的移送角度θ是,通过将各方形驱动线圈761~764和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
[控制模式F7]
该控制模式F7表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图69)。
在该控制模式F7中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S被固定成与所述各控制模式F1~F6的情况相同。
在该控制模式F7的场合,在各方形驱动线圈761~764的各线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b部分,作成与所述控制模式F2、F3同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式F2、F3相同方向(图68的左方和上方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图68的控制模式F7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送。
这里,相对X轴的朝向第2象限方向的移送角度θ是,通过将各方形驱动线圈761~764和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式F8)
该控制模式F8表示将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第2象限方向相反的方向)移送用的控制模式的一例子(参照图69)。
在该控制模式F8中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制,其磁极N、S被固定成与所述各控制模式F1~F7的情况相同。
该控制模式F8的情况,在各方形驱动线圈761~764的各线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b部分,作成与所述控制模式F1、F4同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式F1、F4相同方向(图68的右方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图68的控制模式F8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第2象限方向的移送角度θ是,通过将各方形驱动线圈761~764和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流大小分别予以可变控制,使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式F9)
该控制模式F9是可将可动台部15在X-Y平面上向逆时针方向进行规定角度的旋转驱动的模式,表示由此进行通电控制模式的一例子(参照图70)。
在该控制模式F9中,对各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制。
该场合,被驱动磁铁6A~6D的磁极N、S被设定成与前述F1~F8的情况相同。
另外,对于各方形驱动线圈761~764,被通电控制成,向对应的八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D输出规定的电磁驱动力,分别向逆时针方向产生以X-Y平面上的原点(0点)为中心的同一水平的规定的力矩。
该场合,对于各方形驱动线圈761~764的通电方向,在该控制模式F9中,被设定控制成都向逆时针方向(左转)。
在图70中,用实线表示分别在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的X轴和Y轴上产生的相同水平的规定的转动力矩。由此,在对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行保持的可动台部15上,通过该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D而受到规定范围内向逆时针方向的旋转驱动。
即,在方形驱动线圈761~764的各线圈边761a、761b、762a、762b、763a、763b、764a、764b部分,产生虚线箭头所示的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于将方形驱动线圈761~764固定在固定板8上而产生),使各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D受到实线箭头所示方向(图中逆时针方向)的相斥驱动,在该八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的各电磁驱动力(相同水平的规定的旋转力矩)的平衡的基础上,将可动台部15在X-Y平面上(在规定的范围内)向逆时针方向进行旋转驱动。
(控制模式F10)
该控制模式F10是将可动台部15在X-Y平面上向顺时针方向可进行规定角度的旋转驱动的模式,并表示由此进行通电控制模式的一例子(参照图70)。
在该控制模式F10中,对各方形驱动线圈761~764和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制。该场合,对于各方形驱动线圈761~764,接通有与所述控制模式F9相反方向的控制电流(参照图70的控制模式F10的栏)。
该场合,被驱动磁铁6A~6D的磁极N、S,被设定成与前述F1~F9的情况相同。另外,对于各方形驱动线圈761~764,对对应的八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D被通电控制成与所述控制模式F9相反的方向,以分别向顺时针方向产生以X-Y平面上的原点(0点)为中心的同一水平的规定的力矩(旋转驱动力),由此被设定成输出规定的电磁驱动力。
用图70表示这种情况。图中,用实线表示相同水平的规定的旋转力矩。由此,对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行保持的可动台部15,通过该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D而受到规定范围内向顺时针方向(右转)的旋转驱动。
对于其它的结构及其动作、功能等,是与所述第13实施形态的情况大致相同的。
这样,除了也能获得与第13实施形态同等的作用效果之外,另外,在该第15实施形态中,由于能向与X轴或Y轴正交的方向且旋转的方向输出由所述电磁驱动装置所输出的各电磁驱动力,故不需要另外重新安装旋转驱动装置,具有能将可动台部15在规定角度内进行转动驱动的优点,能进一步提高其通用化。
另外,在所述第15实施形态中,在设定可动台部15的移送方向时,例示了分成F1~F10的各控制模式、并对电磁驱动装置142进行驱动控制的情况,但例如在控制模式F2中,只要是将被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的各通电方向设定成与控制模式F1相反的方向、并将驱动线圈761、763的通电方向设定成与控制模式F1相同等发挥同等的功能,也可以用其它的控制方法对电磁驱动装置164进行驱动控制。
另外,在该第15实施形态中,也可以对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的安装部位与方形驱动线圈761~764的安装部位进行调换。该场合,将被驱动磁铁6A~6D、16A~16D安装在固定件侧,将方形驱动线圈761~764安装在可动件侧。
另外,在该第15实施形态中,例示了用电磁铁构成被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的情况,但也可以用永久磁铁来构成。
通过将该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D作成永久磁铁,从而不需要该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D周围的电气配线,能减小被驱动磁铁6A~6D、16A~16D安装部位的空间区域。因此,相应能使装置整体小型轻量化,能提高生产率和维修性,与将被驱动磁铁6A~6D作成电磁铁的情况相比,由于不需要对其通电驱动,故能抑制整体的耗电。由此,能大幅度降低装置整体的运行成本,在对电磁驱动装置4进行驱动控制时,只要对多个各方形驱动线圈761~764的通电方向进行切换控制,就能将可动台1向任意方向进行移送驱动。因此,就能在可动台1的移动方向的切换时迅速地进行应答,由于不会发生驱动磁铁6A~6D、16A~16D的断线事故等,故具有能大幅度提高装置整体的耐久性的优点。
[第16实施形态]
接着,根据图71~图76对第16实施形态进行说明。
该第16实施形态具有如下特征:安装其它的电磁驱动装置147(参照图71、图72),来取代所述第15实施形态中的电磁驱动装置146(参照图66)。
具体地说,该第16实施形态中的电磁驱动装置147具有如下结构上的特征:安装有形成十字框架型的十字形驱动线圈771,来代替所述第15实施形态的电磁驱动装置146中的四个方形驱动线圈。由此,具有还能向任意方向移动并对可动台部15在相同面上进行旋转驱动。
另外,具有如下特征:安装有高效地对该电磁驱动装置147进行驱动用的动作控制系统207来代替前述第15实施形态中的动作控制系统206,并能在同一面上进行转动驱动。
以下,对其详细地进行说明。
首先,该第16实施形态与所述第15实施形态的情况相同,具有:在同一面上配设成向任意方向可移动的精密作业用的可动台部15;台保持机构2,其允许该可动台部15移动,并具有对该可动台部15进行保持且对于该可动台部15的原位置复归功能;作为对该台保持机构2进行支承的本体部的外壳本体3;以及电磁驱动装置147,其安装在该外壳本体3侧,并根据来自外部的指令而对可动台部15赋予规定方向的移动力。
这里,可动台部15,由精密作业用的可动台1和相对该可动台1隔有规定间隔地平行且一体地配置在同一中心轴上的辅助台5所构成。并且,如图34所示,台保持机构2被安装在辅助台5侧,并通过该辅助台5对所述可动台1进行保持。
[关于电磁驱动装置147]
电磁驱动装置147的主要部分被保持在外壳本体3侧,具有根据来自外部的指令而对所述可动台部15赋予沿其移送方向的规定移动力(驱动力)的功能。该电磁驱动装置147被配设在所述可动台1与辅助台5之间。
具体地说,该电磁驱动装置147具有:形成十字框架型的十字形驱动线圈771;八个被驱动磁铁6A、16A、6B、16B、6C、16C、6D、16D,其与平行地位于该十字形驱动线圈771的X轴或Y轴上的平行线圈边771a、771b、771c、771d、771e、771f、771g、771h(符号在图72中依次向逆时针方向)分别对应配设、并安装在所述辅助台5上;以及将所述十字形驱动线圈771保持在规定位置上的固定板8。
所述十字形驱动线圈771的中心点,被配设在以固定板8上的中央部作为原点所假定的X-Y面上的原点,向四方伸出的相对的二个边夹着X-Y面上的各轴,并沿所述X轴和Y轴分别与其平行地配设。
另外,合计八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,由能从外部分别进行通电控制的电磁铁构成,并与所述十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h对应地各自分别配设(参照图71~图72)。
固定板8如图71所示,被配设在所述辅助台5的可动台1侧并被保持在所述外壳本体3上。另外,利用所述十字形驱动线圈771和固定板8,构成作为所述电磁驱动装置147主要部分的固定件部分。
并且,当十字形驱动线圈771设定成工作状态时,在与所述各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D之间产生电磁驱动力,其使该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D受到与各线圈边771a~771h正交的方向的相斥驱动。该场合,各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的移动方向的中心轴线被设定成与所述X轴或Y轴正交的状态。
另外,在使所述可动台部15向不与各线圈边771a~771h正交的方向(相对各线圈边771a~771h为倾斜的方向)移送的场合,如后所述,具有沿X轴和Y轴分别配设的不同部位的至少二个以上各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁驱动力的合力,并执行该可动台部15的移送。
构成电磁驱动装置147一部分的各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,在本实施形态中如图72所示,磁极端面(与各线圈边771a~771h的相对面)使用四边形电磁铁,并被分别配设在辅助台5的上面所假定的X-Y平面上离中心部等距离的各线圈边771a~771h上。
并且,对于本实施形态,例如对八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一部分或全部进行规定驱动电流的通电,使该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D被设定成工作状态,在其后或同时,根据后述的规定的控制模式,将十字形驱动线圈771设定成工作状态并开始通电。并且,对十字形驱动线圈771的通电电流和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁性力大小由通电控制调整,由此,将所述可动台部15向规定的方向移送。
该场合,对于可动台部15的关于移送方向及其移送驱动力的电磁驱动装置147工作(对于十字形驱动线圈771和各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电驱动),用图74~图76进行详细叙述。
另外,在该第16实施形态中,由于由电磁铁构成的所述八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电方向与所述第1实施形态相同地被可变控制,故十字形驱动线圈771(各线圈边771a~771h部分)的通电方向和通电电流的大小,与所述可动台部15的移送方向对应地由后述动作控制系统207根据各控制模式内容进行设定控制。
由此,对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,就输出根据弗莱明的左手法则而向规定的方向(分别与各线圈边771a~771h部分正交的方向)进行推压的电磁力(反力)。
另外,通过预先选择、组合八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁力的方向,就能使该八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的电磁驱动力的合力与所述可动台部15的移送方向(包括旋转)一致,能对该可动台部15赋予X-Y平面上的任意方向的移动力。
对于这些八个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的一系列的通电控制的方法,在后述的程序存储部22的说明部分(图74~图76)中详细叙述。
这里,在十字形驱动线圈771的同一面上的线圈部分的外侧和内侧,也可按至少与该驱动线圈771的高度(固定板8面上的高度)相同的高度、并在包括所述被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的动作范围的范围内,充填安装铁素体等的磁性材料。
[关于动作控制系统207]
接着,对该第16实施形态中的动作控制系统207进行详细说明。
在该第16实施形态中,对所述十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行通电控制、并对所述可动台部15的移动动作进行规定的动作控制系统207,与所述电磁驱动装置147一并设置着(参照图73)。
该动作控制系统207具有:通电方向设定功能,其对所述十字形驱动线圈771的通电方向设定保持在规定的方向(一方或另一方);驱动线圈通电控制功能,其对该十字形驱动线圈771的通电电流大小予以可变设定;磁极分别设定功能,其与该十字形驱动线圈771的通电方向对应地进行动作、分别设定、保持所述各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极N、S;以及磁力强度设定功能,其根据来自外部的指令而对该各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁力强度分别予以可变设定(能通过使通电电流可变来设定),并具有台动作控制功能,其对这些各功能的动作进行调整,并对所述可动台部15的移送方向和移送力进行调整。
并且,为了执行前述各功能,该动作控制系统207如图73所示,具有:台驱动控制装置217,其根据规定的控制模式,对所述电磁驱动装置147的十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D分别进行驱动,并使所述可动台部15向规定的方向进行移动控制;程序存储部227,其一并设置在该台驱动控制装置217上,并存储有对所述可动台1的移动方向及其动作量等进行特定的涉及多个通电控制模式(本实施形态中为K1~K10的10个通电控制模式)的多个通电控制程序;以及存储有在执行这些各控制程序时所使用的规定数据等的数据存储部23。
另外,在台驱动控制装置217上一并设有动作指令输入部24,其对十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的规定控制动作进行指令。另外,所述可动台1的移动中和移动后的位置信息,由所述位置信息检测装置25检测、并进行运算处理后被送入该台驱动控制装置217中。
并且,所述动作控制系统207具有的各种控制功能,综合性包括在所述程序存储部227的多个控制模式K1~K10中,根据从动作指令输入部24输入的来自操作者的指令而所选择的控制模式K1~K10中的某一种进行动作并执行。
对其更详细地进行说明。
对于本实施形态,台驱动控制装置217具有:主控制部217A,其根据来自动作指令输入部24的指令进行工作,并从程序存储部227选择规定的控制模式,对所述十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行包括零在内的规定直流电流的通电控制;以及线圈选择驱动控制部217B,其根据该主控制部217A所选择设定的规定控制模式(K1~K10中的1个),对十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时或分别进行驱动控制。
另外,主控制部217A还同时兼有如下功能:根据来自对台位置进行检测的位置信息检测装置25的输入信息,对所述可动台1的位置进行计算或进行其它的各种运算。这里,符号4G表示向所述电磁驱动装置147的十字形驱动线圈771和各四个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D接通规定电流的电源电路部。
[关于程序存储部227]
所述台驱动控制装置217作成如下结构,根据预先存储在程序存储部227中的规定控制程序(执行规定的控制模式用的程序),将所述电磁驱动装置147的十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D保持规定关联性地分别进行驱动控制。
即,在本实施形态中的程序存储部227中存储着:多个磁铁驱动用控制程序,其对所述八个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向分别进行特定,对磁极的N极或S极进行特定,并对包括通电停止的通电电流大小分别予以可变设定;以及驱动线圈用通电控制程序,其在该八个各被驱动磁铁(电磁铁)6A~6D、16A~16D的通电方向被特定、磁极的N极或S极(或通电停止)被设定时起作用,且与其对应地将十字形驱动线圈771的通电方向及其通电电流的大小予以可变设定。同时,这些各控制程序的动作定时,是由10组控制模式K1~K10整理并被存储(参照图74~图76)。
这里,根据图73~图75对该10组控制模式K1~K10进行说明。
图74表示向X轴的正方向或负方向、向Y轴的正方向或负方向分别移送可动台部15时的各控制模式K1~K4的一例子(图表化后)。
在该图74中,本实施形态的各控制模式K1~K4,对十字形驱动线圈771的直流电流的通电方向被固定成顺时针方向(右转),另外,对于八个被驱动磁铁(电磁铁)的通电方向,其磁极(S极或N极)分别利用控制模式而予以可变设定。
(控制模式K1)
该控制模式K1表示将可动台1向X轴的正方向移送用的控制模式的一例子(参照图74)。
在该第7实施形态的控制模式K1中,对沿Y轴位置的各线圈边771c、771d、771g、771h的被驱动磁铁6B、16B、6D、16D进行通电控制,对沿X轴位置的各线圈边771a、771b、771e、771f的各被驱动磁铁6A、16A、6C、16C进行通电停止控制。
这里,沿Y轴配置的被驱动磁铁6B、16B,其与所述各线圈边771c、771d相对的端面部分别被设定控制成N极、S极。另外,沿Y轴配置的其它的被驱动磁铁6D、16D,其与所述各线圈边771g、771h相对的端面部分别被设定控制成S极、N极。
因此,在十字形驱动线圈771的各线圈边771c、771d、771g、771h部分,产生虚线箭头所示方向的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于固定十字形驱动线圈771而产生),使被驱动磁铁6B、16B、6D、16D受到实线箭头所示方向(图中右方)的相斥驱动。并且,在该四个被驱动磁铁6B、16B、6D、16D所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,将可动台部15向X轴上的正方向移送。
(控制模式K2)
该控制模式K2表示将可动台1向X轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图74)。
在该控制模式K2中,与所述控制模式K1相比,不同点是将沿Y轴方向位置的被驱动磁铁6B、16B、6D、16D的磁极设定作成相反。其它与所述控制模式K1的情况相同。
因此,在十字形驱动线圈771的各线圈边771c、771d、771g、771h部分,以与所述模式K1相同的原理产生相反方向的电磁驱动力(虚线箭头),由该反力,使被驱动磁铁6B、16B和6D、16D分别受到实线箭头所示方向(图中左方)的相斥驱动,由此,将可动台部15向X轴上的负方向移送。
(控制模式K3)
该控制模式K3表示将可动台部15向Y轴的正方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图74)。
在该控制模式K3中,对位于沿X轴方向的各线圈边771a、771b、771e、771f的被驱动磁铁6A、16A、6C、16C进行通电控制,对位于沿Y轴方向的各线圈边771c、771d、771g、771h的各被驱动磁铁6B、16B、6D、16D进行通电停止控制。
这里,沿X轴配置的被驱动磁铁6A、16A,其与所述各线圈边771a、771b相对的端面部分别被设定控制成极S、N极。而沿X轴配置的其它的被驱动磁铁6C、16C,其与所述各线圈边771e、771f相对的端面部分别被设定控制成N极、S极。
因此,在十字形驱动线圈771的各线圈边771a、771b、771e、771f部分,产生虚线箭头所示方向的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于固定十字形驱动线圈771而产生),使被驱动磁铁6A、16A、6C、16C受到实线箭头所示方向(图中上方)的相斥驱动,在该四个被驱动磁铁6A、16A、6C、16C所产生的电磁驱动力的平衡的基础上,将可动台部15向Y轴上的正方向移送。
(控制模式K4)
该控制模式K4表示将可动台1向Y轴的负方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图74)。
在该控制模式K4中,与所述控制模式K3相比,不同点是将位于X轴方向的被驱动磁铁6A、16A、6C、16C的磁极设定作成相反。其它与所述控制模式K3的情况相同。
因此,在十字形驱动线圈771的各线圈边771a、771b、771e、771f部分,以与所述模式K3相同的原理产生相反方向的电磁驱动力(虚线箭头),由该反力,使被驱动磁铁6A、16A和6C、16C分别受到实线箭头所示方向(图中下方)的相斥驱动,由此,将可动台部15向Y轴上的负方向移送。
[控制模式K5]
该第16实施形态中的控制模式K5,表示对可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向进行移送用的通电控制模式的一例子(参照图75)。
在该控制模式K5中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态,对各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的全部的通电方向(磁极N、S的设定)预先分别进行设定控制。
即,如图75所示,在与十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h对应安装的各被驱动磁铁6A、16A、6B、16B、6C、16C、6D、16D内,各被驱动磁铁6A~6D的与对应的各线圈边相对的端面部分分别依次设定成S极、N极、N极、S极,另外,各被驱动磁铁16A~16D的与对应的各线圈边相对的端面部分分别依次设定成N极、S极、S极、N极。
并且,在所述十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h的各部分,作成与所述控制模式K1、K3同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式K1、K3相同方向(X轴的正方向和Y轴的正方向)的电磁驱动力同时产生,其合力如图75的控制模式K5栏所示那样朝向第1象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第1象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第1象限方向的移送角度θ(与X轴的角度θ)是,通过将十字形驱动线圈771和被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流的大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式K6)
该控制模式K6表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第3象限方向(与第1象限方向相反的方向)移送用的通电控制模式的一例子(参照图75)。
在该控制模式K6中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态,其磁极N、S被设定成与前述控制模式K5反向。
因此,在十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h部分,作成与所述控制模式K2、K4同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式K2、K4相同方向(图75的左方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图75的控制模式K6栏所示那样朝向第3象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第3象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第3象限方向的移送角度θ是,通过将十字形驱动线圈771和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流的大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
[控制模式K7]
该第16实施形态中的控制模式K7,表示将可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送用的通电控制模式的一例子(参照图75)。
在该控制模式K5中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态,对各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的全部的通电方向(磁极N、S的设定)预先分别进行设定控制。
即,如图75所示,在与位于X轴的正方向的线圈边771a~771h对应安装的各被驱动磁铁6A、16A、6B、16B、6C、16C、6D、16D内,各被驱动磁铁6A~6D的与对应的各线圈边相对的端面部分分别依次设定成S极、S极、N极、N极,而各被驱动磁铁16A~16D的与对应的各线圈边相对的端面部分分别依次设定成N极、N极、S极、S极。
并且,在所述十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h的各部分,作成与所述控制模式K2、K3同时产生动作后相同的通电控制。因此,与所述控制模式K2、K3相同方向(X轴的负方向和Y轴的正方向)的电磁驱动力同时产生,其合力如图75的控制模式K7栏所示那样朝向第2象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第2象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第2象限方向的移送角度θ是,通过将十字形驱动线圈771和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流的大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式K8)
该控制模式K8表示将可动台1向X-Y平面坐标上的第4象限方向(与第2象限方向相反的方向)移送用的通电控制模式的一例子(参照图75)。
在该控制模式K8中,对八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时设定成可通电控制的状态,其磁极N、S被设定成与前述控制模式K7反向。
因此,在十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h部分,作成与所述控制模式K1、K4同时产生动作后相同的通电控制。并且,与所述控制模式K1、K4相同方向(图75的右方和下方)的电磁驱动力同时产生,并且,其合力如图75的控制模式K8栏所示那样朝向第4象限方向。由此,将所述可动台部15向X-Y平面坐标上的第4象限方向移送。
这里,相对于X轴的朝向第4象限方向的移送角度θ是,通过将十字形驱动线圈771和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电电流的大小分别予以可变控制,而使作用在各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的电磁驱动力变化,由此,能设定成向任意的方向自如地可变。
(控制模式K9)
该第16实施形态中的控制模式K9,是对可动台部15可在X-Y平面上向逆时针方向进行规定角度的旋转驱动的模式,表示由此进行通电控制模式的一例子(参照图76)。
在该控制模式K9中,对十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制。
该场合,十字形驱动线圈771的通电方向如图76所示,与前述K1~K8的情况相同被设定成右转固定的状态。另外,对于被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极N、S,其与十字形驱动线圈771的各线圈边相对部分的磁极,在被驱动磁铁6A~6D中分别被设定为S极,在被驱动磁铁16A~16D中分别被设定为N极。
由此,十字形驱动线圈771和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D被通电控制成上述状态,该八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,分别向逆时针方向产生以X-Y平面上的原点(0点)为中心的各同一水平的规定力矩(规定的电磁驱动力)。
在图76中,用实线图示相同水平的规定转动力矩。由此,对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行保持的可动台部15,通过该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D而在规定范围内受到逆时针方向的旋转驱动。
即,在十字形驱动线圈771的各线圈边771a~771h部分,产生虚线箭头所示的规定的电磁驱动力,同时,由该反力(由于将十字形驱动线圈771固定在固定板8上而产生),使各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D受到实线箭头所示方向(图中逆时针方向)的相斥驱动,在该八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D所产生的各电磁驱动力(相同水平的规定的旋转力矩)的平衡的基础上,将可动台部15在X-Y平面上(在规定的范围内)向逆时针方向进行旋转驱动。
(控制模式K10)
该第16实施形态中的控制模式K10,是对可动台部15可在X-Y平面上向顺时针方向进行规定角度的旋转驱动的模式,表示由此进行通电控制模式的一例子(参照图76)。
在该控制模式K10中,对十字形驱动线圈771和八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D同时进行通电控制。该场合,对于十字形驱动线圈771,与前述控制模式F9相同方向(向右回转)地通过驱动电流(参照图76的控制模式K10的栏)。另外,对于被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的磁极N、S的设定,与前述K9的情况相反地设定N极、S极。
由此,十字形驱动线圈771和各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D被通电控制成上述状态,该八个各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D,分别向顺时针方向(向右回转)产生以X-Y平面上的原点(0点)为中心的各同一水平的规定力矩(规定的电磁驱动力)。
用图76对其进行表示。图中,用实线图示相同水平的规定的旋转力矩。由此,对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D进行保持的可动台部15,通过该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D而在规定的范围内受到顺时针方向(右转)的旋转驱动。
对于其它的结构及其动作、功能等,是与所述第15实施形态大致相同的。
这样,除了也能获得与第15实施形态时同等的作用效果之外,另外,由于将驱动线圈以一个十字形驱动线圈771来构成,故能减少组装时的时间,减少故障等的发生,在这点上,具有能使生产工序简单化和改善维修性的优点。
这里,在所述第16实施形态中,在设定可动台部15移送方向时,例示了分成K1~K10的各控制模式、并对电磁驱动装置147进行驱动控制的情况,但例如在控制模式K2、K10中,只要是将十字形驱动线圈711的各通电方向设定成与控制模式K1、K9相反的方向、并将各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的通电方向设定成与控制模式K1、K9相同等发挥相同的功能,也可以用其它的控制方法构成为对电磁驱动装置167进行驱动控制的状态。
另外,在该第16实施形态中,也可以对被驱动磁铁6A~6D、16A~16D的安装部位与十字形驱动线圈771的安装部位进行调换。该场合,将被驱动磁铁6A~6D、16A~16D安装在固定件侧,将十字形驱动线圈771和制动板9安装在可动件侧。
这里,在所述各实施形态中,作为可动台1例示了圆形的情况,但也可以是四边形或其它的形状。虽然辅助台5例示了四边形的情况,但只要能实现前述各功能,也可以是圆形或其它的形状。此外,对于被驱动磁铁6A~6D,只要是相同的形状,其磁极面也可以不是四边形而例如是圆形。
另外,对于所述各实施形态,例示了安装有制动板9的情况,但尤其在可不考虑移动迅速性的场合、也可以不安装该制动板9。
另外,所述台保持机构2,例示了对于可动台部15具有原位置复归功能的情况,但也可以对该可动台部15安装另外的原位置复归装置,对于台保持机构2也可以构成去除原位置复归功能。
对于所述各实施形态中安装的制动板9,既可以安装在每个被驱动磁铁6A~6D、16A~16D上的情况,也可以对多个的各被驱动磁铁6A~6D、16A~16D安装共用的单一制动板9。
该场合,也可以作成用外壳本体3对制动板9的周围进行保持的结构,并作成将所述各实施形态中的驱动线圈安装在该制动板9上、将固定板8去除的结构。在将驱动线圈安装在该制动板9上时,在用导电性且非磁性构件形成该制动板9时,能维持制动板9的原来的功能,并有效地保持驱动线圈,故情况良好。
这样,由于使结构更简单化,故具有进一步促进装置整体的小型轻量化的优点。
另外,在所述各实施形态中,例示了在正交坐标(X-Y坐标)上离原点等距离安装了四个被驱动磁铁的情况,但本发明不一定限于此,既可以不是离原点等距离地安装,也可以配置在离开坐标轴的位置,且其数目也可以不是四个。
该场合,在所述各实施形态中,根据其动作控制系统2、202、203、204…,可以方便地选择向外部所指示的移动方向(位于例如具有高效地向移送方向的功能的位置)的多个被驱动磁铁并进行通电驱动,可以构成为以其合力而将所述可动台部15向外部所指示的移动方向进行移动的状态。
另外,对于所述各实施形态,例示了用可动台1和辅助台5构成可动台部15的情况,但也可以仅用可动台1构成可动台部15。
该场合,也可以作成如下结构:将各被驱动磁铁6A~6D(或6A~6D、16A~16D)安装在可动台1侧、并与其相对地将所述驱动线圈7、721、731、…和制动板9安装在固定板的相对面上。并且,台保持机构2成为不通过辅助台5而直接对可动台1进行保持的结构。
这样,能更进一步促进装置整体的小型化和轻量化,能提高可搬性和通用性,故情况良好。
另外,所述各实施形态中,作为台保持机构,例示了具有对于可动台的原位置复归功能的情况,但也可以将对于可动台的原位置复归功能与所述台保持机构分离(作成具有原位置复归功能的机构)而安装另外的机构。该场合,只要具有该原位置复归功能的装置与台保持机构同时进行上作,可以是在技术思想上与所述各实施形态中的台保持机构同等的机构。
另外,在所述各实施例中,例示了将各驱动线圈安装在固定板8上的情况,但也可以作成使与所述被驱动磁铁6A~6D、16A~16D对应的各线圈边部分向该被驱动磁铁6A~6D、16A~16D侧露出的状态,将各驱动线圈分别埋设安装在所述固定板8中。
这样,能将电磁驱动装置部分的空间区域设定成更小,能进一步促进装置整体的小型轻量化,故情况良好。
如上所述,本实施形态,电磁驱动装置进行动作而对环形驱动线圈进行通电驱动,当根据来自外部的指示选择与所述各被驱动磁铁内的移动方向对应的一个或二个以上的被驱动磁铁进行通电驱动时,利用使该各被驱动磁铁动作的电磁驱动力(相斥力)的合力,能使可动台在被台保持机构保持的规定的限定范围内向同一平面上的任意方向(从环形驱动线圈的中心部侧向外部的方向)进行平面移送。
该场合,由于能将环形驱动线圈和被驱动磁铁两方的通电电流可变控制地对电磁驱动力大小进行设定,故能将可动台的移送速度设定成任意的大小,在这点上能更进一步提高通用性。
另外,该可动台部的移送,由于可使向电磁驱动装置的环形驱动线圈和规定的被驱动磁铁通电的电流大小以模拟量连续地变化或设定控制成规定的大小,故通过取得与台保持机构的原位置复归力的平衡,就能以微米为单位设定移送距离。因此,能使精密作业用的可动台高精度且顺利地在同一平面内向规定方向作高精度、顺利的移送。
另外,通过作成利用可动台部与固定板的空间对电磁驱动装置进行保持的结构,能将该电磁驱动装置的整体配置在薄板状的空间内。另外,由于驱动机构不采用使X轴方向和Y轴方向交叉的双重结构,故能使该电磁驱动装置小型轻量化,进而能使装置整体小型轻量化。
另外,由于驱动线圈形成单一形状的驱动线圈,故生产时的装入和安装作业变得容易,并能提高生产率,在工作时就不需要复杂的通电控制。因此,能提供可使装置整体迅速起动的以往技术不具有的优异的精密加工用载物台装置。
另外,由于将至少四组驱动线圈的线圈边如上所述那样各自分别配设在X轴和Y轴上,并与其对应地配置各被驱动磁铁,故例如在向沿X轴的方向移动时,能使Y轴上的驱动线圈和对应的各被驱动磁铁的通电动作停止,在这点上,能有效地抑制耗电和温度上升。
另外,可使二个角形小线圈对接而构成驱动线圈,并且,以使该驱动线圈的线圈边与以固定板上的中央部作为原点所假定的X-Y面上的各轴正交的状态,而将该驱动线圈各自分别配设在所述X轴和Y轴上。因此,对于对应的各被驱动磁铁能各自分别地高效地输出电磁力,此外,对于各被驱动磁铁,可产生大小分别不同的电磁驱动力。而且,由于使驱动线圈和对应的被驱动磁铁双方的通电电流同时起作用,故能将向规定方向的移送速度设定成较大,此外,例如在移动方向偏移时,起到能更迅速地与其应对的效果。
另外,作为驱动线圈,能在同一面上安装使中心轴大小相同的二个环形驱动线圈,并与各环形驱动线圈对应而分别安装四个被驱动磁铁。因此,在对可动台进行移送控制时,起到能更迅速且高精度地执行可动台部的移动动作的效果。
另外,在精密加工用载物台装置中,在与驱动线圈的X轴及Y轴交叉的部位,就可采用与该驱动线圈的线圈边部分对应地分别配设所述被驱动磁铁的结构。
由于将所述多个被驱动磁铁的安装部位限定在与驱动线圈的X轴及Y轴交叉的部位,故实际上容易特定(运算)移送方向(运算),因此,能整体地使该被驱动磁铁的驱动控制简单化。因此,即使对于可动台部的移送方向发生变化,也能迅速地与其应对,在同时对可动台部进行移送控制等(例如,对其方向的切换控制或产生位置偏移等时的修正)时,也能与其迅速地应对。
另外,通过驱动线圈设有至少四个方形驱动线圈、并使被驱动磁铁的数目成倍增加,能使在该方形驱动线圈与各被驱动磁铁之间产生的电磁驱动力大致成倍增加,因此,能更迅速且高精度地进行可动台的移送驱动。
另外,作为驱动线圈,能安装至少四组驱动线圈,并沿所述X轴或Y轴配设该各驱动线圈的线圈边,且与所述线圈边相对地分别将所述被驱动磁铁配设在X轴或Y轴上。因此,能在与X轴或Y轴正交的方向且向旋转方向,输出由电磁驱动装置所输出的各电磁驱动力。因此,不需要另外重新安装旋转驱动装置,就起到能对可动台在规定角度内进行旋转驱动的效果,故能提供进一步提高其通用化的以往技术不具有的优异的精密加工用载物台装置。
作为驱动线圈,由至少四个方形驱动线圈构成,并且,可与各方形驱动线圈的所述X轴和Y轴平行位置的部位的各线圈边对应,而各自分别配设所述各被驱动磁铁。因此,在装置整体中能使在各驱动线圈和与其对应的各被驱动磁铁之间产生的电磁驱动力大致成倍增加,由此,能更迅速且高精度地进行该可动台部的驱动控制。
在精密加工用载物台装置中,通过对各被驱动磁铁作成永久磁铁来代替电磁铁,从而不需要对各被驱动磁铁进行通电控制,由于不需要各被驱动磁铁的配线电路,故能使电磁驱动装置的结构更简单化,并能促进小型轻量化,由于能减少对可动台进行驱动控制时的控制对象,故能提高控制动作的即时响应性,获得进一步能提高装置整体的生产率和耐久性的效果。
另外,能利用整体上形成十字框架型的一个十字形驱动线圈来构成驱动线圈,并能与该1个十字形驱动线圈的所述X轴或Y轴平行位置的部位的线圈边对应,而各自分别配设所述各被驱动磁铁。因此,就能在与X轴或Y轴正交的方向且向旋转方向,输出由电磁驱动装置所输出的各电磁驱动力。因此,不需要另外重新安装旋转驱动装置,获得能对可动台在规定角度内进行旋转驱动的效果。因此,能提供进一步提高其通用化的以往技术不具有的优异的精密加工用载物台装置。
能与各被驱动磁铁相对且通过微小间隙而配设着由导电性构件构成的制动板,并能将该制动板固定安装在所述驱动线圈侧。
因此,即使急剧驱动电磁驱动装置或急剧地使其停止,也因在各被驱动磁铁与制动板之间产生的涡电流制动,而在可动台侧产生无接触的适度的制动力,由此,可动台部无微小振动,而以稳定的状态顺利地进行移送。
这里,也可以利用能与所述各被驱动磁铁共同对应的单一板状构件来构成所述制动板。
这样,零件个数就减少,使装置整体的安装工序简单化,并能改善维修性、增加装置整体的耐久性。
也可以构成为:将所述驱动线圈和与其对应安装的多个被驱动磁铁的各个安装部位,一边保持该各驱动线圈与被驱动磁铁的对应关系,一边对其整体进行调换安装。
也可以构成为:用所述本体部对所述制动板进行保持,并将所述驱动线圈固定安装在该制动板上,以去除所述固定板。
因此,由于不需要固定板,故能进一步促进装置小型轻量化。
也可以在电磁驱动装置上,一并设有根据来自外部的指令进行动作、且分别对该电磁驱动装置具有的驱动线圈和各被驱动磁铁进行通电控制而向所述可动台部的规定移动方向输出规定驱动力的动作控制系统。
因此,由于作成对可动台移动方向有效地起作用的一个或二个以上的被驱动磁铁进行选择并进行动作的状态,故能可靠地使可动台向规定方向进行移动控制。
这里,对于动作控制系统,也可以构成为具有:通电方向设定功能,其将对所述驱动线圈的通电方向向一个方向进行设定保持;驱动线圈通电控制功能,其将对于驱动线圈的通电电流大小予以可变设定;磁极可变设定功能,其根据驱动线圈的通电方向进行动作、并对所述各被驱动磁铁的磁极进行设定并保持;台动作控制功能,其根据来自外部的指令,对所述各被驱动磁铁的磁力强度分别予以可变设定,由此对可动台部的移送方向和移送力进行调整。
由此,通过仅对驱动线圈、或对驱动线圈和各被驱动磁铁的通电电流分别进行调整,就能提供使可动台在同一面内以任意速度向任意方向作高精度且可靠的移送的、以往技术不具有的优异的精密加工用载物台装置。
[第17实施形态]
图77和图78所示的本发明的第17实施形态是有关图1所示的第1实施形态的电磁制动机构改进的形态。即,图1所示的第1实施形态,是利用电磁制动机构(制动磁铁和制动板)仅对可动台1实施制动的例子,而图77所示的第17实施形态,是关于利用电磁制动机构对可动台1和台保持机构2双方实施制动的形态。
图77所示的第17实施形态,表示在台保持机构2中尤其对中继板(中继构件)2G进行选定、并利用电磁制动机构对该中继板2G实施制动的情况。
图77中,由于利用电磁制动机构对可动台1实施制动的结构是与图1所示的结构同样的,故仅对利用电磁制动机构对中继板2G实施制动的结构进行说明。另外,利用电磁制动机构对可动台1实施制动的结构,不限于图1所示的结构,能采用在上述实施形态中说明的电磁制动机构。
如图77所示,台保持机构、尤其对中继板2G实施制动的电磁制动机构,与上述实施形态所采用的结构相同,利用制动磁铁800a~800b和制动板801的组合来构成。
制动板801,与中继板2G平行地被保持支承在竖立于外壳本体3底部3B的支承轴802上。并且,制动板801被支承在支承轴802上,且与中继板2G面对。
在本实施形态中,使用四个制动磁铁。该四个制动磁铁800a~800b,被支承在外壳本体3的底部3B上。并且,这些制动磁铁800a~800b被支承在外壳本体3上,且与中继板801面对。即,制动磁铁800a~800b被配设在夹有中继板2G而对峙的位置。这些制动磁铁800a~800b以支承轴802为中心,分别被配置在对支承轴802的圆周方向分割成等间隔的位置上。另外,这些制动磁铁800a~800b,被配置成相邻的制动磁铁相互间的磁极是不同的状态。即,例如在将制动磁铁800a的磁极作成S极的场合,则将相邻的制动磁铁800b或800d配置成N极。
因此,在本实施形态中,来自制动磁铁(800b或800d)的N极的磁通804,通过制动板801而流入S极的制动磁铁(800a或800c),形成磁路。
图77和图78所示的电磁制动机构(制动磁铁800a~800d、制动板801),根据图9所示的制动原理而产生制动力,通过将该制动力作用于台保持机构2、尤其中继板2G上,从而能将台保持机构2上发生的微小的往复动作在短时间内予以抑制。
接着,对本实施形态与无电磁制动机构的以往例子的制动力进行比较,其结果表示在图79(A)、(B)中。在图79(A)、(B)中,横轴表示时间,纵轴表示微小的往复动作的振幅。如图79(A)所示,本发明的第17实施形态,由于利用电磁制动机构对可动台1和台保持机构2双方实施制动,故与图79(B)所示的以往例进行比较可知,具有可将实施制动力时发生的微小的往复动作在短时间内予以抑制的效果。
                                产业上的可利用性
根据上述的本发明,通过将电磁制动机构的制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板与可动台的移动同步地相对地进行变位,而在所述制动板上产生大小与所述可动台的移动速度成正比的涡电流,由于产生随着该制动板上产生的涡电流所引起的磁力和所述制动用磁铁的磁力的相互磁性作用而带来的制动力,故受该电磁制动机构的制动力,而能使所述可动台的微小往复动作在短时间内收敛。

Claims (39)

1、一种精密加工用载物台装置,其特征在于,具有:
装入本体部并对被加工物进行支承的可动台;
装入所述本体部、允许所述可动台在同一面内向任意方向移动的台保持机构;
装入所述本体部、对所述可动台赋予所述同一面内的送进的电磁驱动装置;以及
电磁制动机构,其产生用于使所述可动台停止在所述同一面内的任意的位置上的制动力,
所述电磁制动机构,具有多个被驱动磁铁和根据通电方向产生对所述被驱动磁铁的磁力起作用的磁力的驱动线圈的组,利用所述被驱动磁铁与所述驱动线圈的相互磁性作用而使所述可动台产生送进,
所述被驱动磁铁和所述驱动线圈中,一方被固定在一定位置,另一方被设置成可与所述可动台一体地移动,
所述电磁制动机构,包括相互面对、且与所述可动台的动作同步地作相对移动的制动用磁铁和非磁性及导电性的制动板,
在所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被固定在一定位置,另一方被设置成可与所述可动台的动作同步移动,该制动用磁铁和该制动板的组,是根据涡电流引起的磁力与该制动用磁铁的磁力的相互磁性作用而产生制动力,该涡电流是随着所述可动台的移动而产生在该制动板上的。
2、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构仅对所述可动台实施制动。
3、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构,对所述可动台和所述台保持机构实施制动。
4、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构,具有多对所述制动用磁铁和所述制动板。
5、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构安装在所述可动台的中央部。
6、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构的所述制动板,相对所述多个制动用磁铁形成为单一的板。
7、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述可动台,介以与该可动台平行且连接成一体的辅助台、或直接由所述台保持机构保持。
8、如权利要求7所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述台保持机构由下述构件构成:
在所述可动台周端部的同一圆周上隔有规定间隔平行配设、且一端部被竖立设置在该可动台上的至少三根的一方的棒状弹性构件;
与所述一方的各棒状弹性构件对应且在该各棒状弹性构件的外侧的同一圆周上隔有规定间隔平行配设、且一端部被保持在所述本体部上的相同长度的至少三根的另一方的棒状弹性构件;以及
将所述一方与另一方的各棒状弹性构件的另一端部,在保持平行状态下一体保持的中继构件,
所述台保持机构的三组各棒状弹性构件,分别由相同强度、相同长度的钢琴线等棒状弹性构件构成。
9、如权利要求8所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被设置成与所述可动台一体移动,另一方被设置在所述本体部上。
10、如权利要求8所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被设置成与所述可动台一体移动,另一方被设置在所述本体部上,
进一步,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁和所述制动板中,一方被设置成与所述中继构件一体移动,另一方被设置在所述本体部上。
11、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁,由所述被驱动磁铁形成。
12、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁,与所述被驱动磁铁另体地构成。
13、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁制动机构的所述制动用磁铁,由永久磁铁或电磁铁中的某一种形成。
14、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述台保持机构,具有使所述可动台复归到原位置的原位置复归力。
15、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述被驱动磁铁和所述驱动线圈,被配设在以一个轴线为基准在圆周方向作等分而成的多个轴线上,并固定在一定位置,而所述一个轴线通过设定在所述可动台所移动的面内的原点。
16、如权利要求15所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述多个轴线,是通过设定在所述可动台所移动的面内的原点的正交的多个轴线。
17、如权利要求15所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述多个轴线,是以设定在所述可动台所移动的面内的原点为中心射向放射方向的多个轴线。
18、如权利要求14所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述可动台的利用所述台保持机构进行复归的原位置,与设定在所述可动台所移动的面内的成为轴线基点的原点相一致。
19、如权利要求15所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述被驱动磁铁和所述驱动线圈的组,被配置在相对所述轴线偏移的位置。
20、如权利要求15所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,构成所述电磁驱动装置的多个被驱动磁铁,被配置在离所述原点等距离位置的所述各轴线上,
构成所述电磁驱动装置的多个驱动线圈,与所述多个被驱动磁铁对应配置。
21、如权利要求20所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,配置在所述轴线上的多个被驱动磁铁,被配置成线对称的位置关系。
22、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁驱动装置的被驱动磁铁,由永久磁铁形成。
23、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁驱动装置的被驱动磁铁,由电磁铁形成,并使得向该被驱动磁铁的通电,与向所述驱动线圈的通电同步地有选择地控制成向顺方向或逆方向。
24、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈具有线圈边,其用来产生与所述被驱动磁铁的磁力起作用的磁力。
25、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈,由尺寸不同且内外排列的多个线圈所形成。
26、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈的线圈边形成为十字形或直线形的形状。
27、如权利要求26所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈的十字形线圈边,被配置成沿着所述被驱动磁铁所配置的所述轴线的形态。
28、如权利要求26所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈的直线形线圈边,被配置成沿着配置有所述驱动磁铁的所述轴线、或横穿所述轴线的形态。
29、如权利要求26所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈,是将独立地被通电的多个小线圈进行组合而形成,所述十字形或直线形的线圈边被形成在该小线圈相互间的对接部上。
30、如权利要求29所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述小线圈形成角形。
31、如权利要求29所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述小线圈的角形形状,是四边形、三角形、五边形或扇形中的某一种。
32、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁驱动装置,具有多对所述被驱动磁铁和所述驱动线圈。
33、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述驱动线圈的外形尺寸,大于所述被驱动磁铁的外形尺寸。
34、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁驱动装置,具有动作控制系统,该动作控制系统控制对所述驱动线圈的通电使所述可动台进行直线移动、或进行直线移动和旋转移动。
35、如权利要求34所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述动作控制系统具有:
线圈驱动控制装置,其根据控制模式而对所述电磁驱动装置的驱动线圈进行通电控制;
程序存储部,其存储有将所述可动台的移动方向、旋转方向及其动作量等进行特定的涉及多个控制模式的多个控制程序;
数据存储部,其存储有在执行所述各控制程序时所使用的规定的坐标数据等;以及
指令所述线圈驱动控制装置对所述驱动线圈进行规定的控制动作的动作指令输入部。
36、如权利要求35所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述动作控制系统的控制模式由以下各控制模式构成:
第1~第4的控制模式,用来以所述正交的2轴的交点作为原点,使所述可动台向各轴的正负方向移动;
第5~第8的控制模式,用来使所述可动台向由所述正交的二轴所划分的各象限内的方向移动;以及
第9~第10的控制模式,用来使所述可动台在由所述正交的二轴所形成的面内向顺时针方向或逆时针方向旋转。
37、如权利要求35所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述动作控制系统还一并设有:
对所述可动台的移动信息进行检测并向外部输出的多个位置检测传感器;以及
位置信息运算电路,其根据由所述位置检测传感器检测出的信息进行规定的运算,对所述可动台的移动方向及其变化量等进行特定,作为位置信息向外部输出。
38、如权利要求1所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述电磁驱动装置具有动作控制系统,其根据来自外部的指令进行动作,对该电磁驱动装置具有的驱动线圈和被驱动磁铁分别进行控制,并使所述可动台向规定的移动方向移动。
39、如权利要求38所述的精密加工用载物台装置,其特征在于,所述动作控制系统具有:
将对所述驱动线圈的通电方向设定保持在一方的方向的通电方向设定功能;
对对驱动线圈的通电方向的大小予以可变设定的驱动线圈通电控制功能;
与对所述驱动线圈的通电方向对应而产生动作、分别设定和保持相对所述各被驱动磁铁的磁极的磁极可变设定功能;
对所述各被驱动磁铁的磁力强度,根据来自外部的指令而分别予以可变设定的磁力强度设定功能;以及
使这些各功能适度地工作、调整对可动台的移送方向和移送力的台动作控制功能。
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