DE102010037580A1

DE102010037580A1 - Linear motor position detection system

Info

Publication number: DE102010037580A1
Application number: DE102010037580A
Authority: DE
Inventors: Wataru Banno
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-08-04
Also published as: JP5304570B2; JP2011064631A

Abstract

Ein Linearmotorpositionserfassungssystem hat einen Linearmotor (5), einen Tisch (4), der sich in einer geradlinigen Bewegung gemäß einem Betrieb des Linearmotors (5) bewegt, eine Bewegungswandlungseinrichtung (12, 13), die die geradlinige Bewegung des Tisches (4) in eine Drehbewegung wandelt, eine Erfassungseinrichtung (11), die durch die Drehbewegung, die durch die Bewegungswandlungseinrichtung (12, 13) gewandelt wird, gedreht wird und eine Drehposition oder eine Menge einer Drehung ausgibt, und eine Steuereinrichtung (8), die die Position des Tisches (4) durch ein Erfassungssignal von der Erfassungseinrichtung (11) erfasst und den Linearmotor (5) durch eine Erregung so steuert, dass eine erfasste Tischposition eine Zielposition wird, wobei die Bewegungswandlungseinrichtung (12, 13) ein System einer geradlinigen Bewegung in ein Drehbewegungssystem so wandelt, dass eine maximale Umdrehungsgeschwindigkeit, die eine maximale Geschwindigkeit, die durch die geradlinige Bewegung benötigt wird, in das Drehbewegungssystem wandelt, eine maximale Umdrehungsgeschwindigkeit der Erfassungseinrichtung (11) nicht überschreiten kann.A linear motor position detection system has a linear motor (5), a table (4) which moves in a straight line according to an operation of the linear motor (5), a movement converting device (12, 13) which converts the straight movement of the table (4) into a Rotating movement converts, a detection device (11) which is rotated by the rotating movement which is converted by the movement converting device (12, 13) and outputs a rotational position or an amount of rotation, and a control device (8) which determines the position of the table (4) detected by a detection signal from the detection device (11) and controls the linear motor (5) by excitation such that a detected table position becomes a target position, the movement conversion device (12, 13) being a system of rectilinear movement into a rotary movement system that converts a maximum rotation speed, which is a maximum speed required by the linear movement rd, converts into the rotary movement system, a maximum rotational speed of the detection device (11) cannot exceed.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Linearmotorpositionserfassungssystem, das eine Position eines Tischs, der sich in einer geradlinigen Bewegung gemäß einem Betrieb des linearen Motors bewegt, erfasst.The present invention relates to a linear motor position detecting system that detects a position of a table moving in a rectilinear motion according to an operation of the linear motor.

BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIKDESCRIPTION OF THE RELATED TECHNIQUE

Um eine Position eines Linearmotors, der einen Aufbau eines entfalteten Drehmotors hat, zu erfassen, ist es üblich, einen Linearcodierer, wie er beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2009-63437 offenbart ist, zu befestigen.In order to detect a position of a linear motor having a structure of a deployed rotary motor, it is common to use a linear encoder as disclosed, for example, in US Pat Japanese Patent Application Publication No. 2009-63437 is disclosed fasten.

Wenn der Linearcodierer als eine Einrichtung zum Erfassen der Position des Linearmotors verwendet ist, besteht, da eine Länge (Messstrecke) des Linearcodierers fixiert ist, ein Problem dahingehend, das dieser einer Änderung einer Messstrecke nicht leicht entsprechen kann.When the linear encoder is used as means for detecting the position of the linear motor, since a length (measurement path) of the linear encoder is fixed, there is a problem that it can not easily correspond to a change of a measurement path.

Das heißt, es ist unmöglich, den Linearcodierer, der ursprünglich für eine Messstrecke von 5 m vorgesehen ist, beispielsweise zum Messen einer Strecke, die länger als das ist, zu verwenden, und es ist notwendig, denselben durch einen anderen Linearcodierer für eine längere Messstrecke auszutauschen.That is, it is impossible to use the linear encoder originally provided for a measurement distance of 5 m, for example, to measure a distance longer than that, and it is necessary to use the same by another linear encoder for a longer measurement distance exchange.

Wenn jedoch der Linearcodierer mit einer 10 m-Messstrecke zum Messen einer kürzeren Strecke als diese verwendet wird, wird möglicherweise ein Linearcodierer mit einer unnötig hohen Spezifikation verwendet.However, when the linear encoder having a 10 m measuring path is used to measure a shorter distance than this, a linear encoder having an unnecessarily high specification may be used.

Wenn eine Messfähigkeit, die durch ein System einer geradlinigen Bewegung benötigt wird, beispielsweise 10 m/s für die maximale Geschwindigkeit und 15 g für die maximale Beschleunigung ist, wenn die maximale Geschwindigkeit des Linearcodierers, der aktuell verwendet wird, 5 m/s ist, und die maximale Beschleunigung 30 g ist, ist ferner eine Beschleunigung erfassende Fähigkeit über Erfordernissen, während die Geschwindigkeitsmessfähigkeit des Linearcodierers unzureichend ist.For example, if a measurement capability required by a system of linear motion is 10 m / s for the maximum velocity and 15 g for the maximum acceleration if the maximum velocity of the linear encoder currently in use is 5 m / s, and the maximum acceleration is 30 g, further, an acceleration-detecting capability is above requirements, while the speed measuring capability of the linear encoder is insufficient.

Aus diesem Grund entsprechen die gewünschte Messfähigkeit, die für das System einer geradlinigen Bewegung erforderlich ist, und die tatsächliche Messfähigkeit des Linearcodierers einander nicht geeignet. Die Fähigkeit des Linearmotors kann somit nicht vollständig erhalten werden, und es besteht ein Problem dahingehend, dass er aufgrund eines Mangels einer Befähigung nicht vollständig funktioniert.For this reason, the desired measurement capability required for the rectilinear motion system and the actual measurement capability of the linear encoder are inappropriate. Thus, the ability of the linear motor can not be fully obtained, and there is a problem that it does not fully function due to lack of capability.

In diesem Fall wird, wenn die maximale Geschwindigkeit des Systems einer geradlinigen Bewegung so eingestellt ist, dass dieselbe der maximalen Geschwindigkeit dieses unzureichend funktionsfähigen Linearcodierers entspricht, eine Beschränkung der maximalen Geschwindigkeit des Systems einer geradlinigen Bewegung nötig.In this case, if the maximum speed of the system of rectilinear motion is set to correspond to the maximum speed of this insufficiently functional linear encoder, then limitation of the maximum speed of the system of rectilinear motion becomes necessary.

Wenn somit die maximale Geschwindigkeit des Systems einer geradlinigen Bewegung beschränkt ist, ist die maximale Geschwindigkeit, die am meisten zu einer Steuerzeit zu einer Zielposition beiträgt, ebenfalls beschränkt, und es wird ein Problem geben, das die Steuerzeit zu der Zielposition zu lang wird.Thus, when the maximum speed of the system is limited to a straight line motion, the maximum speed that contributes the most to a target position at a control time is also limited, and there will be a problem that the control time to the target position becomes too long.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der vorhergehenden Umstände gemacht, und ihre Aufgabe besteht darin, ein Linearmotorpositionserfassungssystem zu schaffen, das keine Beschränkung einer Messstrecke hat und eine Steuerzeit zu einer Zielposition durch vollständiges Verwenden der Fähigkeit des Linearmotors verkürzt.The present invention has been made in light of the foregoing circumstances, and its object is to provide a linear motor position detecting system which has no limitation on a measuring distance and shortens a timing to a target position by fully utilizing the capability of the linear motor.

Bei einem Linearmotorpositionserfassungssystem gemäß einem ersten Aspekt hat das Linearmotorpositionserfassungssystem einen Linearmotor, einen Tisch, der sich in einer geradlinigen Bewegung gemäß einem Betrieb des Linearmotors bewegt, eine Bewegungswandlungseinrichtung, die eine geradlinige Bewegung des Tischs in eine Drehbewegung wandelt, eine Erfassungseinrichtung, die durch die Drehbewegung, die durch die Bewegungswandlungseinrichtung gewandelt wird, gedreht wird und eine Drehposition oder eine Drehungsmenge ausgibt, und eine Steuereinrichtung, die die Position des Tischs durch ein Erfassungssignal von der Erfassungseinrichtung erfasst und durch eine Erregung den Linearmotor steuert, sodass eine erfasste Tischposition eine Zielposition wird.In a linear motor position detecting system according to a first aspect, the linear motor position detecting system has a linear motor, a table moving in a rectilinear motion according to an operation of the linear motor, a motion converting device that converts a rectilinear motion of the table into a rotary motion, a detecting device by the rotational movement which is rotated by the motion converting means, is rotated and outputs a rotational position or a rotation amount, and a control means which detects the position of the table by a detection signal from the detection means and controls the linear motor by excitation so that a detected table position becomes a target position.

Die Bewegungswandlungseinrichtung wandelt ein System einer geradlinigen Bewegung in ein Drehbewegungssystem, sodass eine maximale Umdrehungsgeschwindigkeit beim Wandeln einer maximalen Geschwindigkeit, die durch die geradlinige Bewegung benötigt wird, in das Drehbewegungssystem eine maximale Umdrehungsgeschwindigkeit der Erfassungseinrichtung nicht überschreiten kann.The motion converting device converts a system of linear motion into a rotary motion system such that a maximum rotational speed when converting a maximum speed required by the rectilinear motion into the rotary motion system can not exceed a maximum rotational speed of the detector.

Wenn der Linearmotor durch eine Erregung durch die Steuereinrichtung gesteuert wird, bewegt sich der Tisch auf einer geraden Linie.When the linear motor is controlled by excitation by the controller, the table moves in a straight line.

Zu dieser Zeit wird, da die geradlinige Bewegung des Tisches durch die Bewegungswandlungseinrichtung in eine Drehbewegung gewandelt wird und dieselbe zu einer Erfassungseinrichtung übertragen wird, das Erfassungssignal, das eine Drehposition oder die Menge einer Drehung von der Erfassungseinrichtung im Zusammenhang mit der geradlinigen Bewegung des Tisches zeigt, ausgegeben. At this time, since the rectilinear movement of the table is converted into rotational motion by the movement converting means and transmitted to a detecting means, the detection signal showing a rotational position or the amount of rotation of the detecting means in connection with the rectilinear motion of the table , issued.

Die Steuereinrichtung erfasst daher durch das Erfassungssignal von der Erfassungseinrichtung die Position des Tisches und steuert den Linearmotor durch eine Erregung, sodass die erfasste Tischposition die Zielposition wird.The controller therefore detects the position of the table by the detection signal from the detection means, and controls the linear motor by excitation so that the detected table position becomes the target position.

Obwohl eine direkte Erfassung der geradlinigen Bewegung hier lediglich in einem begrenzten Umfang möglich ist, ist die Erfassung der Drehbewegung, in einem unendlichen Umfang möglich; die geradlinige Messstrecke kann ohne Weiteres in die Drehbewegungsmessstrecke gewandelt werden, selbst wenn die Messstrecke des Systems einer geradlinigen Bewegung theoretisch unendlich ist.Although direct detection of the rectilinear motion is possible only to a limited extent here, the detection of the rotational movement is possible to an infinite extent; the straight-line measurement section can be easily converted into the rotation measurement section, even if the measurement path of the system of linear motion is theoretically infinite.

Da die Bewegungswandlungseinrichtung das System einer geradlinigen Bewegung in das Drehbewegungssystem wandelt, überschreitet die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit, die aus der Wandlung der geradlinigen Bewegung erhalten wird, die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit der Erfassungseinrichtung nicht.Since the motion converting device converts the system of rectilinear motion into the rotary motion system, the maximum rotational speed obtained from the rectilinear motion change does not exceed the maximum rotational speed of the detector.

Der Linearmotor kann daher durch eine Erregung bei der maximalen Geschwindigkeit gesteuert werden, was die Zeit verbessert, um den Tisch zu der Zielposition zu steuern, sodass die Steuerzeit zu der Zielposition verkürzt wird.The linear motor can therefore be controlled by excitation at the maximum speed, which improves the time to steer the table to the target position, so that the control time to the target position is shortened.

Da nun die Bewegungswandlungseinrichtung einen Totgang (ein Spiel, ein Biegung etc.) hat, wird die reale Tischposition durch die Menge eines Totgangs zu der Zeit eines Betriebs mit einer konstanten Geschwindigkeit des Linearmotors beeinträchtigt.Now that the motion conversion device has a backlash (a play, a bend, etc.), the real table position is affected by the amount of backlash at the time of operation at a constant speed of the linear motor.

Dies liegt daran, dass die Beschleunigung/Verlangsamung durch diese Totganganfangsbeschleunigung zu einer konstanten Geschwindigkeit nicht beeinträchtigt werden, und diese Menge eines Totgangs wird als ein konstanter Wert beibehalten.This is because the acceleration / deceleration is not affected by this backlash initial acceleration to a constant speed, and this amount of backlash is maintained as a constant value.

Zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs des Linearmotors wird die erfasste Tischposition von der realen Tischposition lediglich um die Menge des Totgangs verzögert bzw. versetzt.At the time of a deceleration operation of the linear motor, the detected table position is delayed from the real table position only by the amount of backlash.

Dies liegt daran, dass die Erfassungseinrichtung dazu tendiert, den Drehungszustand zu der Zeit eines Betriebs mit einer konstanten Geschwindigkeit gemäß der Trägheit beizubehalten, und dem Abfall der Geschwindigkeit des Tisches kann zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs nicht gefolgt werden.This is because the detection means tends to maintain the rotation state at the time of constant speed operation according to the inertia, and the decrease in the speed of the table can not be followed at the time of a deceleration operation.

Aus diesem Grund ist während einer Verlangsamung die reale Tischposition hinter der erfassten Tischposition. Wenn bei der Zielposition gestoppt wird, wird die reale Tischposition von der Zielposition um eine Hälfte der Menge einer Totposition entfernt sein.For this reason, during a deceleration, the real table position is behind the detected table position. When stopped at the target position, the real table position from the target position will be one-half the amount of a dead position.

Bei dem Linearmotorpositionserfassungssystem gemäß einem zweiten Aspekt weist das Linearmotorpositionserfassungssystem ferner einen Zustandsbeobachter auf.In the linear motor position detecting system according to a second aspect, the linear motor position detecting system further includes a state observer.

Der Zustandsbeobachter berechnet Unterschiedsinformationen, die einen Unterscheid zwischen einer realen Tischposition und einer erfassten Zieltischposition als eine Menge eines Totgangs zu der Zeit eines Betriebs mit einer konstanten Geschwindigkeit des Linearmotors zeigen.The state observer calculates difference information showing a difference between a real table position and a detected target table position as an amount of backlash at the time of operation at a constant speed of the linear motor.

Der Zustandsbeobachter berechnet ferner eine verbleibende Menge einer Bewegung von der erfassten Tischposition unmittelbar vor dem Starten eines Verlangsamungsbetriebs, die durch die Unterschiedsinformationen angegeben ist, zu der Zielposition zu der Zeit eines Startens des Verlangsamungsbetriebs.The state observer further calculates a remaining amount of movement from the detected table position immediately before starting a deceleration operation indicated by the difference information to the target position at the time of starting the deceleration operation.

Der Zustandsbeobachter berechnet ferner die Menge einer Bewegung zu der Zielposition, die als eine Mittenposition eines Totgangbereichs verwendet ist, durch Subtrahieren einer Hälfte der Menge eines Totgangs von der verbleibenden Menge einer Bewegung.The state observer also calculates the amount of movement to the target position used as a center position of a backlash area by subtracting one half of the amount of backlash from the remaining amount of movement.

Der Zustandsbeobachter gibt dann das Erfassungssignal, das äquivalent zu der Menge einer betreffenden Bewegung ist, aus. Die Steuereinrichtung erfasst durch Verwenden des Erfassungssignals von dem Zustandsbeobachter, um das Erfassungssignal von der Erfassungseinrichtung zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs zu ersetzen, die Position des Tisches, und der Linearmotor wird durch eine Erregung so gesteuert, dass die erfasste Tischposition die Zielposition wird.The state observer then outputs the detection signal, which is equivalent to the amount of a respective motion. The controller detects the position of the table by using the detection signal from the state observer to replace the detection signal from the detection means at the time of decelerating operation, and the linear motor is controlled by excitation so that the detected table position becomes the target position.

In diesem Fall weisen, da sich die Zielposition, die in der erfassten Tischposition gezeigt ist, lediglich eine Hälfte der Totgangmenge zu dem Tischmittenwert fortbewegt, der die Mittenposition des Totgangbereichs ist, die berechneten verbleibenden Mengen von Bewegungen eine Hälfte der Fehler der Menge eines Totgangs auf.In this case, since the target position shown in the detected table position moves only half of the backlash amount to the table center value which is the center position of the backlash area, the calculated remaining amounts of movements have one half of the errors of the amount of backlash ,

Die Menge einer Bewegung zu der Zielposition, die als die Mittenposition des Totgangbereichs verwendet ist, wird daher durch Subtrahieren einer Hälfte der Menge eines Totgangs von der verbleibenden Menge einer Bewegung berechnet, und das Erfassungssignal, das äquivalent zu der Menge einer betreffenden Bewegung ist, wird dann durch den Zustandsbeobachter ausgegeben.The amount of movement to the target position used as the center position of the backlash area, therefore, is subtracted by subtracting one half of the amount of backlash from the remaining amount of movement is calculated, and the detection signal that is equivalent to the amount of a respective movement is then output by the state observer.

Die Steuereinrichtung erfasst dann durch Verwenden des Erfassungssignals von dem Zustandsbeobachter, das das Erfassungssignal von der Erfassungseinrichtung zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs ersetzt, die Position des Tisches, und der Linearmotor wird durch eine Erregung so gesteuert, dass die erfasste Tischposition die Zielposition wird.The controller then detects the position of the table by using the detection signal from the state observer replacing the detection signal from the detection means at the time of decelerating operation, and the linear motor is controlled by excitation so that the detected table position becomes the target position.

Da dadurch der Tisch zu einem Stopp in der Mittenposition des Totgangbereichs kommt, kann eine Genauigkeit der Stoppposition gesteigert werden.As a result, the table comes to a stop in the center position of the backlash area, an accuracy of the stop position can be increased.

Da zusätzlich die Anpassung während des Betriebs mit einer konstanten Geschwindigkeit vorgenommen wird, wird eine gemessene Position gleich einer tatsächlichen Position und kann korrekt angepasst werden.In addition, since the adjustment is made at a constant speed during operation, a measured position becomes equal to an actual position and can be adjusted correctly.

Bei dem Linearmotorpositionserfassungssystem gemäß einem dritten Aspekt weist das Linearmotorpositionserfassungssystem ferner eine Bremseneinrichtung, die in einem System nachträglich eingebaut werden kann und zu dem Linearmotor eine Stoppkraft, die einer Anweisung von der Steuereinrichtung entspricht, liefert, und eine Positionierungseinrichtung auf, die ermöglicht, dass eine Position eines nachträglichen Einbaus der Bremseneinrichtung in das System durch eine mechanische und/oder visuelle Einrichtung, wie z. B. Positionierungsstifte und/oder Augenmarkierungen, beispielsweise als eine Anfangsposition, eingestellt ist.In the linear motor position detecting system according to a third aspect, the linear motor position detecting system further comprises a brake device that can be retrofitted in a system and supplies to the linear motor a stopping force corresponding to an instruction from the controller, and a positioning device that allows a position a subsequent installation of the brake device in the system by a mechanical and / or visual device, such. B. positioning pins and / or eye marks, for example, as an initial position, is set.

Da eine Mühelosigkeit eines Zusammenbaus durch Einstellen der Befestigungsposition der Bremseneinrichtung auf eine Anfangsposition durch eine Positionierungseinrichtung sichergestellt ist, selbst wenn die Bremseneinrichtung nach der Änderung eines Systemaufbaus befestigt werden muss, kann die Variation eines Betriebs für jedes System verhindert werden.Since ease of assembling is ensured by setting the mounting position of the brake device to an initial position by a positioning means, even if the brake device needs to be fixed after the change of a system structure, the variation of an operation for each system can be prevented.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines Systems einer geradlinigen Bewegung bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a perspective view of a system of rectilinear motion in a first embodiment of the present invention;

2 eine Draufsicht des Systems einer geradlinigen Bewegung; 2 a plan view of the system of a rectilinear motion;

3 eine Teilschnittseitenansicht der Systeme einer geradlinigen Bewegung; 3 a partial sectional side view of the systems of a rectilinear motion;

4 einen Berührungszustand eines Zahns eines Ritzels und eines Zahns einer Zahnstange; 4 a contact state of a tooth of a pinion and a tooth of a rack;

5 ein Steuersystem; 5 a control system;

6 eine Beziehung zwischen einer erfassten Tischposition und einer realen Tischposition; 6 a relationship between a detected table position and a real table position;

7 eine Fig., die äquivalent zu 6 ist, mit umfassten Fehlern; 7 a figure that is equivalent to 6 is, with errors covered;

8 eine Fig., die äquivalent zu 7 ist, nachdem die Tischposition angepasst ist; 8th a figure that is equivalent to 7 is after the table position is adjusted;

9 eine Fig., die äquivalent zu 1 ist und die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 9 a figure that is equivalent to 1 and showing a second embodiment of the present invention;

10 eine Fig. für das zweite Ausführungsbeispiel, das äquivalent zu 3 ist; 10 a Fig. For the second embodiment, the equivalent to 3 is;

11 eine Fig., die äquivalent zu 1 ist und die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 11 a figure that is equivalent to 1 and showing a third embodiment of the present invention;

12 eine Fig. für das dritte Ausführungsbeispiel, die äquivalent zu 2 ist; 12 a Fig. For the third embodiment, which is equivalent to 2 is;

13 eine Fig. für das dritte Ausführungsbeispiel, die äquivalent zu 3 ist; 13 a Fig. For the third embodiment, which is equivalent to 3 is;

14 eine Fig., die äquivalent zu 1 ist und die ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 14 a figure that is equivalent to 1 and showing a fourth embodiment of the present invention;

15 eine Fig. für das vierte Ausführungsbeispiel, die äquivalent zu 2 ist; und 15 a Fig. For the fourth embodiment, which is equivalent to 2 is; and

16 eine Fig. für das vierte Ausführungsbeispiel, die äquivalent zu 3 ist. 16 a Fig. For the fourth embodiment, which is equivalent to 3 is.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

(ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)(FIRST EMBODIMENT)

Im Folgenden ist das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 8 erläutert.The following is the first embodiment of the present invention with reference to FIG 1 to 8th explained.

Zwei Führungsschienen 2 sind in einer lang geformten Basis 1 entlang einer Längsrichtung angeordnet. Die Führungsschienen 2 sind mit Schiebegliedern 3 ausgestattet, und ein Tisch 4 ist an den Schiebegliedern 3 fixiert.Two guide rails 2 are in a long shaped base 1 arranged along a longitudinal direction. The guide rails 2 are with sliding members 3 equipped, and a table 4 is at the sliding members 3 fixed.

Ein fixiertes Glied 6 eines Linearmotors 5 ist an der Basis 1 befestigt, und ein bewegbares Glied 7 des Linearmotors 5 ist an dem Tisch 4 befestigt, und durch eine Erregungssteuerung zu dem Linearmotor 5 bewegt sich das bewegbare Glied 7, d. h. der Tisch 4.A fixed member 6 a linear motor 5 is at the base 1 attached, and a movable member 7 of the linear motor 5 is at the table 4 attached, and by an excitation control to the linear motor 5 the movable member moves 7 ie the table 4 ,

Ein Roboter (nicht gezeigt) ist beispielsweise auf dem Tisch 4 angeordnet und durch eine Steuerung 8 (äquivalent zu einer Steuereinrichtung) getrieben.For example, a robot (not shown) is on the table 4 arranged and by a controller 8th (equivalent to a controller).

Die Steuerung 8 weist den Roboter an, ein Arbeitsstück zu greifen, indem der Roboter in dem Zustand gesteuert wird, bei dem der Tisch 4 bei einer vorbestimmten Zielposition gemäß einem gespeicherten Programm gestoppt wird.The control 8th instructs the robot to grab a workpiece by controlling the robot in the state where the table is 4 is stopped at a predetermined destination position according to a stored program.

Endoberflächenteile 9 sind an beiden Enden der Basis 1 fixiert, und die Endoberflächenteile 9 regeln einen Bereich einer Bewegung des Tisches 4.Endoberflächenteile 9 are at both ends of the base 1 fixed, and the final surface parts 9 govern a range of movement of the table 4 ,

Innenseiten der Endoberflächenteile 9 sind mit Gummipuffern 10 ausgestattet, und die Gummipuffer 10 schwächen einen Stoß zu der Zeit ab, zu der der Tisch 4 kollidiert.Insides of the end surface parts 9 are with rubber buffers 10 equipped, and the rubber buffers 10 weaken a push at the time the table is at stake 4 collided.

Nebenbei bemerkt besteht, wenn ein herkömmlicher Linearcodierer zum Erfassen einer aktuellen Position des Tisches 4 verwendet ist, ein Problem darin, dass derselbe nicht ohne Weiteres auf eine Änderung einer Messstrecke ansprechen kann, da die Messstrecke fixiert ist.Incidentally, if a conventional linear encoder for detecting a current position of the table 4 is a problem in that the same can not easily respond to a change in a measuring section, since the measuring section is fixed.

Als eine Einrichtung zum Erfassen der Position des Tisches 4 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daher die geradlinige Bewegung des Tisches 4 unter Verwendung einer Bewegungswandlungseinrichtung, die eine Zahnstange und ein Ritzel hat, in eine Drehbewegung gewandelt, und die Position des Tisches 4 wird durch Erfassen einer Drehposition der Drehbewegung durch einen Drehungscodierer erfasst.As a means for detecting the position of the table 4 in the present embodiment, therefore, the rectilinear movement of the table 4 using a motion conversion device having a rack and a pinion, converted into a rotary motion, and the position of the table 4 is detected by detecting a rotational position of the rotational movement by a rotary encoder.

Der Tisch 4 steht genauer gesagt von den Führungsschienen 2 zu der Seite vor, und ein Drehungscodierer 11 (äquivalent zu einer Erfassungseinrichtung) ist an einer Rückseite eines vorstehenden Teils des Tisches 4 fixiert.The table 4 is more accurate from the guide rails 2 to the page before, and a rotation encoder 11 (equivalent to a detection device) is on a rear side of a projecting part of the table 4 fixed.

Eine Zahnstange 12 (äquivalent zu der Bewegungswandlungseinrichtung) ist auf einer Seite der Basis 1 angeordnet, und ein Ritzel 13 (äquivalent zu der Bewegungswandlungseinrichtung), das an einer Drehungsachse des Drehungscodierers 11 fixiert ist, ist mit der Zahnstange 12 in Eingriff.A rack 12 (equivalent to the motion conversion device) is on one side of the base 1 arranged, and a pinion 13 (equivalent to the motion conversion device), which is on a rotation axis of the rotation encoder 11 is fixed with the rack 12 engaged.

In diesem Fall ist die Erfassung der geradlinigen Bewegung lediglich in einem begrenzten Umfang möglich, die Erfassung der Drehbewegung ist jedoch im Prinzip in einem unendlichen Umfang möglich; die Messstrecke der geradlinigen Bewegung kann ohne Weiteres in die Messstrecke der Drehbewegung gewandelt werden, selbst wenn die Messstrecke des Systems einer geradlinigen Bewegung theoretisch unendlich ist.In this case, the detection of the rectilinear motion is possible only to a limited extent, but the detection of the rotational movement is in principle possible to an infinite extent; the measurement path of the rectilinear motion can be easily converted into the measurement path of the rotational motion, even if the measurement path of the system of rectilinear motion is theoretically infinite.

Ein Erfassen der Position des Tisches 4 kann dadurch ohne Weiteres mit dem gleichen Aufbau wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, selbst wenn die Messstrecke lang ist.Detecting the position of the table 4 can be easily carried out with the same structure as in the present embodiment, even if the measuring distance is long.

Wenn andererseits eine maximale Geschwindigkeit 10 m/s und eine maximale Beschleunigung 15 g als eine Messfähigkeit durch ein System einer geradlinigen Bewegung benötigt werden, ist es so gebildet, dass die geradlinige Bewegung ohne ein Überschreiten einer maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehungscodierers 11, d. h. einer maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit, die zu der Zeit eines Wandelns der maximalen Geschwindigkeit bei dem System einer geradlinigen Bewegung in das Drehbewegungssystem verwendet wird, d. h. eine Eigenschaft, die ein Durchmesser des Ritzels 13 haben muss, in eine Drehbewegung gewandelt wird.On the other hand, when a maximum speed of 10 m / s and a maximum acceleration of 15 g are required as a measurement capability by a system of rectilinear motion, it is formed that the rectilinear motion without exceeding a maximum rotational speed of the rotary encoder 11 That is, a maximum rotational speed used at the time of converting the maximum speed in the system of rectilinear motion into the rotary motion system, that is, a characteristic that is a diameter of the pinion 13 must be converted into a rotary motion.

Da hier die maximale Geschwindigkeit am meisten zu dem Verkürzen der Steuerzeit beiträgt, wenn der Tisch 4 durch den Linearmotor 5 zu der Zielposition gesteuert wird, kann die Steuerzeit durch Bewegen des Tisches 4 mit der maximalen Geschwindigkeit, auf die der Drehungscodierer 11 ansprechen kann, verkürzt werden.Since here the maximum speed most contributes to the shortening of the control time when the table 4 through the linear motor 5 controlled to the target position, the control time can be adjusted by moving the table 4 with the maximum speed to which the rotary encoder 11 can be shortened.

Als ein Drehungscodierer 11 gibt es einen optischen Typ oder einen magnetischen Typ, und jeder derselben ist ein absoluter Typ, der ein Positionssignal ausgibt, das eine jeweilige absolute Drehposition zeigt, oder einen inkrementellen Typ, der das Positionssignal ausgibt, das eine relative Menge von Drehungen von einer Bezugsposition zeigt; jeder Typ kann verwendet sein.As a rotation encoder 11 There is an optical type or a magnetic type, and each of them is an absolute type outputting a position signal showing a respective absolute rotational position or an incremental type outputting the position signal showing a relative amount of rotations from a reference position ; each type can be used.

Wenn der Tisch bei der Zielposition gestoppt wird, erfasst die Steuerung 8 die aktuelle Position des Tisches 4 mit einem Positionssignal von dem Drehungscodierer 11 und steuert den Linearmotor 5, sodass die erfasste Tischposition die Zielposition wird.When the table is stopped at the target position, the controller detects 8th the current position of the table 4 with a position signal from the rotation encoder 11 and controls the linear motor 5 so that the detected table position becomes the target position.

Es ist andererseits notwendig, den Tisch 4 abhängig von der Einbauumgebung des Systems einer geradlinigen Bewegung oder den Spezifikationen, die für das System einer geradlinigen Bewegung erforderlich sind, zu modifizieren, und mit einem solchen Aufbau ist eine Bremse 14 (äquivalent zu einer Bremseneinrichtung) mit einem System einer geradlinigen Bewegung ausgestattet.On the other hand, it is necessary to set the table 4 depending on the installation environment of the system, to modify a linear motion or the specifications required for the system of rectilinear motion, and with such a construction is a brake 14 (equivalent to a brake device) equipped with a system of rectilinear motion.

In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Bremse 14 nachträglich so eingebaut werden kann, dass das System ohne Weiteres modifiziert werden kann. Wenn jedoch die Bremse 14 später befestigt wird, muss ein Ritzel 15 der Bremse 14 mit der Zahnstange 12, die mit dem Ritzel 13 des Drehungscodierers 11 in Eingriff ist, in Eingriff gebracht werden. Wenn daher die Eingriffsposition jedes Teils variiert, wird es schwierig, die Reproduzierbarkeit zu der Zeit eines Betriebs des Systems einer linearen Bewegung zu garantieren.In this case, it is desirable that the brake 14 can be retrofitted so that the system can be easily modified. However, if the brake 14 attached later, must have a pinion 15 the brake 14 with the rack 12 that with the pinion 13 of Drehungscodierers 11 is engaged to be engaged. Therefore, when the engagement position of each part varies, it becomes difficult to guarantee the reproducibility at the time of operation of the system of linear motion.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Eingriffspositionen so angeglichen, dass, wie in 2 gezeigt ist, die Zahnstange 12 und Augenmarkierungen 17 (äquivalent zu einer Positionierungseinrichtung), die in jedem Ritzel 13 und 15 vorgesehen sind, einander in einer Anfangsposition zugewandt sind, bei der Befestigungspositionen des Drehungscodierers 11 und der Bremse 14 mit einer hohen Präzession zu dem Tisch mit einem Positionierungsstift 16 (äquivalent zu einer Positionierungseinrichtung), wie in 3 gezeigt ist, positioniert sind.In the present embodiment, the engaging positions are adjusted so that, as in 2 shown is the rack 12 and eye marks 17 (equivalent to a positioning device) included in each pinion 13 and 15 are provided, facing each other in an initial position, in the mounting positions of the rotary encoder 11 and the brake 14 with a high precession to the table with a positioning pin 16 (equivalent to a positioning device), as in 3 is shown are positioned.

Diese Augenmarkierungen 17 zeigen Anfangspositionen von zu befestigenden Teilen. Die Position eines Befestigens des Drehungscodierers 11 an der Zahnstange 12 und die Position eines Befestigens der Bremse 14 an der Zahnstange 12 sind auf die Anfangspositionen eingestellt, sodass eine Reproduzierbarkeit eines Befestigens, die eine hohe Präzision beibehält, sichergestellt werden kann.These eye marks 17 show initial positions of parts to be fastened. The position of attaching the rotary encoder 11 at the rack 12 and the position of fixing the brake 14 at the rack 12 are set to the initial positions, so that a reproducibility of fixing that maintains high precision can be ensured.

Als ein Resultat eines Realisierens der Reproduzierbarkeit eines Befestigens, die eine im Vorhergehenden erwähnte hohe Präzision beibehält, ist nebenbei bemerkt die Position des Tisches 4 mit einer hohen Präzision mit einer Steuerung der Steuerung 8 steuerbar. Da es jedoch einen Totgang (Ruck) des Eingriffs der Zähne der Zahnstange 12 und des Ritzels 13 zu der Zeit gibt, zu der sich diese Zähne gegenseitig berühren, sind die reale Position des Tisches 4 (im Folgenden eine „reale Tischposition”), der durch den Totgang gestoppt wird, und die erfasste Position des Tisches 4 (im Folgenden eine „erfasste Tischposition”) nicht vollständig angeglichen, sodass der Totgang die Stoppgenauigkeit des Tisches 4 beeinflusst.Incidentally, as a result of realizing the reproducibility of a fastening which maintains a high precision mentioned above, the position of the table is 4 with a high precision with a control of the control 8th controllable. However, since there is a backlash (jerk) of the engagement of the teeth of the rack 12 and the pinion 13 at the time these teeth are touching each other are the real position of the table 4 (hereinafter a "real table position") stopped by the backlash and the detected position of the table 4 (hereinafter a "detected table position") is not fully aligned so that the backlash is the stopping accuracy of the table 4 affected.

Um die Situation zu lösen, dass die reale Tischposition und die erfasste Tischposition zu der Zeit, zu der der Tisch 4 wie erwähnt stoppt, nicht angeglichen sind, ist ein Zustandsbeobachter 18, der ein Positionssignal, das durch das Positionssignal von dem Drehungscodierer 11 ersetzt wird, ausgibt, durch ein Programm gebildet, und zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs verwendet die Steuerung 8 das Positionssignal von dem Zustandsbeobachter 18 und steuert den Linearmotor 5 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.To solve the situation that the real table position and the detected table position at the time to which the table 4 as mentioned stops, is not aligned, is a state observer 18 , which is a position signal generated by the position signal from the rotary encoder 11 is replaced by a program, and at the time of a deceleration operation, the controller uses 8th the position signal from the state observer 18 and controls the linear motor 5 in the present embodiment.

5 zeigt das Steuersystem, das den Zustandsbeobachter 18 verwendet. Die Steuerung 8 ist so gebildet, dass das Positionssignal, das bei einem Steuern des Linearmotors 5 verwendet ist, aus entweder dem Positionssignal von dem Drehungscodierer 11 oder dem Positionssignal von dem Zustandsbeobachter 18 auswählbar ist. 5 shows the control system that is the state observer 18 used. The control 8th is formed so that the position signal when controlling the linear motor 5 is used from either the position signal from the rotation encoder 11 or the position signal from the state observer 18 is selectable.

Wenn durch das Programm eine Zielposition gegeben ist, bewegt die Steuerung 8 den Tisch 4 durch Durchführen eines Beschleunigungsbetriebs, eines Betriebs eines konstanten Tempos und eines Verlangsamungsbetriebs in dieser Reihenfolge zu der Zielposition.If a target position is given by the program, the controller moves 8th the table 4 by performing an accelerating operation, a constant-speed operation, and a deceleration operation in this order to the target position.

Hier wird der Linearmotor 5, der ein gesteuertes Objekt ist, durch das Positionssignal von dem Drehungscodierer 11 zu der Zeit eines Beschleunigungsbetriebs und eines Betriebs eines konstanten Tempos rückkopplungsgesteuert.Here is the linear motor 5 which is a controlled object by the position signal from the rotation encoder 11 feedback-controlled at the time of acceleration operation and constant-speed operation.

Der Linearmotor 5 wird andererseits durch das Positionssignal von dem Zustandsbeobachter 18 statt von dem Drehungscodierer 11 zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs rückkopplungsgesteuert.The linear motor 5 on the other hand, by the position signal from the state observer 18 instead of the rotary encoder 11 feedback controlled at the time of a deceleration operation.

Eine Funktion des Zustandsbeobachters 18 ist im Folgenden erläutert.A function of the state observer 18 is explained below.

6 zeigt die Beziehung zwischen der erfassten Tischposition und der realen Tischposition. 6 shows the relationship between the detected table position and the real table position.

Der Tisch soll sich zu der Zeit eines Startens der Steuerung in einer Mitte des Totgangbereichs (im Folgenden ein „Tischmittenwert”) befinden.The table should be in the middle of the backlash range (hereinafter a "table center value") at the time of starting the control.

Da das Ritzel 13 an der Seite des Drehungscodierers 11 innerhalb eines Totgangbereichs in einem freien Zustand ist, wenn der Linearmotor 5 unter einer gestoppten Bedingung ist, kann erwogen werden, dass sich der Tisch 4 bei dem Tischmittenwert, der die Mitte des Totgangbereichs ist, befindet.Because the pinion 13 at the side of the rotary encoder 11 within a lost motion area in a free state when the linear motor 5 is under a stopped condition, it can be considered that the table 4 at the table center value, which is the middle of the backlash area.

Wenn die Steuerung 8 den Linearmotor 5 beschleunigt, um den Tisch 4 zu der Zielposition zu bewegen, berühren die Zähne des Ritzels 13, das in dem Drehungscodierer 11 vorgesehen ist, die Zähne der Zahnstange 11, nachdem sich der Tisch 4 von dem Tischmittenwert mit einer Hälfte von Mengen X eines Totgangs (d. h. X/2) bewegt; das Ritzel 13 dreht sich in dem Zustand, bei dem die Zähne des Ritzels 13 gegen eine Richtung der Bewegung, wie in 4 gezeigt ist, gedrückt werden.If the controller 8th the linear motor 5 accelerates to the table 4 to move to the target position, touching the teeth of the pinion 13 which is in the rotation coder 11 is provided, the teeth of the rack 11 after the table 4 from the table center value with one half of sets X of a backlash (ie, X / 2) moves; the pinion 13 turns in the state where the teeth of the pinion 13 against a direction of movement, as in 4 is shown pressed.

Der Zustand, bei dem die Zähne des Ritzels 13 gegen die Zähne der Zahnstange 13 in der Richtung der Bewegung gedrückt werden, wird somit während der Zeit eines Betriebs eines konstanten Tempos fortgesetzt, da es keinen Einfluss einer Beschleunigung/Verlangsamung gibt.The condition in which the teeth of the pinion 13 against the teeth of the rack 13 in the direction of movement is thus continued during the time of constant-speed operation since there is no influence of acceleration / deceleration.

Aus diesem Grund wird sich, wie in 6 gezeigt ist, die reale Tischposition lediglich X/2 fortbewegen, während die erfasste Tischposition fixiert ist.For this reason, as in 6 is shown, the real table position only X / 2 move while the detected table position is fixed.

Das heißt, als ein Resultat einer Positionslücke, die zu der Zeit, zu der die erste Beschleunigung ohne einen Einfluss einer Beschleunigung/Verlangsamung während der Zeit eines Betriebs eines konstanten Tempos beibehalten wird, aufgetreten ist, ist die erfasste Tischposition konstant, d. h. X/2 hinter der realen Tischposition. Der Zustandsbeobachter 18 überwacht zu der Zeit dieses beibehaltenen Zustands den Linearmotor 5, der als ein gesteuertes Objekt verwendet ist. That is, as a result of a position gap having occurred at the time when the first acceleration is maintained without an influence of acceleration / deceleration during the time of constant-speed operation, the detected table position is constant, ie, X / 2 behind the real table position. The state observer 18 monitors the linear motor at the time of this maintained state 5 which is used as a controlled object.

Selbst wenn ein Verlangsamungsbetrieb gestartet ist, werden, da der Drehungscodierer 11 versucht, den Drehungszustand zu der Zeit eines Betriebs eines konstanten Tempos aufgrund der Trägheit selbst während des Verlangsamungsbetriebszustands beizubehalten, und dem Abfall der Geschwindigkeit des Tisches 4 nicht folgen kann, wie es in 4 gezeigt ist, die Zähne des Ritzels 13 gegen die Zähne der Zahnstange 12 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung gedrückt.Even if a deceleration operation is started, since the rotation encoder 11 Attempts to maintain the rotation state at the time of constant-speed operation due to the inertia even during the deceleration operation state, and the fall of the speed of the table 4 can not follow, as is in 4 shown is the teeth of the pinion 13 against the teeth of the rack 12 pressed in a direction opposite to the direction of movement.

Aus diesem Grund wird sich, da die erfasste Tischposition lediglich von der realen Tischposition aufgrund der Totgangmenge X (eine in 6 gezeigte gestrichelte Linie) lediglich zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs verzögert ist, die Zielposition, die durch das Programm gegeben ist, lediglich eine Hälfte der Totgangmenge zu dem Tischmittenwert, der als eine Mittenposition des Totgangbereichs identifiziert ist, fortbewegen.For this reason, since the detected table position only from the real table position due to the backlash amount X (a in 6 shown broken line) is delayed only at the time of a deceleration operation, the target position given by the program, only a half of the backlash amount to the table center value, which is identified as a center position of the backlash range move.

Wenn daher der Betrieb eines konstanten Tempos der Start des Verlangsamungsbetriebs wird, berechnet der Zustandsbeobachter 18 Unterschiedsinformationen (eine lineare Funktion, die durch eine in 6 gezeigte dicke Linie gezeigt ist), die die entsprechende Beziehung zwischen den erfassten Tischpositionen unmittelbar vor einem Ende der Verlangsamung und der realen Tischposition zeigen.Therefore, when the operation of a constant pace becomes the start of the deceleration operation, the state observer computes 18 Difference information (a linear function represented by an in 6 shown thick line) showing the corresponding relationship between the detected table positions immediately before an end of the deceleration and the real table position.

Eine verbleibende Menge einer Bewegung Y von der erfassten Tischposition unmittelbar vor dem Starten des Verlangsamungsbetriebs, die durch die Unterschiedsinformationen angegeben ist, zu der Zielposition, die durch das Programm angegeben ist, wird zusätzlich berechnet.A remaining amount of movement Y from the detected table position immediately before the start of the deceleration operation indicated by the difference information to the target position indicated by the program is additionally calculated.

Da in diesem Fall ein Fehler X/2 in der Menge einer Bewegung Y umfasst ist, wird die Menge einer Bewegung zu einer wahren Zielposition durch Y-X/2 berechnet.In this case, since an error X / 2 is included in the amount of movement Y, the amount of movement to a true target position is calculated by Y-X / 2.

Der Zustandsbeobachter 18 gibt schließlich das Positionssignal, das der Menge einer Bewegung Y-X/2 entspricht, aus, wenn eine Verlangsamung startet.The state observer 18 Finally, the position signal corresponding to the amount of movement YX / 2 is output when a deceleration starts.

In diesem Fall wird das Positionssignal synchronisiert mit dem Steuersignal, das zu dem Linearmotor 5 von der Steuerung 8 zu der Zeit eines Startens des Verlangsamungsbetriebs ausgegeben wird, ausgegeben, sodass die Steuerung 8 den Verlangsamungsbetrieb nach einer gleichförmigen Bewegung stoßfrei durchführen kann.In this case, the position signal is synchronized with the control signal to the linear motor 5 from the controller 8th is output at the time of starting the deceleration operation, so that the controller 8th can smoothly perform the deceleration operation after a uniform movement.

Wenn die Verlangsamung gestartet wird, ersetzt die Steuerung 8 das Positionssignal, das durch den Betrieb eines konstanten Tempos verwendet ist, von dem Drehungscodierer 11 durch das von dem Zustandsbeobachter 18 einzugebende Positionssignal, und steuert den Linearmotor 5 rückkoppelnd basierend auf dem eingegebenen Positionssignal, sodass die erfasste Tischposition die Zielposition wird.When the slowdown is started, the controller replaces 8th the position signal used by the operation of a constant tempo from the rotation encoder 11 by that of the state observer 18 to be entered position signal, and controls the linear motor 5 feedback based on the input position signal such that the detected table position becomes the target position.

Der Tisch wird dadurch in dem Tischmittenwert, der die Mitte der Totgangbereiche ist, positioniert.The table is thereby positioned in the table center value, which is the center of the backlash areas.

Um die verbleibende Menge einer Bewegung Y-X/2 basierend auf den Unterschiedsinformationen, die durch die entsprechende Beziehung zwischen der erfassten Tischposition und der realen Tischposition, wie im Vorhergehenden erwähnt ist, angegeben sind, zu berechnen, wird nebenbei bemerkt die Genauigkeit der linearen Funktion, d. h. der Unterschiedsinformationen, sehr wichtig.Incidentally, in order to calculate the remaining amount of movement YX / 2 based on the difference information indicated by the corresponding relationship between the detected table position and the real table position as mentioned above, the accuracy of the linear function, i.e. , H. the difference information, very important.

Wenn jedoch die Verarbeitungsgenauigkeit einer Zahnstange 12 niedrig ist, wird für jeden Zahn der Zahnstange 12 ein Teilungsfehler erzeugt, und, wie es in 4 gezeigt ist, der Teilungsfehler für jeden Zahn der Zahnstange 12 wird sich bei der Bewegung des Tisches 4 ansammeln.However, if the processing accuracy of a rack 12 is low, for every tooth of the rack 12 generates a division error, and, as it is in 4 shown is the pitch error for each tooth of the rack 12 will be reflected in the movement of the table 4 accumulate.

Aus diesem Grund wird, wie in 7 gezeigt ist, die entsprechende Beziehung zwischen der erfassten Tischposition und der realen Tischposition keine lineare Funktion, der Wert, der von dem Drehungscodierer 11 aufgenommen wird, weist jedoch einen Fehler (der Fehler ist in 7 übertrieben dargestellt) auf.For this reason, as in 7 4, the corresponding relationship between the detected table position and the real table position is not a linear function, the value being that of the rotary encoder 11 but has an error (the error is in 7 exaggerated).

Da ferner der Informationsunterschied, den der Zustandsbeobachter 18 berechnet hat, ferner einen Fehler umfassen wird, wenn die Variation der Verarbeitungsgenauigkeit in der Zahnstange 12 ist, werden die verbleibende Menge einer Bewegung, die basierend auf dem Informationsunterschied berechnet wird, sowie die Genauigkeit des Positionssignals, das nach dem Starten der Verlangsamung ausgegeben wird, ebenfalls abfallen, und es besteht eine Möglichkeit, dass der Tisch 4 bei der Zielposition, die als der Tischmittenwert verwendet ist, nicht mit einer ausreichenden Genauigkeit gestoppt wird.Further, because the information difference that the state observer 18 Further, when the variation of the processing accuracy in the rack has been calculated, it will include an error 12 is, the remaining amount of movement calculated based on the information difference and the accuracy of the position signal output after starting the deceleration will also decrease, and there is a possibility that the table 4 at the target position used as the table center value is not stopped with a sufficient accuracy.

Wie in 7 gezeigt ist, wird daher der angepasste Wert gemäß der Position des Drehungscodierers 11 zu dem Zustandsbeobachter 18 gegeben. Der angepasste Wert wird basierend auf dem Wert, der von einem anderen sehr hoch präzisen Messinstrument erhalten wird, der ein wahrer Wert zu dem Positionssignal, das von dem Drehungscodierer 11 genommen wird, wird, erhalten.As in 7 is shown, therefore, the adjusted value according to the position of Drehungscodierers 11 to the state observer 18 given. The adjusted value is a true value to the position signal received from the rotary encoder based on the value obtained from another very high precision meter 11 is taken, received.

Durch Geben eines solchen angepassten Werts zu dem Zustandsbeobachter 18 werden die Unterschiedsinformationen, die durch den Zustandsbeobachter 18 berechnet werden, ein wahrer Wert einer linearen Funktion, und, wie in 8 gezeigt ist, die Unterschiedsinformationen und der Tischmittenwert werden genau parallel.By giving such a fitted value to the state observer 18 will be the difference information provided by the state observer 18 be calculated, a true value of a linear function, and, as in 8th The difference information and the table center value will be exactly parallel.

Die verbleibende Menge einer Bewegung, die basierend auf dem Informationsunterschied berechnet wird, sowie die Genauigkeit des Positionssignals, das der Zustandsbeobachter 18 ausgibt, könnten dadurch gesteigert werden. Der Tisch 4 kann somit bei der Zielposition, die als der Tischmittenwert verwendet ist, mit einer ausreichenden Genauigkeit gestoppt werden.The remaining amount of movement, which is calculated based on the information difference, as well as the accuracy of the position signal that the state observer 18 could be increased by this. The table 4 Thus, at the target position used as the table center value, it can be stopped with sufficient accuracy.

Diese Anpassung kann wenn benötigt (gemäß beispielsweise einem Verschleiß einer Zahnstange und eines Ritzels) angewendet werden, sodass eine bessere Genauigkeit beibehalten werden kann. Ein Erhöhen des Grads der Funktion kann ferner die Genauigkeit erhöhen.This adjustment can be applied as needed (in accordance with, for example, wear of a rack and pinion) so that better accuracy can be maintained. Increasing the degree of the function may further increase the accuracy.

Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel wird, da die geradlinige Bewegung des Tisches 4, der durch den Linearmotor 5 bewegt wird, durch die Zahnstange 12 und das Ritzel 13 in eine Drehbewegung gewandelt wird, die Erfassung der geradlinigen Bewegung ein begrenzter Umfang, während die Erfassung der Drehbewegung ein unbegrenzter Umfang wird.According to such an embodiment, since the rectilinear movement of the table 4 that by the linear motor 5 is moved through the rack 12 and the pinion 13 is converted into a rotational movement, the detection of the rectilinear motion of a limited extent, while the detection of the rotational movement becomes an unlimited scope.

Die Messstrecke der geradlinigen Bewegung kann somit ohne Weiteres in die Messstrecke der Drehbewegung gewandelt werden, selbst wenn die Messstrecke des Systems einer geradlinigen Bewegung theoretisch unendlich ist.The measuring path of the rectilinear motion can thus be easily converted into the measuring path of the rotational movement, even if the measuring path of the system of a rectilinear motion is theoretically infinite.

Die Bewegungswandlungseinrichtung, die aus der Zahnstange 12 und dem Ritzel 13 aufgebaut ist, wandelt das System einer geradlinigen Bewegung in ein Drehbewegungssystem, sodass die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit beim Wandeln der maximalen Geschwindigkeit, die durch die geradlinige Bewegung benötigt wird, in das Drehbewegungssystem die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehungscodierers 11 nicht überschreiten kann.The motion conversion device, which is out of the rack 12 and the pinion 13 is constructed, the system converts a rectilinear motion into a rotary motion system such that the maximum rotational speed when converting the maximum velocity required by the rectilinear motion into the rotational motion system is the maximum rotational speed of the rotary encoder 11 can not exceed.

Der Linearmotor 5 kann daher durch eine Erregung bei der maximalen Geschwindigkeit, die die Zeit verbessert, um den Tisch 4 zu der Zielposition zu steuern, und somit die Steuerzeit zu der Zielposition verkürzt, gesteuert werden.The linear motor 5 can therefore by an excitement at the maximum speed, which improves the time to the table 4 to control the target position, and thus shorten the control time to the target position.

Da ferner der Tisch 4 veranlasst wird, bei der Zielposition, die als der Tischmittenwert verwendet ist, zu stoppen, indem das Positionssignal zu der Zielposition durch den Zustandsbeobachter 18 nach dem Starten der Verlangsamung ausgegeben wird, und der Linearmotor 5 basierend auf dem Positionssignal von dem Zustandsbeobachter 18 rückkopplungsgesteuert wird, kann die Genauigkeit der Tischstoppposition gesteigert werden.Further, the table 4 is caused to stop at the target position used as the table center value by the position signal to the target position by the state observer 18 is output after starting the deceleration, and the linear motor 5 based on the position signal from the state observer 18 feedback controlled, the accuracy of the table stop position can be increased.

Wenn die Bremse 14 ferner in dem System nachträglich eingebaut wird, kann, da der Positionierungsstift 16 und die Augenmarkierung 17 eine Mühelosigkeit eines Zusammenbaus sicherstellen, die Betriebsvariation für jedes System verhindert werden.When the brake 14 Furthermore, in the system retrofitted, since the positioning pin 16 and the eye mark 17 ensure an ease of assembly, which prevents operation variation for every system.

(ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)SECOND EMBODIMENT

Die gleichen Bezugsziffern sind als Nächstes den gleichen Teilen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gegeben, und eine Erläuterung ist weggelassen, um das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 und 10 zu erläutern.The same reference numerals are given next to the same parts as in the first embodiment, and an explanation is omitted to the second embodiment of the present invention with reference to 9 and 10 to explain.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind der Drehungscodierer 11 und die Bremse 14 auf der gleichen Achse angeordnet.In this second embodiment, the rotation encoder 11 and the brake 14 arranged on the same axis.

Ein L-förmiges Trägerlied 21 wird an dem Ende des Tisches 4 befestigt, nachdem dasselbe mit einer ausreichenden Genauigkeit durch eine Rechtwinkelpositionierungsführung 22 (äquivalent zu einer Positionierungseinrichtung) positioniert wurde, und der Tisch 4 und das Trägerglied 21 sind einander mit einer ausreichenden Genauigkeit parallel zugewandt.An L-shaped carrier song 21 will be at the end of the table 4 after having secured it with sufficient accuracy by a right angle positioning guide 22 (equivalent to a positioning device) has been positioned, and the table 4 and the carrier member 21 are facing each other with sufficient accuracy in parallel.

Der Drehungscodierer 11 ist durch die Positionierungsstifte 16 mit einer ausreichenden Genauigkeit an dem Tisch 4 befestigt, und die Bremse 14 ist durch die Positionierungsstifte 16 mit einer ausreichenden Genauigkeit an dem Trägerglied 21 befestigt.The rotation coder 11 is through the positioning pins 16 with a sufficient accuracy at the table 4 attached, and the brake 14 is through the positioning pins 16 with a sufficient accuracy on the support member 21 attached.

Der Drehungscodierer 11 und die Bremse 14 sind auf der gleichen Achse mit einer ausreichenden Genauigkeit durch Befestigen des Trägerglieds 21 an dem Tisch 4 durch die Rechtwinkelpositionierungsführung 22, Befestigen des Drehungscodierers 11 an dem Tisch 4 durch den Positionierungsstift 16 und Befestigen der Bremse 14 an dem Trägerglied 21 durch den Positionierungsstift 16 angeordnet.The rotation coder 11 and the brake 14 are on the same axis with sufficient accuracy by attaching the support member 21 at the table 4 through the right angle positioning guide 22 , Attaching the rotary encoder 11 at the table 4 through the positioning pin 16 and securing the brake 14 on the support member 21 through the positioning pin 16 arranged.

Die Ritzel 13 und 15 sind an der Achse des Drehungscodierers 11 bzw. der Bremse 14 befestigt, und jene Ritzel 13 und 14 sind mit der Zahnstange 12, die an dem Tisch 4 befestigt ist, in Eingriff.The pinions 13 and 15 are at the axis of the rotary encoder 11 or the brake 14 attached, and those pinions 13 and 14 are with the rack 12 at the table 4 is attached, engaged.

In diesem Fall kann, wie in 9 gezeigt ist, da die Position eines Befestigens des Drehungscodierers 11 an der Zahnstange 11 und die Position eines Befestigens der Bremse 14 an der Zahnstange 12 auf die Anfangspositionen durch die Augenmarkierung 17, die in jedem Ritzel 13 und 15 und einer Zahnstange 12 vorgesehen ist, eingestellt sind, eine Reproduzierbarkeit eines Befestigens, die eine hohe Präzision beibehält, sichergestellt werden. In this case, as in 9 is shown as the position of attaching the rotary encoder 11 at the rack 11 and the position of fixing the brake 14 at the rack 12 to the initial positions through the eye mark 17 that in every pinion 13 and 15 and a rack 12 is provided, a reproducibility of a fastening, which maintains a high precision can be ensured.

Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann, da die Bremse 14, die sich in einer Richtung eines Bewegens des Tisches 4 bei dem ersten Ausführungsbeispiel befindet, auf der gleichen Achse mit dem Drehungscodierer 11, der die gleiche Funktion und den Effekt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erlangt, gebildet ist, eine Miniaturisierung des gesamten Systems erreicht werden sowie eine Erweiterung des Bereichs eines Bewegens des Tisches 4 angestrebt werden.According to such an embodiment, since the brake 14 moving in a direction of moving the table 4 in the first embodiment, on the same axis with the rotation encoder 11 which achieves the same function and effect as in the first embodiment, achieves miniaturization of the whole system, and extension of the area of moving the table 4 to be sought.

(DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)(THIRD EMBODIMENT)

Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf 11–13 erläutert.The third embodiment of the present invention is described with reference to FIG 11 - 13 explained.

Das dritte Ausführungsbeispiel bildet die Bewegungswandlungseinrichtung aus einer Mutter und einer Kugelumlaufspindel.The third embodiment forms the motion converting means of a nut and a ball screw.

Eine Mutter 32 ist durch ein Fixierungswerkzeug 31 (das lediglich in 13 gezeigt ist) an dem Tisch 4 fixiert, und eine Kugelumlaufspindel 33 dreht sich mit einer Bewegung der Mutter 32.A mother 32 is through a fixation tool 31 (that only in 13 shown) at the table 4 fixed, and a ball screw 33 turns with a movement of the mother 32 ,

Der Drehungscodierer 11 ist auf einer Seite eines Endes der Kugelumlaufspindel 33 angeordnet, und die Bremse 14 ist in einer anderen Seite angeordnet. Dieselbe ist so gebildet, dass die Drehung der Kugelumlaufspindel 33 zu dem Drehungscodierer 11 und der Bremse 14 übertragen wird.The rotation coder 11 is on one side of one end of the ball screw 33 arranged, and the brake 14 is arranged in a different side. The same is formed so that the rotation of the ball screw 33 to the rotation encoder 11 and the brake 14 is transmitted.

In diesem Fall kann, wie in 12 gezeigt ist, da sowohl die Position eines Befestigens des Drehungscodierers 11 an der Kugelumlaufspindel 33 und die Position eines Befestigens der Bremse 14 an der Kugelumlaufspindel 33 als auch die Befestigungsposition des Tisches 4 an dem Linearmotor 5 auf die Anfangspositionen durch die Augenmarkierungen 17 eingestellt sind, die Reproduzierbarkeit eines Befestigens, die eine hohe Präzision beibehält, durch Angleichen von allen Augenmarkierungen 17 sichergestellt werden.In this case, as in 12 shown as both the position of attaching the rotary encoder 11 at the ball screw 33 and the position of fixing the brake 14 at the ball screw 33 as well as the attachment position of the table 4 on the linear motor 5 to the initial positions through the eye markings 17 Adjust the reproducibility of a fastening maintaining a high precision by aligning all the eye markers 17 be ensured.

Ein Fensterabschnitt 34 ist in dem Tisch 4 gebildet, und durch den Fensterabschnitt 34 schauend kann man die Augenmarkierung 17, die auf dem fixierten Glied 6 des Linearmotors 5 vorgesehen ist, prüfen.A window section 34 is in the table 4 formed, and through the window section 34 looking you can see the eye mark 17 on the frozen limb 6 of the linear motor 5 is provided, check.

Obwohl ein Totgang bei der Bewegungswandlungseinrichtung, die eine solche Mutter 32 und eine solche Kugelumlaufspindel 33 aufweist, existiert, kann der Tisch 4 zu der Zielposition, die als der Tischmittenwert verwendet ist, unter Verwendung des Zustandsbeobachters 18 durch ein Rückkopplungssteuern des Linearmotors 5 basierend auf dem Positionssignal, das durch den Zustandsbeobachter 18 zu der Zeit eines Verlangsamungsbetriebs wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgegeben wird, gestoppt werden.Although a backlash in the motion conversion device, such a nut 32 and such a ball screw 33 has, exists, the table can 4 to the target location used as the table center value, using the state observer 18 by a feedback control of the linear motor 5 based on the position signal generated by the state observer 18 is output at the time of a deceleration operation as in the first embodiment.

Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann, da der Bereich eines Bewegens des Tisches 4, d. h. die Messstrecke des Linearmotors 5, auf die Länge der Kugelumlaufspindel 33 zusammen mit dem gleichen Effekt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel begrenzt ist, der Bereich eines Bewegens des Tisches 4 begrenzt werden, ohne eine spezielle Einrichtung, wie die Endoberflächenteile 9, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert sind, zu verwenden.According to such an embodiment, since the area of moving the table 4 ie the measuring path of the linear motor 5 , on the length of the ball screw 33 is limited with the same effect as in the first embodiment, the range of moving the table 4 be limited without a special device, such as the final surface parts 9 to be explained in the first embodiment.

(VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)(FOURTH EMBODIMENT)

Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist als Nächstes unter Bezugsnahme auf 14–16 erläutert.The fourth embodiment of the present invention is next referred to with reference to FIG 14 - 16 explained.

Dieses vierte Ausführungsbeispiel bildet die Bewegungswandlungseinrichtung aus einem Zeitsteuerungsriemen bzw. Steuerriemen und Riemenscheiben.This fourth embodiment forms the motion converting means from a timing belt and pulleys.

Ein Steuerriemen 42 ist durch ein Fixierungswerkzeug 41 (das lediglich in 16 gezeigt ist) an dem Tisch 4 fixiert, und zwei Riemenscheiben 43 und 44 tragen den Steuerriemen. Die Riemenscheiben 43 und 44 drehen sich mit einer Bewegung des Steuerriemens 42.A timing belt 42 is through a fixation tool 41 (that only in 16 shown) at the table 4 fixed, and two pulleys 43 and 44 wear the timing belt. The pulleys 43 and 44 rotate with a movement of the timing belt 42 ,

Der Drehungscodierer 11 ist an einer Riemenscheibe 43 befestigt, und die Bremse 14 ist an der anderen Riemenscheibe 44 befestigt.The rotation coder 11 is on a pulley 43 attached, and the brake 14 is on the other pulley 44 attached.

In diesem Fall ist die Riemenscheibe 44, die der Bremse 14 entspricht, permanent angeordnet und kann die Mühelosigkeit eines Zusammenbaus, der durch Befestigen der Bremse 14 an der Riemenscheibe, wo die Augenmarkierungen 17 der Bremse 14 und die Augenmarkierungen 17 der Riemenscheiben 43 und 44 angeglichen sind, wenn es für die Bremse 14 nötig ist, eine hohe Präzision beibehält, sicherstellen.In this case, the pulley 44 that the brake 14 Corresponds to, permanently arranged and can the ease of assembly, by attaching the brake 14 at the pulley, where the eye marks 17 the brake 14 and the eye marks 17 the pulleys 43 and 44 are adjusted when it is for the brake 14 necessary, maintaining a high precision, make sure.

Mit einem solchen Aufbau kann, obwohl der Totgang durch einen Ruck zwischen dem Steuerriemen 42 und den Riemenscheiben 43 und 44 oder eine elastische Verformung des Steuerriemens 42 verursacht werden kann, durch Verwenden des Zustandsbeobachters 18 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Einfluss des Totgangs eliminiert werden, und der Tisch 4 kann bei der Zielposition, die als der Tischmittenwert dient, mit einer hohen Präzision gestoppt werden.With such a structure can, although the backlash by a jerk between the timing belt 42 and the pulleys 43 and 44 or elastic deformation of the timing belt 42 can be caused by using the state observer 18 as in the first embodiment, the influence of the backlash are eliminated, and the table 4 can be stopped with high precision at the target position serving as the table center value.

Gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel kann, da der Bereich eines Bewegens des Tisches 4, d. h. die Messstrecke des Linearmotors 5, auf die untere Hälfte der Länge des Steuerriemens zusammen mit dem gleichen Effekt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel begrenzt ist, der Bereich eines Bewegens des Tisches ohne Verwenden einer speziellen Einrichtung begrenzt werden.According to such an embodiment, since the area of moving the table 4 ie the measuring path of the linear motor 5 is limited to the lower half of the length of the timing belt together with the same effect as in the first embodiment, the range of moving the table are limited without using any special means.

Die vorliegende Erfindung kann wie folgt, ohne auf die im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispiele begrenzt zu sein, modifiziert oder erweitert sein.The present invention may be modified or extended as follows without being limited to the above-mentioned embodiments.

Als eine Einrichtung zum Wandeln einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung können andere Einrichtungen als die Zahnstange 12 und das Ritzel 13, die Mutter 32 und die Kugelumlaufspindel 33 und der Steuerriemen 42 und die Riemenscheibe 43 und 44 verwendet sein.As a means for converting a rectilinear motion into a rotary motion, means other than the rack may be used 12 and the pinion 13 , the mother 32 and the ball screw 33 and the timing belt 42 and the pulley 43 and 44 be used.

Die Zahnstange 12 kann an dem Tisch 4 befestigt sein, während der Drehungscodierer 11 an der fixierten Seite befestigt sein kann.The rack 12 can at the table 4 be attached while the rotation encoder 11 can be attached to the fixed side.

Für den Aufbau eines koaxialen Anordnens der Bremse 14 an dem Drehungscodierer 11 kann die Bremse 14 an dem Rücken des Drehungscodierers 11 befestigt sein, und die Achse der Bremse 14 kann mit der Achse des Drehungscodierers 11 verbunden sein.For the construction of a coaxial arrangement of the brake 14 at the rotation coder 11 can the brake 14 at the back of the rotary encoder 11 be attached, and the axis of the brake 14 can with the axis of the rotary encoder 11 be connected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2009-63437 [0002]

Claims

Linear motor position sensing system, comprising: a linear motor ( 5 ); a table ( 4 ), which according to an operation of the linear motor ( 5 ) is moved with a rectilinear motion; a motion conversion device ( 12 . 13 ; 32 . 33 ; 42 . 43 . 44 ), which determines the rectilinear movement of the table ( 4 ) converts into a rotational movement; a detection device ( 11 ) caused by the rotational movement caused by the motion conversion device ( 12 . 13 ; 32 . 33 ; 42 . 43 . 44 ), is rotated, and outputs a rotational position or a quantity of rotation; and a control device ( 8th ), which determines the position of the table ( 4 ) by a detection signal from the detection device ( 11 ) and the linear motor ( 5 ) is controlled by an excitation so that a detected table position becomes a target position, characterized in that the motion conversion device ( 12 . 13 ; 32 . 33 ; 42 . 43 . 44 ) converts a system of rectilinear motion into a rotational motion system such that a maximum revolution speed, which converts a maximum speed required by the rectilinear motion, into the rotational motion system, a maximum revolution speed of the detection device ( 11 ) does not exceed.

The linear motor position detecting system according to claim 1, wherein the linear motor position detecting system further comprises a state observer ( 18 ), wherein the state observer ( 18 ) Calculates difference information representing a difference between a real table position and a detected table position as an amount of backlash at the time of constant-speed operation of the linear motor ( 5 ), a remaining amount of movement from the detected table position immediately before starting a deceleration operation indicated by the difference information to the target position at the time of starting the deceleration operation calculates the amount of movement to the target position serving as a center position a lost motion range is calculated by subtracting one half of the amount of backlash from the remaining amount of movement, and outputting the detection signal equivalent to the amount of movement in question, the control device (FIG. 8th ) the position of the table ( 4 ) by using the detection signal from the state observer ( 18 ) to detect the detection signal from the detection device ( 11 ) at the time of a deceleration operation, and the linear motor ( 5 ) is controlled by excitation so that the detected table position becomes the target position.

A linear motor position detecting system according to claim 1 or 2, wherein said linear motor position detecting system further comprises a brake device (12). 14 ), which can be retrofitted in a system and to the linear motor ( 5 ) a stop force corresponding to a command from the control device ( 8th ), and a positioning device ( 16 . 17 ), which allows a position of retrofitting of the brake device ( 14 ) is set in the system by a mechanical and / or visual device as an initial position.

A linear motor position detecting system according to claim 1, wherein said movement converting means is a rack (10). 12 ) and a pinion ( 13 ) is formed.

A linear motor position sensing system according to claim 1, wherein said motion converting means is a nut (10). 32 ) and a ball screw ( 33 ) is formed.

A linear motor position detecting system according to claim 1, wherein said movement converting means is composed of a timing belt (10). 42 ) and pulleys ( 43 . 44 ) is formed.