JP2003244929A

JP2003244929A - リニアモータ

Info

Publication number: JP2003244929A
Application number: JP2002040107A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hara; 憲二原
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】可動子のストロークが異常に長いリニアモ−タ
を半導体製造装置に適用する場合に、イナーシャが小さ
くて高速動作に適し、制御性が良く、小型化が可能なリ
ニアモータを提供する。【解決手段】永久磁石を設けた可動子１と、移動磁界を
発生させるコイル１０を設けた固定子２とより構成され
るリニアモータであって、固定子２はその長手方向に向
かって単位当たりの長さに分割された複数のモジュール
２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚを連結したもので構成
され、モータの位置制御を行うためのサーボドライブ装
置を介して上位コントローラから当該該各々のモジュー
ルに指令を送ることにより、可動子１を連続して走行位
置決めさせるようにした。また、分割されたモジュール
２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚは、サーボドライブ制
御装置９を一体化したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば半導体製造装
置あるいは工作機械などのＦＡ用搬送装置に用いられる
長尺のリニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば半導体製造装置あるいは工
作機械などのＦＡ用搬送装置に用いられる長尺のリニア
モータは、図４のようになっている。図４は従来のリニ
アモータの側面図である。図４において、２１は可動
子、２２は固定子、２３はセンサー、２４はリニアスケ
ールのスケール部、２５はケーブルホースである。リニ
アモータは通常、可動子２１に図示しないコイルを有し
た電機子を配置し、固定子２２に図示しない永久磁石を
配置している。また、当該コイル（不図示）のリード線
は給電用のケーブルホース２５等に内挿した電線と結線
すると共に図示しないサーボドライブ装置と接続してい
た。このような構成において、リニアモータはセンサー
２３によって、スケール部２４から可動子２１の現在位
置を示すセンサー信号を読み取り、位置指令と現在位置
の信号によってサーボドライブ装置（不図示）で電流指
令を演算し、サーボドライブ装置から制御された電流
を、ケーブルホース２５を介して可動子２１に送り、可
動子２１を動作させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、例えば
リニアモータの長ストローク化の用途に応じて固定子２
２の長さを異常に長くすると、可動子２１に取り付けた
ケーブルホース２５の長さも長くなる。そのため、リニ
アモータの可動子２１はケーブルホースを引きずって動
くため、可動子２１に作用するイナーシャが大きく、高
速動作には適さない、制御性能に悪影響を与えるという
問題があった。また、可動子２１にコイルを有したもの
では、イナーシャの問題を解決するためにケーブルホー
ス２５に替えてレールや摺動子などを用いた給電方式を
考慮せねばならない。しかしながら、これらの給電方式
はシステム全体が大きくなると共に、塵埃が発生すると
いう問題があり半導体製造装置には不向きであった。本
発明は、上記問題を解決するためになされたものであ
り、可動子のストロークが異常に長いリニアモ−タを半
導体製造装置に適用する場合に、イナーシャが小さくて
高速動作に適し、制御性が良く、小型化が可能なリニア
モータを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項１記載の本発明は、リニアスケールのスケー
ル部と永久磁石を設けた可動子と、前記スケール部を読
みとるセンサーと前記永久磁石に対して移動磁界を発生
させるコイルを設けた固定子とより構成されるリニアモ
ータであって、前記固定子はその長手方向に向かって単
位当たりの長さに分割された複数のモジュールを連結し
たもので構成され、モータの位置制御を行うためのサー
ボドライブ装置を介して上位コントローラから当該該各
々のモジュールに指令を送ることにより、前記可動子を
連続して走行位置決めさせるようにしたものである。

【０００５】請求項２の本発明は、請求項１記載のリニ
アモータにおいて、前記固定子を構成する分割されたモ
ジュールは、前記サーボドライブ制御装置を一体化した
ものである。

【０００６】請求項３の本発明は、請求項１または２に
記載のリニアモータにおいて、前記モジュ―ルは、前記
センサーがカウントしたカウンターデータに予め前記サ
ーボドライブ装置に備えられたメモリーに書かれたバイ
アス値をこれに重畳して得られる現在値データとして、
上位のコントローラに送信する機能を有するものであ
る。

【０００７】請求項４の本発明は、請求項１または２に
記載のリニアモータにおいて、前記固定子に、前記セン
サーを具備しない、且つ、前記可動子が常に通過するだ
けのモジュールを少なくとも１つ設け、単なるセンサー
レスベクトル制御を行うようにしたものである。

【０００８】請求項５の本発明は、請求項１または２に
記載のリニアモータにおいて、前記スケール部に、原点
信号となるＣ相の位置にＩＤ信号を付して差異を持た
せ、この情報を読みとることで可動子の識別を行うよう
にしたものである。

【０００９】請求項６の本発明は、請求項１または２に
記載のリニアモータにおいて、前記モジュールは、前記
センサーを当該モジュールに取り付けた時に測定して得
られるセンサーの位置、電気角のずれを記憶させる手段
を有するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施例を示すリニアモー
タの側面図、図２は。リニアモータのサーボドライブ装
置に設けられた位置検出読み取り用インターフェイス回
路の構成図である。

【００１１】図1において、１は可動子、２は固定子、
２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚはモジュール、３はセ
ンサー、４はスケール部、９はサーボドライブ装置、１
０はコイルである。

【００１２】本発明の特徴は以下のとおりである。すな
わち、リニアスケールのスケール部４と図示しない永久
磁石を設けた可動子１と、スケール部４を読みとるセン
サー３と永久磁石（不図示）に対して移動磁界を発生さ
せるコイル１０を設けた固定子２とより構成されるリニ
アモータであって、固定子２はその長手方向に向かって
単位当たりの長さに分割された複数のモジュール２ａ，
２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚを連結したもので構成され、
モータの位置制御を行うためのサーボドライブ装置９を
介して上位コントローラから当該該各々のモジュールに
指令を送ることにより、可動子１を連続して走行位置決
めさせるようにした点である。

【００１３】また、固定子２を構成する分割されたモジ
ュール２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚは、サーボドラ
イブ制御装置９を一体化したものである。

【００１４】また、モジュ―ル２ａ，２ｂ、…２ｘ，２
ｙ、２ｚは、センサー３がカウントしたカウンターデー
タに予めサーボドライブ装置９に備えられたメモリーに
書かれたバイアス値を重畳して得られる現在値データを
上位のコントローラに送信する機能を有するものであ
る。

【００１５】また、スケール部４に、原点信号となるＣ
相４ａの位置にＩＤ信号４ｂを付して差異を持たせ、こ
の情報を読みとることで可動子１の識別を行うようにし
たものである。

【００１６】次に動作について説明する。上記の構成に
おいて、固定子２の各モジュール２ａ，２ｂ、…２ｘ，
２ｙ、２ｚは各々サーボドライブ装置９、若しくはイン
バータで構成されネットワーク対応の物となり、上位コ
ントローラでの指令で動く。

【００１７】図１において、各モジュール２ａ，２ｂ、
…２ｘ，２ｙ、２ｚに取り付けられたセンサー３の位置
に、可動子１に取り付けられたスケール部４が移動する
と、光学式のもので有れば光量が低下することで可動子
１の位置を検知することができ、図２に示すようにこの
情報と最初のＣ相４ａの原点信号でカウンター６のデー
タをラッチ回路７によりラッチし、このデータをカウン
ター６のデータから減ずることでＣ相４ａからの正確な
位置を求めることが可能になる。なお、このラッチ回路
７はスケール部４がセンサー３の位置から外れ、再度Ｃ
相４ａが来るまで変化しない。

【００１８】ここで、図２において、センサー３が検出
したＡ，Ｂ相の信号は微分回路５によりカウンター６を
駆動できる信号となる。そして、このカウンター６の読
み出しデータは固定子２における可動子１の位置で有る
ので、各モジュールは上記のセンサー３がカウントした
カウンターデータに、予め計測して求められ、図示しな
いメモリーに書き込まれたバイアス値をこれに重畳しこ
れを上位コントローラ（不図示）に送信することで、連
続したデータとして扱うことができる。

【００１９】更に、図１のスケール部４にはＣ相４ａの
位置にＩＤ信号４ｂを設けておくと、図２ではＣ相のセ
ンサーが読み込んだ信号をＡ相をクロックとしてシフト
レジスター８に取り込みＭＳＢが１になるとクロックを
停止させデータを読むことができる、ここで、このデー
タはスケール部４から外れるとクリアされる。この様な
構成を持ったサーボの各々はネットワークで上位のコン
トローラ（不図示）に接続され、ここの指令で同期を取
り制御される、

【００２０】したがって、本発明に係る永久磁石を設け
た可動子１と、コイル１０を設けた固定子２とより構成
されるリニアモータにおいて、固定子２を長手方向に向
かって単位当たりの長さに分割された複数のモジュール
２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚを組み合わせて連結し
たものとして構成したので、可動子１のストロークが異
常に長いリニアモ−タを半導体製造装置に適用する場合
に、あたかも１つの長尺のリニアモータ固定子の様にし
て組み上げることができる。そして、従来のように可動
子がケーブルホースを引きずって動くことはなくなるこ
とから、可動子１に作用するイナーシャが小さくてす
み、高速動作には有利なリニアモータを提供することが
できる。また、本リニアモータはレールや摺動子などを
用いた給電方式を考慮する必要もないので、システム全
体が大型化することはんく、塵埃発生の心配もないこと
から、信頼性の高いリニアモータを提供することができ
る。

【００２１】また、固定子２を構成する分割されたモジ
ュール２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚにモータの位置
制御を行うサーボドライブ装置９を一体化したので、リ
ニアモータシステム全体の省スペース化並びに小型化を
図ることができる。

【００２２】また、モジュ―ル２ａ，２ｂ、…２ｘ，２
ｙ、２ｚは、センサー３がカウントしたカウンターデー
タに予めサーボドライブ装置９に備えられたメモリーに
書かれたバイアス値を重畳して得られる現在値データを
上位のコントローに送信する機能を有したので、リアル
タイムに連続したデータを得ることができ、リアルタイ
ム性が保証されるリニアモータの位置制御装置としても
有効である。

【００２３】また、スケール部４に原点信号となるＣ相
４ａの位置にＩＤ信号４ｂを付して差異を持たせ、この
情報を読みとることで可動子の識別を行うようにしたの
で、可動子１の制御を容易に行うことができる。

【００２４】次に第２の実施例について説明する図３は
本発明の第2の実施例を示すリニアモータの側面図であ
る。なお、コイルおよびサーボドライブ装置の図示は省
略している。第２の実施例が第１の実施例と異なる点
は、固定子２を構成する各モジュールにセンサー３を設
ける構成に替えて、固定子２において、単に可動子１が
通過する部分、いわゆるセンサーを持たないモジュール
２ｗを設ける構成にした点である。このようにすると、
センサーレスベクトル制御によるインバータ構成のモジ
ュールとしてシステムのコストを下げることができる。
よって、サーボドライブで構成されるモジュールは位置
情報と可動子のＩＤを読みとることができる。

【００２５】なお、本実施例に係る固定子は、複数のモ
ジュールを組み合わせて長尺のものを製作する必要性が
あることから、組み付け時の精度が問題となり、これら
の問題は運動制度、制御動作に影響を与えることにな
る。そこで、センサーを当該モジュールに取り付けた時
に、モジュールにおけるセンサーの位置、電気角のずれ
を事前に測定し、これらの側定値を記憶する手段をサー
ボドライブ装置９に設けるようにしても良い。このよう
にすると、相互のモジュールの取り付け誤差とかは事前
の計測でモジュール内部に記憶されるため、分割された
固定子を組み合わせて容易に長尺のリニアモータを構成
することができ、リニアモータの運動精度を向上させ、
滑らかな制御を行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば、以
下の効果がある。（１）本発明に係る永久磁石を設けた可動子と、コイル
を設けた固定子とより構成されるリニアモータにおい
て、固定子を長手方向に向かって単位当たりの長さに分
割された複数のモジュールを組み合わせて連結したもの
として構成したため、可動子のストロークが異常に長い
リニアモ−タを半導体製造装置に適用する場合に、あた
かも１つの長尺のリニアモータ固定子の様にして組み上
げることができる。そして、従来のように可動子がケー
ブルホースを引きずって動くことはなくなることから、
可動子に作用するイナーシャが小さくてすみ、高速動作
には有利なリニアモータを提供することができる。ま
た、本リニアモータはレールや摺動子などを用いた給電
方式を考慮する必要もないので、システム全体が大型化
することはんく、塵埃発生の心配もないことから、信頼
性の高いリニアモータを提供することができる。

【００２７】（２）また、固定子を構成する分割された
モジュールにモータの位置制御を行うためのサーボドラ
イブ装置を一体化したため、リニアモータシステム全体
の、省スペース化並びに小型化を図ることができる。

【００２８】（３）また、モジュ―ルは、センサーがカ
ウントしたカウンターデータに予めサーボドライブ装置
に備えられたメモリーに書かれたバイアス値を重畳して
得られる現在値データを上位のコントローラに送信する
機能を有するため、リアルタイムに連続したデータを得
ることができ、リアルタイム性が保証されるリニアモー
タの位置制御装置としても有効である。

【００２９】（４）また、スケール部に原点信号となる
Ｃ相の位置にＩＤ信号を付して差異を持たせ、この情報
を読みとることで可動子の識別を行うようにしたため、
可動子の制御を容易に行うことができる。

【００３０】（５）固定子を構成する各モジュールにセ
ンサー３を設ける構成に替えて、固定子において、単に
可動子が通過する部分、いわゆるセンサーを持たないモ
ジュールを設ける構成にしたため、センサーレスベクト
ル制御によるインバータ構成のモジュールとしてシステ
ムのコストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1の実施例を示すリニアモータの側
面図である。

【図２】リニアモータのサーボドライブ装置に設けられ
た位置検出読み取り用インターフェイス回路の構成図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例を示すリニアモータの側
面図である。

【図４】従来のリニアモータの側面図である。

【符号の説明】

１可動子、２固定子、２ａ，２ｂ、…２ｘ，２ｙ、２ｚモジュール、３センサー、４スケール部、５微分回路、６カウンター、７ラッチ回路、８シフトレジスター、９サーボドライブ装置、１０コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リニアスケールのスケール部と永久磁石
を設けた可動子と、前記スケール部を読みとるセンサー
と前記永久磁石に対して移動磁界を発生させるコイルを
設けた固定子とより構成されるリニアモータであって、前記固定子はその長手方向に向かって単位当たりの長さ
に分割された複数のモジュールを連結したもので構成さ
れ、モータの位置制御を行うためのサーボドライブ装置
を介して上位コントローラから当該該各々のモジュール
に指令を送ることにより、前記可動子を連続して走行位
置決めさせるようにしたことを特徴とするリニアモー
タ。
【請求項２】前記固定子を構成する分割されたモジュ
ールは、前記サーボドライブ制御装置を一体化したもの
であることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】前記モジュ―ルは、前記センサーがカウ
ントしたカウンターデータに予め前記サーボドライブ装
置に備えられたメモリーに書かれたバイアス値を重畳し
て得られる現在値データを、上位のコントローラに送信
する機能を有することを特徴とする請求項１または２に
記載のリニアモータ。
【請求項４】前記固定子に、前記センサーを具備しな
い、且つ、前記可動子が常に通過するだけのモジュール
を少なくとも１つ設け、単なるセンサーレスベクトル制
御を行うようにしたことを特徴とする請求項１または２
に記載のリニアモータ。
【請求項５】前記スケール部に、原点信号となるＣ相
の位置にＩＤ信号を付して差異を持たせ、この情報を読
みとることで可動子の識別を行うことを特徴とする請求
項１または２に記載のリニアモータ。
【請求項６】前記モジュールは、前記センサーを当該
モジュールに取り付けた時に測定して得られるセンサー
の位置、電気角のずれを記憶させる手段を有することを
特徴とする請求項１または２に記載のリニアモータ。