JP2004023936A

JP2004023936A - リニアモータの位置決め装置

Info

Publication number: JP2004023936A
Application number: JP2002177926A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hara; 原　憲二; Tadahiro Miyamoto; 宮本　恭祐
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】可動子のストロークが異常に長く、長尺の固定子を備えたリニアモ−タを用いた場合に精密な位置制御を行うことができ、しかも構成が簡単で組立作業が良好であり、低コストのリニアモータの位置決め装置を提供する。
【解決手段】リニアモータの位置決め装置は、固定子２の長手方向に沿って、固定子２の両端部に可動子１の位置決めを行う位置決め領域と可動子１が常に通過するだけの走行領域とを設け、当該位置決め領域のみにスケール部４１を設け、当該走行領域はスケール４１を用いることなしにセンサレスベクトル制御を行う領域とする構成にした。これにより、スケールを精度良く長く組み合わせて繋ぐ必要が無くなり、組立時の作業性を大幅に向上することができると共に、スケール部が一部しか無いのでコストを大幅に削減することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【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用搬送装置に使用されると共に、長尺の固定子を有するリニアモータの位置決め装置に関する。
【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用搬送装置に使用されると共に、可動子のストロークが異常に長く、長尺の固定子を備えたリニアモータによる位置決め装置は、図２のようになっている
図２は従来のリニアモータを用いた位置決め装置の側面図である。
図２において、１は可動子、２は固定子、３は可動子に取り付けた発光部と受光部からな光学式のセンサー、４はリニアスケールのスケール部、８はケーブルホースである。
リニアモータは通常、可動子１に図示しないコイルを有した電機子を配置し、固定子２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８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る。それから、リニアモータの全ストロークにはリニアスケールのスケール部４が取り付けられ、位置と速度の制御フィードバックを得ながら位置決めを行うようになっている。
このような構成におけるリニアモータは、リニアモータの可動子１側に設けたセンサー３は、スケール部４に光を当て、その透過若しくは反射する光を検出することで、スケール部４から可動子１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８を介して可動子１に送り、可動子１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】
例えば、クリーンルーム内で使用される、液晶ディスプレイ製造用のガラス基板搬送装置等は数１０メートル程度の距離を移動し適度な位置決め精度が要求される。このような位置決め装置に用いるリニアモータをリニアインダクション形のモータとしてセンサレス制御を行うだけでは精密な位置制御が行えないという問題があった。
また、上記の長尺の固定子を有するリニアモータの位置決め装置において、固定子の中間地点で可動子１を位置決め停止させる必要の無いものでは、全てのストロークにスケール部４を取り付けると無駄で有り、コストが大幅に増大する問題があった。
さらに、スケール部４がガラススケールの場合、固定子２の長さが長くなって、スケールを適宜調節して継ぎ足す必要があることから、スケールを精度良く長く組み合わせてつなぐことができず、構造が複雑で、組立作業性に問題があった。
本発明は、上記課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く、長尺の固定子を備えたリニアモ−タを用いて、精密な位置制御を行うことができ、しかも構成が簡単で、組立作業性が良好であり、低コストの位置決め装置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記載の本発明に係るリニアモータの位置決め装置は、リニアスケールのスケール部と永久磁石を設けた固定子と、前記スケール部を読み取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可動子とより構成されるリニアモータであって、前記固定子の長手方向に沿って、前記固定子の少なくとも両端部に前記可動子の位置決めを行う位置決め領域と前記可動子が常に通過するだけの走行領域とを設け、当該位置決め領域のみに前記スケール部を設け、当該走行領域はスケールを用いることなしにセンサレスベクトル制御を行う領域としたものである。
【０００５】
請求項２の本発明は、請求項１記載のリニアモータの位置決め装置において、前記リニアスケール用のセンサを光学式とし、前記スケール無しの判定を、前記センサーの光量の入力レベルで判定するようにしたものである。
【０００６】
請求項３の本発明は、請求項１記載のリニアモータの位置決め装置において、前記リニアスケール用のセンサを磁気式とし、前記スケール無しの判定を、前記センサーの磁界強度で判定するようにしたものである。
【０００７】
請求項４の本発明は、請求項１、２または３に記載のリニアモータの位置決め装置において、前記スケール無しの判定を、信号処理された信号の入力状態となるカウントアップ、若しくはカウントダウンの信号が連続してくることを条件として判定するようにしたものである。
【０００８】
【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を用いた位置決め装置の側面図である。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。なお、本発明が従来技術と同じ構成要素についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
【０００９】
図において、４１はスケール部、５は微分回路、６はカウンター、７はラッチ回路である。
【００１０】
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、リニアモータの位置決め装置は、固定子２の長手方向に沿って、固定子２の両端部に可動子１の位置決めを行う位置決め領域と可動子１が常に通過するだけの走行領域とを設け、当該位置決め領域のみにスケール部４１を設け、当該走行領域はスケール４１を用いることなしにセンサレスベクトル制御を行う領域とした点である。
また、リニアスケール用のセンサ３を光学式とし、スケール４１無しの判定を、センサー３の光量の入力レベルで判定するようにしたものである。
さらに、スケール４１無しの判定を、信号処理された信号の入力状態となるカウントアップ、若しくはカウントダウンの信号が連続してくることを条件として判定するようにしたものとなっている。
【００１１】
次に動作について説明する。
今、リニアモータの可動子１が図１に示す固定子２の左端にある位置決め領域から外れると、センサレスベクトル制御等の手法で走行領域を定速で移動する、このとき、センサー３がリニアスケールのスケール部４１から外れたことは図２に示すＡ、Ｂ相の入力光度の異常で検出される。また、スケール部４１のＡ相、Ｂ相はデューティーが５０％となっているので、スケール部４１が走行領域にはいると、図２に示すようにセンサー３の受光部への入力光が増大しレベル異常となる。これは図示しないサーボドライブ装置のＣＰＵで読み出して、上記制御に切り換える、そして、次に可動子１が固定子２の右端にある位置決め領域に移動すると、スケール部４１がレベル異常を止め、サーボドライブ装置（不図示）のＣＰＵは位置決め領域に入ったことを認識する。
【００１２】
ここで、図２において、センサー３が検出したＡ相，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の位置データを示している。
それから、上記の位置データはＡ相、Ｂ相を微分した信号をカウンター６で数え、これを読み出す事ができる。カウンター６で読み出したデータは最初のＣ相の原点信号でラッチ回路７によりラッチされるので、このラッチされたデータをカウンター６のデータから減ずることでＣ相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４１がセンサー３の位置から外れ、再度Ｃ相が来るまで変化しない。
【００１３】
したがって、本発明に係るリニアモータの位置決め装置は、固定子２の長手方向に沿って、固定子２の両端部に可動子１の位置決めを行う位置決め領域と可動子１が常に通過するだけの走行領域とを設け、当該位置決め領域のみにスケール部４１を設け、当該走行領域はスケール４１を用いることなしにセンサレスベクトル制御を行う領域とする構成にしたので、スケールを精度良く長く組み合わせて繋ぐ必要が無くなり、組立時の作業性を大幅に向上することができると共に、スケール部が一部しか無いのでコストを大幅に削減することができる。
それから、センサ３を検出するまでは、センサレス制御で可動子１を移動し、センサ信号を検出すると、原点信号で可動子１の正確な位置を算出することから、精密な位置決めをすることができる。
また、リニアスケール用のセンサ３を光学式とし、スケール４１無しの判定を、センサー３の光量の入力レベルで判定するようにし、さらに、スケール４１無しの判定を、信号処理された信号の入力状態となるカウントアップ、若しくはカウントダウンの信号が連続してくることを条件として判定するようにしたので、可動子の位置決め領域における制御を容易に行うことができる。
【００１４】
なお、本実施例ではまた、センサー３を光学式のもので構成したが、これに替えて磁気センサーを用いた構成にして構わず、光学式センサー同等レベルの検出を行うことができる。更にセンサーの出力レベルの異常を検出する以外にカウンターのデータを監視し、可動子の移動に対するフィードバックにより、スケール部の無い走行領域の位置にあることを知ることができる。
【００１５】
【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。
本発明に係るリニアモータの位置決め装置は、固定子の長手方向に沿って、固定子の両端部に可動子の位置決めを行う位置決め領域と可動子が常に通過するだけの走行領域とを設け、当該位置決め領域のみにスケール部を設け、当該走行領域はスケールを用いることなしにセンサレスベクトル制御を行う領域とする構成にしたため、スケールを精度良く長く組み合わせて繋ぐ必要が無くなり、組立時の作業性を大幅に向上することができると共に、スケール部が一部しか無いのでコストを大幅に削減することができる。
それから、センサを検出するまでは、センサレス制御で可動子を移動し、センサ信号を検出すると、原点信号で可動子の正確な位置を算出することから、正確な位置決めをすることができる。
また、リニアスケール用のセンサを光学式とし、スケール無しの判定を、センサーの光量の入力レベルで判定するようにし、さらに、スケール無しの判定を、信号処理された信号の入力状態となるカウントアップ、若しくはカウントダウンの信号が連続してくることを条件として判定するようにしたので、可動子の位置決め領域における制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すリニアモータの位置決め装置の側面図である。
【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】従来のリニアモータの位置決め装置の側面図である。
【符号の説明】
１　可動子、
２　固定子、
３　センサー、
４　スケール部、
４１　スケール部、
５　微分回路、
６　カウンター、
７　ラッチ回路、
８　ケーブルホース

Claims

リニアスケールのスケール部と永久磁石を設けた固定子と、前記スケール部を読み取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可動子とより構成されるリニアモータであって、
前記固定子の長手方向に沿って、前記固定子の少なくとも両端部に前記可動子の位置決めを行う位置決め領域と前記可動子が常に通過するだけの走行領域とを設け、
当該位置決め領域のみに前記スケール部を設け、
当該走行領域はスケールを用いることなしにセンサレスベクトル制御を行うようにした領域としたことを特徴とするリニアモータの位置決め装置。
前記リニアスケール用のセンサを光学式とし、前記スケール無しの判定を、前記センサーの光量の入力レベルで判定することを特徴とする請求項１記載のリニアモータの位置決め装置。
前記リニアスケール用のセンサを磁気式とし、前記スケール無しの判定を、前記センサーの磁界強度で判定することを特徴とする請求項１記載のリニアモータの位置決め装置。
前記スケール無しの判定を、信号処理された信号の入力状態となるカウントアップ、若しくはカウントダウンの信号が連続してくることを条件として判定するものであることを特徴とする請求項１、２または３に記載のリニアモータの位置決め装置。