JP2008286751A - Actuator with position detection function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば各種検査装置、計測装置、搬送装置などに利用され、対象物を所定方向へ自在に移動させ、位置決めするためのアクチュエータに係り、詳細には、前記対象物を搭載した可動部材の移動量を検出し、かかる移動量をもって前記可動部材のフィードバック制御を行うことが可能な位置検出機能付きアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator that is used in, for example, various inspection devices, measuring devices, and conveying devices, and moves and positions an object freely in a predetermined direction, and more specifically, a movable member on which the object is mounted. The present invention relates to an actuator with a position detection function capable of detecting the amount of movement of the movable member and performing feedback control of the movable member with the amount of movement.
従来、この種の位置検出機能付きアクチュエータとしては、WO2007/026673に開示されるものが知られている。この文献に開示されるアクチュエータは、中空状に形成された固定部材としてのスプライン軸と、このスプライン軸に沿って移動自在な可動部材としてのスプラインナットと、前記スプライン軸の中空部内に収容されたマグネットロッドと、このマグネットロッドと相まってリニアモータを構成すると共に前記スプラインナットと結合されたフォーサとから構成されており、前記フォーサに駆動電流を入力してリニアモータを駆動することで、前記スプラインナットをスプライン軸に沿って自在に進退させることができるようになっている。 Conventionally, as this kind of actuator with a position detection function, what is disclosed in WO2007 / 026673 is known. The actuator disclosed in this document is housed in a hollow spline shaft as a fixed member formed in a hollow shape, a spline nut as a movable member movable along the spline shaft, and the spline shaft. The spline nut comprises a magnet rod and a forcer coupled with the magnet rod and a forcer coupled with the spline nut. The spline nut is driven by inputting a drive current to the forcer and driving the linear motor. Can be freely advanced and retracted along the spline shaft.
また、前記スプライン軸にはその長手方向に沿ってリニアスケールが固定される一方、前記スプラインナットには前記リニアスケールを読み取る位置検出センサが搭載されており、前記位置検出センサの出力信号を参照しながら前記フォーサの駆動電流をフィードバック制御することにより、前記スプラインナットをスプライン軸上の所定位置に位置決めすることが可能となっている。 A linear scale is fixed along the longitudinal direction of the spline shaft, and a position detection sensor for reading the linear scale is mounted on the spline nut, and an output signal of the position detection sensor is referred to. However, the spline nut can be positioned at a predetermined position on the spline shaft by feedback controlling the drive current of the forcer.
このように構成されたアクチュエータにおいて、前記フォーサの駆動電流はアクチュエータとは別に設けられたコントローラによって生成される。前記フォーサ及び位置検出センサはケーブルによってコントローラと接続されており、かかるコントローラは前記ケーブルを経て入力された位置検出センサの出力信号と予め格納された制御内容とを比較し、フォーサの駆動電流を生成する。そして、この駆動電流は前記信号ケーブルを経てフォーサに印加される。 In the actuator configured as described above, the driving current of the forcer is generated by a controller provided separately from the actuator. The forcer and the position detection sensor are connected to a controller via a cable, and the controller compares the output signal of the position detection sensor input via the cable with the control content stored in advance and generates a drive current for the forcer. To do. This drive current is applied to the forcer via the signal cable.
特開2003−241838にはこのようなコントローラの構成が示されている。コントローラは、アクチュエータの制御量を演算するCPUと、アクチュエータの制御内容が予め格納されたROMと、このROMから制御内容を読み出すと共に前記位置検出センサの出力信号を参照しながらアクチュエータの制御量を演算するCPUと、このCPUによって演算された制御量に対応する駆動電流をリニアモータ等の駆動手段に出力するドライバ回路を有している。また、位置検出センサの出力信号はアナログ信号なので、これをデジタル信号に変換してCPUに受け渡すためのA/Dコンバータ、及びCPUから出力された制御信号をアナログ信号に変換して前記ドライバ回路に受け渡すためのD/Aコンバータもコントローラに含まれている。
このような位置検出機能付きアクチュエータにおいて、位置検出センサは可動部材と固定部材とから構成されるアクチュエータそのものに搭載され、信号ケーブルによってアクチュエータに非搭載の前記コントローラと接続されている。しかし、位置検出センサの出力信号はアナログ信号であることから、前記信号ケーブルを経てコントローラに伝達される際に該信号ケーブルの長さに応じて減衰を生じる他、信号ケーブルの伝達中にノイズが重畳されてしまい、コントローラに入力される位置検出センサの出力信号のS/N比が低下し易かった。 In such an actuator with a position detection function, the position detection sensor is mounted on the actuator itself composed of a movable member and a fixed member, and is connected to the controller not mounted on the actuator by a signal cable. However, since the output signal of the position detection sensor is an analog signal, it is attenuated according to the length of the signal cable when transmitted to the controller via the signal cable, and noise is transmitted during transmission of the signal cable. The S / N ratio of the output signal of the position detection sensor input to the controller is likely to be lowered.
このため、従来の位置検出機能付きアクチュエータでは、該アクチュエータから取り出された位置検出センサの出力信号をアンプによって直ちに増幅し、増幅された出力信号を信号ケーブルによってコントローラのA/Dコンバータに入力する対策が採られていた。しかし、コントローラとは別にアンプを設ける必要があり、生産コストの上昇に繋がってしまう他、アクチュエータとアンプをセットで設ける必要があることから、アクチュエータの設置場所に制約が生じてしまうといった問題点があった。 For this reason, in a conventional actuator with a position detection function, the output signal of the position detection sensor taken out from the actuator is immediately amplified by an amplifier, and the amplified output signal is input to the A / D converter of the controller via a signal cable. Was taken. However, it is necessary to provide an amplifier separately from the controller, which leads to an increase in production cost, and it is necessary to provide an actuator and an amplifier as a set, resulting in restrictions on the installation location of the actuator. there were.
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、位置検出センサの出力信号の減衰を懸念することなく当該位置検出センサとコントローラを接続することが可能であり、コントローラの小型化に資することが可能な位置検出機能付きアクチュエータを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to connect the position detection sensor and the controller without worrying about attenuation of the output signal of the position detection sensor. An object of the present invention is to provide an actuator with a position detection function that can contribute to miniaturization of a controller.
前記目的を達成する本発明の位置検出機能付きアクュエータは、リニアスケールが配設された第1部材と、この第1部材に対してX方向へ移動自在な第2部材と、この第2部材を前記第1部材に対して進退させるX方向モータ部と、前記第2部材に搭載されると共に前記第1部材に配設されたリニアスケールと対向し、かかる第2部材の移動量に応じたアナログ信号を出力するX方向センサ部と、このX方向センサ部の出力信号に基づいて前記X方向モータ部の制御電流を送出するコントローラと、前記センサ部の出力信号を前記コントローラに入力するための信号ケーブルとから構成され、前記信号ケーブルには湾曲自在なフレキシブルプリント基板(以下、「FPC」という)が用いられている。かかる信号ケーブルは、前記X方向センサ部に接続されると共に前記第2部材に固定される固定配設部と、この固定配設部から連続すると共に前記第2部材から引き出されて前記コントローラに接続される可動余裕部とから構成されており、前記信号ケーブルの固定配設部には、前記X方向センサ部が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータが実装されている。 An actuator with a position detection function of the present invention that achieves the above object includes a first member on which a linear scale is disposed, a second member that is movable in the X direction with respect to the first member, and the second member. An X-direction motor unit that moves forward and backward with respect to the first member, and an analog that is mounted on the second member and faces a linear scale disposed on the first member, according to the amount of movement of the second member An X direction sensor unit for outputting a signal, a controller for sending a control current of the X direction motor unit based on an output signal of the X direction sensor unit, and a signal for inputting the output signal of the sensor unit to the controller A flexible printed circuit board (hereinafter referred to as “FPC”) is used as the signal cable. The signal cable is connected to the X direction sensor unit and fixed to the second member, and is connected to the controller by being drawn from the second member and continuing from the fixed member. An A / D converter that converts an analog signal output from the X direction sensor unit into a digital signal is mounted on the fixed arrangement portion of the signal cable.
このように構成された本発明の位置検出機能付きアクチュエータによれば、前記第2部材に搭載されたX方向センサ部はFPCから形成された信号ケーブルによってコントローラと接続される。このFPCは極めて薄く湾曲自在に形成することができるので、これを信号ケーブルに用いた場合に、アクチュエータの第2部材の運動を妨げることなく、かかる第2部材とコントローラを接続することができる。 According to the actuator with a position detection function of the present invention configured as described above, the X-direction sensor unit mounted on the second member is connected to the controller by a signal cable formed from FPC. Since this FPC can be formed to be extremely thin and bendable, when this FPC is used for a signal cable, the second member and the controller can be connected without hindering the movement of the second member of the actuator.
また、FPCからなる信号ケーブルは、前記第2部材に固定される固定配設部と、前記第2部材から引き出された可動余裕部とから構成されているが、本来FPCは抵抗やコンデンサ等の電子部品を実装する際の基板として利用されており、FPCからなる前記信号ケーブルに対しても容易に電子部品を実装することが可能である。このため、前記信号ケーブルの固定配設部に対してA/Dコンバータを実装すれば、X方向センサ部が出力したアナログ信号を直ちにデジタル信号に変換することが可能であり、前記可動余裕部においてはX方向センサ部の出力信号をデジタル信号として取り扱うことが可能となる。従って、信号ケーブルにおけるX方向センサ部の出力信号の減衰やノイズの混入を懸念する必要がなく、位置検出機能の高精度化を図ることができる。 The signal cable made of FPC is composed of a fixed arrangement portion fixed to the second member and a movable margin portion drawn from the second member. Originally, the FPC is a resistor, a capacitor, or the like. It is used as a substrate for mounting electronic components, and it is possible to easily mount electronic components on the signal cable made of FPC. For this reason, if an A / D converter is mounted on the fixed arrangement portion of the signal cable, the analog signal output from the X direction sensor portion can be immediately converted into a digital signal. Can handle the output signal of the X direction sensor unit as a digital signal. Therefore, there is no need to worry about the attenuation of the output signal of the X direction sensor unit in the signal cable and the mixing of noise, and the position detection function can be highly accurate.
また、A/DコンバータをFPCからなる信号ケーブルに実装してしまうので、コントローラからはA/Dコンバータを省略することができ、かかるコントローラの小型化を図ることが可能となる。 Further, since the A / D converter is mounted on the signal cable made of FPC, the A / D converter can be omitted from the controller, and the controller can be miniaturized.
本発明は相対的に移動自在な第1部材及び第2部材から構成されるアクチュエータに適用可能であるが、例えばXYテーブルアクチュエータの如く、相対的に移動自在な第1部材、第2部材及び第3部材とから構成されるアクチュエータにも適用可能である。この場合、第1部材に対する第2部材の移動量に応じたアナログ信号を出力するX方向センサ部を設ける他、第2部材に対する第3部材のY方向移動量に応じたアナログ信号を出力するY方向センサ部を設け、これら二つのセンサ部の出力信号をコントローラに入力するように構成することができる。また、X方向センサ部の出力信号コントローラに入力する信号ケーブルとY方向センサ部の出力信号をコントローラに入力する信号ケーブルは、1枚のFPCを共用することができる。これにより、XYテーブルアクチュエータから引き出す信号ケーブルの数を減らし、かかるアクチュエータの取り扱いを容易なものとすることができる。 The present invention can be applied to an actuator composed of a relatively movable first member and a second member. For example, a relatively movable first member, a second member, and a second member such as an XY table actuator can be used. The present invention can also be applied to an actuator composed of three members. In this case, in addition to providing an X direction sensor unit that outputs an analog signal corresponding to the amount of movement of the second member relative to the first member, Y outputs an analog signal corresponding to the amount of movement of the third member relative to the second member in the Y direction. A direction sensor unit can be provided, and the output signals of these two sensor units can be input to the controller. Further, the signal cable for inputting the output signal controller of the X direction sensor unit and the signal cable for inputting the output signal of the Y direction sensor unit to the controller can share one FPC. Thereby, the number of signal cables drawn out from the XY table actuator can be reduced, and the handling of the actuator can be facilitated.
以下、添付図面に基づいて本発明の位置検出機能付きアクチュエータを詳細に説明する。 Hereinafter, an actuator with a position detection function of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明を適用したXYテーブルアクチュエータの実施形態を示す斜視図である。このXYテーブルアクチュエータ1は、機械装置の筐体やベッド等の固定部に固定される固定プレート2と、リニアガイド介して前記固定プレート2に組付けられた中間プレート4と、リニアガイドを介して前記中間プレート4に組付けられた可動プレート5とを含んでいる。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an XY table actuator to which the present invention is applied. The XY table actuator 1 includes a
前記中間プレート4は固定プレート2に対してX方向へ、前記可動プレート5は中間プレート3に対してY方向へ移動自在に設けられている。従って、かかる可動プレート5に対して検査ステージや搬送テーブル等の可動体を固定することで、この可動体を前記固定プレート2に対してX方向及びY方向へ自在に移動させることが可能となっている。すなわち、このXYテーブルアクチュエータにおいては、前記固定プレート2が本発明の第1部材、中間プレート4が第2部材、可動プレート5が第3部材に相当している。
The
また、これら固定プレート2、中間プレート4及び可動プレート5はXY平面内における大きさが同一であり、図1に示すように、中間プレート4及び可動プレート5をホームポジションに設定した際には、3枚のプレート2,4,5が上下に重なって矩形体をなすようになっている。従って、XYテーブルアクチュエータ1それ自体が極めてコンパクトに構成されている。
The
更に、図1に示す外観からは把握することができないが、固定プレート2と中間プレート4との間には該中間プレート4をX方向へ駆動するX方向モータ部が設けられる一方、中間プレート4と可動プレート5との間には該可動プレート5をY方向へ駆動するY方向モータ部が収納されている。これらX方向モータ部及びY方向モータ部は駆動用動力ケーブル8によってコントローラ9と接続されており、かかるコントローラ9はX方向モータ部及びY方向モータ部に対して駆動電流を送出している。尚、X方向モータ部及びY方向モータ部の具体的構成については後に詳述する。
Further, although it cannot be grasped from the appearance shown in FIG. 1, an X-direction motor portion that drives the
また、このXYテーブルアクチュエータ1には固定テプレート2に対する中間プレート4のX方向移動量、中間プレート4に対する可動プレート5のY方向移動量を計測する2組の位置検出手段が内蔵されている。各位置検出手段は、リニアスケールとこのリニアスケールを読み取る位置検出センサとから構成されており、位置検出センサは前記中間プレート4に搭載される一方、リニアスケールは前記位置検出センサと対向する位置で固定プレート2又は可動プレート5に保持されている。このリニアスケールと位置検出センサの組み合わせは、光学的な読み取り方法によるものでも、あるいは磁気的な読み取り方法によるものであっても良い。
The XY table actuator 1 includes two sets of position detection means for measuring the amount of movement of the
そして、2つの位置検出センサの出力信号はセンサ用信号ケーブル10を介して、前記コントローラ9に入力され、コントローラ9は検出センサの出力信号を参照しながら前記X方向モータ部及びY方向モータ部の駆動電流を生成している。
Then, the output signals of the two position detection sensors are input to the
図2は前記固定プレート2を示す斜視図である。前記固定プレート2は中央に収容溝20を有してチャネル状に形成されており、収容溝20に面した内側面にはボールの転走溝30が形成されている。前記可動プレート5もこの固定プレート2と完全に同一の形状に形成されているが、前記中間プレート4と重ね合わせた際の位相が互いに90度ずれたものとなっている。すなわち、固定プレート2では前記収容溝20がX方向に沿って形成されているが、可動プレート5では前記収容溝20がY方向に沿って形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing the fixed
また、前記中間プレート4は固定プレート2及び可動プレート5と同じ大きさの平板状に形成されており、図2に示すように、一点鎖線で示す中間プレート4を前記固定プレート2に対して重ねることで、前記固定プレート2と中間プレート4との間に前記収容溝20の大きさに対応した空間が形成され、この空間が前述したX方向モータ部6の収容室60として利用されるようになっている。このような空間は可動プレート5と中間プレート4との間にも形成され、かかる空間は前述したY方向モータ部の収容室70として利用される。
The
図3は、前記可動プレート5を取り除いた状態を示すXYテーブルアクチュエータ1の斜視図である。前記可動プレートと対向する中間プレート4の表面にはX方向に間隔をおいて一対のリニアガイド21が固定されている。各リニアガイド21は可動プレート5に形成されたボールの転走溝30と対向する負荷転走溝22を備えており、可動プレート5の転走溝30とリニアガイド21の負荷転走溝22との間を複数のボールが荷重を負荷しながら転走することにより、可動プレート5が中間プレート4に対してY方向に自在に移動し得るように構成されている。また、前記リニアガイド21はボールの無限循環路を備えており、可動プレート5は自らの転走溝30がリニアガイド21と対向する範囲内で中間プレート4に対して移動することが可能となっている。
FIG. 3 is a perspective view of the XY table actuator 1 showing a state where the
また、中間プレート4上には前述した一対のリニアガイドに挟まれるようにしてY方向モータ部7が配設されている。このY方向モータ部7は同期型リニアモータであり、前記中間プレート4上に一列に配列された複数の固定子マグネット71と、前記可動プレート5に固定されると共にこれら固定子マグネット71と僅かな隙間を介して対向するコイル部材72とから構成されている。
Further, a Y-
前記固定子マグネット71はN極及びS極を交互に前記コイル部材72に向けるように配列されている。これらの固定子マグネット71は合成樹脂製の保持プレート73に配列されており、かかる保持プレート73を前記中間プレート4に固定することで、前記固定子マグネット71の中間プレート4に対する配列を容易に行い得るようになっている。また、各固定子マグネット71は接着によって前記保持プレート73に配列されているが、前記保持プレート73を射出成形することにより、固定子マグネット71を該保持プレート73と一体化することもできる。
The
また、前記コイル部材72は鉄等の強磁性体から形成されたコア部材に対してコイルを巻き回して形成されており、かかるコア部材の先端が前記固定子マグネット71と僅かな隙間を介して対向している。コイルはu相、v相、w相の三相からなり、これらコイルに対して三相交流電流を通電すると、コイル部材71がY方向に沿った移動磁界を発生する。この移動磁界に基づいて前記固定子マグネット71とコイル部材72との間に磁気吸引力又は磁気反発力が作用し、コイル部材72を固定子マグネット71の配列方向に沿って推進することができるようになっている。
The
尚、図3は中間プレート4の表面側、すなわち可動プレート5に面した側の構造を示しているが、かかる中間プレート4の裏面側、すなわち固定プレート2に面した側にも一対のリニアガイド21が配設され、固定プレート2に対して中間プレート4がX方向へ自在に運動し得るようになっている。また、中間プレート4を固定プレート2に対してX方向へ駆動するX方向モータ部は、前記Y方向モータ部7と同様に固定子マグネット及びコイル部材から構成され、固定子マグネットが中間プレート4の裏面側に、コイル部材が固定プレート2に夫々固定されている。
3 shows the structure of the surface side of the
また、図3中において、符号74は可動プレート5の収容溝20に僅かな隙間を介して対向する隔壁であり、中間プレート4の表面側でY方向の両端に夫々設けられている。この隔壁74は可動プレート5と中間プレート4との間に形成されたY方向モータ部7の収容室70に対して外部から塵芥が侵入するのを防止すると共に、可動プレート5に固定されたコイル部材72の移動範囲を制限している。すなわち、前記可動プレート5は一対の隔壁74によって規制されたコイル部材72の移動範囲内においてストロークすることが可能である。
Further, in FIG. 3,
同様にして、中間プレート4の裏面側にはX方向の両端に対応して一対の隔壁75が夫々設けられ、固定プレート2と中間プレート4との間に形成されたX方向モータ部の収容室60に対して外部から塵芥が侵入するのを防止すると共に、固定プレート2に固定されたコイル部材の移動範囲を制限している。
Similarly, a pair of
一方、図1又は図3に示すように、前記可動プレート5に固定されたコイル部材72には駆動用動力ケーブル8の一端が接続されており、かかる駆動用動力ケーブル8の他端はXYテーブルアクチュエータ1から分離して設けられたコントローラ9に接続されている。この駆動用動力ケーブル8は厚さ150μm程度の平帯状FPCから形成されており、柔軟に湾曲することで、可動プレート5のX方向及びY方向への運動を許容しつつ、可動プレート5に搭載されたY駆動モータ7のコイル部材72をコントローラ9と接続している。
On the other hand, as shown in FIG. 1 or FIG. 3, one end of the driving power cable 8 is connected to the
図4は、前記センサ用信号ケーブル10を示す斜視図である。このセンサ用信号ケーブルも平帯状FPCから形成されており、前記中間プレート4に固定されている。そして、柔軟に湾曲することで、中間プレート4のX方向への運動を許容しつつ、中間プレート4に固定された位置検出センサとしてのX方向センサ部11及びY方向センサ部12を前記コントローラ9と接続している。
FIG. 4 is a perspective view showing the
このセンサ用信号ケーブル10は、前記X方向センサ部11及びY方向センサ部12に接続されると共に前記中間プレート4に固定される固定配設部13と、この固定配設部13から連続すると共に中間プレート4から引き出されて前記コントローラ9に接続される可動余裕部14とから構成されており、かかる可動余裕部14が自在に湾曲することで中間プレート4のX方向への移動を許容することができるようになっている。前記固定配設部13は途中から2系統に分岐しており、一方の先端13aには前記X方向センサ部11が、他方の先端13bにはY方向センサ部12が接続されている。
The
図5は、前記センサ用信号ケーブル10を中間プレート4に配設した状態を示す斜視図であり、センサ用信号ケーブルが観やすいよう、中間プレート4の表面に配設されたY駆動手段7の固定子マグネット71及びその保持プレート73、一方のリニアガイド21、隔壁74を取り除いた状態を示している。この図から把握されるように、中間プレート4には前記X方向センサ部11及びY方向センサ部12を固定するための凹所40が形成されており、X方向センサ部11及びY方向センサ部12はこの凹所40内に固定されてリニアスケールと対向している。X方向センサ部11が対向するリニアスケール15はX方向に沿って固定プレートに配設されている。また、Y方向センサ部12が対向するリニアスケールはY方向に沿って可動プレート5に配設されており、図5には描かれていない。
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the
前記X方向センサ部11及びY方向センサ部12は中間プレート4又は可動プレート5が進退すると、その移動量、移動速度に応じた波形のアナログ信号を出力する。従来、このアナログ信号はセンサ用信号ケーブル10でXYテーブルアクチュエータ1の外に取り出された後にアンプで増幅され、コントローラのA/Dコンバータでデジタル信号に変換されていた。しかし、アナログ信号のままXYテーブルアクチュエータ1の外に取り出すと、信号の減衰やノイズの重畳が問題となり、コントローラ9に達するまでのセンサ用信号ケーブル10を短く設定しなくては、高精度の位置検出が行い難いといった問題点があった。
When the
そこで、このXYテーブルアクチュエータ1では、X方向センサ部11又はY方向センサ部12をコントローラ9と接続するセンサ用信号ケーブル10として柔軟なFPCを採用すると共に、かかるFPCの回路基板本来の機能を利用してその表面に抵抗やコンデンサ等の電子部品を実装し、センサ用信号ケーブル10そのものにアンプとA/Dコンバータの機能を搭載した。具体的には、図4に示すように、センサ用信号ケーブル10の固定配設部13a,13bにアンプ及びA/Dコンバータの回路となる電子部品16を実装し、X方向センサ部11又はY方向センサ部12から出力されたアナログ信号をセンサ用信号ケーブル10上で直ちにデジタル信号に変換し、かかるデジタル信号をセンサ用信号ケーブル10の可動余裕部14を通してコントローラ9に出力するように構成した。
Therefore, in the XY table actuator 1, a flexible FPC is adopted as the
図6は、X方向モータ部及びY方向モータ部7をフィードバック制御するための制御系を示すプロック図である。XYテーブルアクチュエータ1に搭載されたX方向センサ部11及びY方向センサ部12はFPCから形成されたセンサ用信号ケーブル10によってコントローラと接続されている。このセンサ用信号ケーブルにはアンプ及びA/Dコンバータが実装されている。一方、コントローラ9は、XYテーブルアクチュエータの駆動シーケンス等の制御内容が予め格納されたROMと、このROMの格納内容と前記X方向センサ部及びY方向センサ部の出力信号に基づいて前記X方向モータ部及びY方向モータ部の制御量を演算するCPUと、このCPUによって演算された制御量としてのデジタル信号をアナログ信号に変換するD/Aコンバータと、アナログ信号に変換された制御量からX方向モータ部及びY方向モータ部の駆動制御電流を生成するドライバ回路とを含んでいる。そして、ドライバ回路によって生成された駆動制御電流は前記駆動用動力ケーブル8によってX方向モータ部又はY方向モータ部7のコイル部材72に伝達される。
FIG. 6 is a block diagram showing a control system for performing feedback control of the X direction motor unit and the Y
このような制御系の構成によれば、X方向センサ部11又はY方向センサ部12から出力されたアナログ信号を増幅するアンプ、及びかかるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータがセンサ用信号ケーブル10に実装され、しかも、これらアンプ及びA/DコンバータはXYテーブルアクチュエータ1の内部でX方向センサ部11又はY方向センサ部12の近傍に設けられているので、アナログ信号を伝達する際に問題となるノイズの重畳を心配する必要がなく、X方向センサ部11及びY方向センサ部12の出力信号を正確にコントローラ9に伝達することが可能となる。それにより、X方向モータ部及びY方向モータ部7の制御の高精度化を図ることが可能となる。
According to such a configuration of the control system, the amplifier that amplifies the analog signal output from the X
また、センサ用信号ケーブル10として使用したFPCは本来的には電子部品の実装に使用される基板であるから、かかるセンサ用信号ケーブル10に対しては何ら問題なくアンプ及びA/Dコンバータを実装することが可能である。そして、アンプ及びA/Dコンバータをセンサ用信号ケーブル10に実装することで、コントローラ9に格納する回路基板のサイズを減じることができ、コントローラ9の小型化を図ることが可能となる。
Since the FPC used as the
更に、X方向センサ部11又はY方向センサ部12の出力信号をXYテーブルアクチュエータ1内でデジタル信号に変換してしまうことから、XYテーブルアクチュエータ1からコントローラ9に至るまでのセンサ用信号ケーブル10が長い場合であっても、各センサ部の出力信号の減衰及びノイズの混入を懸念する必要はなく、XYテーブルアクチュエータに対するコントローラの配設位置の自由度を高めることが可能となる。
Further, since the output signal of the X
尚、前述の説明ではA/Dコンバータの前段にアンプを挿入したが、X方向センサ部11又はY方向センサ部12の出力信号はこれらセンサ部11,12の直後でアナログ信号からデジタル信号に変換されることから、各センサ部11,12の出力信号に十分な振幅が存在する場合には、前記アンプを設けるには及ばない。
In the above description, an amplifier is inserted before the A / D converter, but the output signal of the X
また、以上の説明ではXYテーブルアクチュエータを本発明の適用対象としたが、第1部材に対して第2部材がX方向にのみ運動する一軸アクチュエータであっても本発明を適用することが可能である。 In the above description, the XY table actuator is applied to the present invention. However, the present invention can also be applied to a uniaxial actuator in which the second member moves only in the X direction with respect to the first member. is there.
1…XYテーブルアクチュエータ、2…固定プレート、4…中間プレート、5…可動プレート、7…Y駆動手段、9…コントローラ、10…センサ用信号ケーブル、11…X方向センサ部、12…Y方向センサ部、13a,13b…固定配設部、14…可動余裕部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... XY table actuator, 2 ... Fixed plate, 4 ... Intermediate plate, 5 ... Movable plate, 7 ... Y drive means, 9 ... Controller, 10 ... Signal cable for sensors, 11 ... X direction sensor part, 12 ... Y direction sensor Part, 13a, 13b ... fixed arrangement part, 14 ... movable margin part
Claims (3)
前記信号ケーブルは湾曲自在なフレキシブルプリント基板からなり、
この信号ケーブルは、前記センサ部に接続されると共に前記第2部材に固定される固定配設部と、この固定配設部から連続すると共に前記第2部材から引き出されて前記コントローラに接続される可動方向余裕部とから構成され、更に、
前記信号ケーブルの固定配設部には、前記センサ部が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータが実装されていることを特徴とする位置検出機能付きアクチュエータ。 A first member on which a linear scale is disposed, a second member movable in the X direction with respect to the first member, an X-direction motor section for moving the second member forward and backward with respect to the first member, An X direction sensor unit that is mounted on the second member and faces a linear scale disposed on the first member and outputs an analog signal corresponding to the amount of movement of the second member, and an output of the sensor unit In an actuator with a position detection function configured by a controller that sends a control current of the X-direction motor unit based on a signal, and a signal cable for inputting an output signal of the sensor unit to the controller,
The signal cable is made of a flexible printed circuit board that can be bent,
The signal cable is connected to the sensor unit and is fixed to the second member. The signal cable is continuous from the fixed member and is drawn from the second member and connected to the controller. It consists of a movable direction margin part,
An actuator with a position detection function, wherein an A / D converter for converting an analog signal output from the sensor unit into a digital signal is mounted on the fixed arrangement portion of the signal cable.
A third member which is provided with a linear scale and is movable in the Y direction with respect to the second member, a Y-direction motor unit for moving the third member forward and backward with respect to the second member, and the second member And a Y-direction sensor unit that is opposed to a linear scale disposed on the third member and outputs an analog signal corresponding to the amount of movement of the third member. The Y-direction sensor is an X-direction sensor. 2. The actuator with a position detecting function according to claim 1, wherein the signal cable is shared.
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- 2007-05-21 JP JP2007134461A patent/JP4912216B2/en active Active
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