JP2740330B2 - ４軸姿勢制御装置 - Google Patents
４軸姿勢制御装置Info
- Publication number
- JP2740330B2 JP2740330B2 JP9872090A JP9872090A JP2740330B2 JP 2740330 B2 JP2740330 B2 JP 2740330B2 JP 9872090 A JP9872090 A JP 9872090A JP 9872090 A JP9872090 A JP 9872090A JP 2740330 B2 JP2740330 B2 JP 2740330B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coils
- movable coil
- coil block
- block
- coil
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、精密位置決め用駆動テーブルに用いられる
４軸姿勢制御装置に関するものである。
４軸姿勢制御装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来、この種の精密位置決め用駆動テーブルとして、
ボールネジとステップモータを用いて姿勢制御（位置制
御）を行うようにしたXYテーブル、XYZテーブル、XYθ
テーブルなどがある。
ボールネジとステップモータを用いて姿勢制御（位置制
御）を行うようにしたXYテーブル、XYZテーブル、XYθ
テーブルなどがある。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のようにボールネジとステップモ
ータを用いて姿勢制御装置を構成した場合、多軸制御を
行うには、１軸駆動装置を軸数だけ重ね合わせて構成し
なければならず、構成が複雑になるとともに、全体形状
が大型化するという問題があった。
ータを用いて姿勢制御装置を構成した場合、多軸制御を
行うには、１軸駆動装置を軸数だけ重ね合わせて構成し
なければならず、構成が複雑になるとともに、全体形状
が大型化するという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、構成が簡単で、全体形状が小型の
４軸姿勢制御装置を提供することにある。
目的とするところは、構成が簡単で、全体形状が小型の
４軸姿勢制御装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の４軸姿勢制御装置は、２個のロ字状のコイル
を十字形に組み合わせた組コイルを２組重ね合わせた可
動コイルブロックと、上記可動コイルブロックの各コイ
ルが間挿される３個のスリットが各側面の軸方向にそれ
ぞれ穿設されスリット内の磁界が軸方向となるようにし
た四角柱状の磁気回路ブロックと、可動コイルブロック
の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段出力に
基づいて各コイルに流す電流をフィードバック制御する
制御手段とで構成され、各側面のスリット内の磁界の方
向を適宜設定し、各コイルに所定電流を流すことにより
発生するローレンツ力にて可動コイルブロックを４自由
度をもって姿勢自在にしたものである。
を十字形に組み合わせた組コイルを２組重ね合わせた可
動コイルブロックと、上記可動コイルブロックの各コイ
ルが間挿される３個のスリットが各側面の軸方向にそれ
ぞれ穿設されスリット内の磁界が軸方向となるようにし
た四角柱状の磁気回路ブロックと、可動コイルブロック
の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段出力に
基づいて各コイルに流す電流をフィードバック制御する
制御手段とで構成され、各側面のスリット内の磁界の方
向を適宜設定し、各コイルに所定電流を流すことにより
発生するローレンツ力にて可動コイルブロックを４自由
度をもって姿勢自在にしたものである。
［作 用］ 本発明は上述のように構成されており、２個のロ字状
のコイルを十字形に組み合わせた組コイルを２組重ね合
わせた可動コイルブロックと、上記可動コイルブロック
の各コイルが間挿される３個のスリットが各側面の軸方
向にそれぞれ穿設されスリット内の磁界が軸方向となる
ようにした四角柱状の磁気回路ブロックとで構成され、
位置検出手段出力に基づいて各コイルに所定電流を流す
ことにより、可動コイルに発生するローレンツ力にて可
動コイルブロックを４自由度をもって姿勢自在にしたも
のであり、構成が簡単で、全体形状が小型の４軸姿勢制
御装置を提供することができるようになっている。
のコイルを十字形に組み合わせた組コイルを２組重ね合
わせた可動コイルブロックと、上記可動コイルブロック
の各コイルが間挿される３個のスリットが各側面の軸方
向にそれぞれ穿設されスリット内の磁界が軸方向となる
ようにした四角柱状の磁気回路ブロックとで構成され、
位置検出手段出力に基づいて各コイルに所定電流を流す
ことにより、可動コイルに発生するローレンツ力にて可
動コイルブロックを４自由度をもって姿勢自在にしたも
のであり、構成が簡単で、全体形状が小型の４軸姿勢制
御装置を提供することができるようになっている。
［実施例］ 第１図ないし第４図は精密位置決め用駆動テーブルに
適用した本発明一実施例を示すもので、２個のロ字状の
コイル（但し、第２図に示すように、断面がロ字状の角
筒状コイルとしても良い。）1a〜1dを十字形に組み合わ
せた組コイルを２組重ね合わせた可動コイルブロック１
と、上記可動コイルブロック１の各コイル1a〜1dが間挿
される３個のスリット3a〜3cが各側面の軸方向にそれぞ
れ穿設されスリット3a〜3c内の磁界が軸方向となるよう
にした四角柱状の磁気回路ブロック２と、可動コイルブ
ロック１の位置を検出する位置検出センサ4a〜4dよりな
る位置検出手段と、位置検出手段出力に基づいて各コイ
ル1a〜1dに流す電流をフィードバック制御する制御手段
６とで構成され、各側面のスリット3a〜3c内の磁界の方
向を適宜設定し、各コイル1a〜1dに所定電流を流すこと
により発生するローレンツ力にて可動コイルブロック１
を４自由度をもって姿勢自在にしたものである。ここ
に、実施例では、磁気回路ブロック２は、第５図に示す
ように、永久磁石2aを用いて形成されており、並設され
たスリット3a〜3c内の磁界の方向を軸方向とし、下側か
らＮ→Ｓ、Ｎ→Ｓ、Ｓ→Ｎ（あるいは、第６図に示すよ
うに、Ｓ→Ｎ、Ｓ→Ｎ、Ｎ→Ｓ）となるようにしてい
る。また、制御手段６は、可動コイルブロック１の４個
のコイル1a〜1dに作用するローレンツ力の相互作用を考
慮してフィードバック制御の演算を行う必要があるた
め、行列演算を高速処理できるマイクロコンピュータ6a
を用いて形成されている。また、センサターゲット4a′
〜4d′との間の距離を検出する各位置検出センサ4a〜4d
出力は、インタフェース6bを介してマイクロコンピュー
タ6aに入力され、マイクロコンピュータ6aから出力され
る制御出力は、アンプ6cを介して各コイル1a〜1dに印加
されるようになっている。また、可動コイルブロック１
には、４本のアーム5aを介してテーブル５が取着されて
いる。
適用した本発明一実施例を示すもので、２個のロ字状の
コイル（但し、第２図に示すように、断面がロ字状の角
筒状コイルとしても良い。）1a〜1dを十字形に組み合わ
せた組コイルを２組重ね合わせた可動コイルブロック１
と、上記可動コイルブロック１の各コイル1a〜1dが間挿
される３個のスリット3a〜3cが各側面の軸方向にそれぞ
れ穿設されスリット3a〜3c内の磁界が軸方向となるよう
にした四角柱状の磁気回路ブロック２と、可動コイルブ
ロック１の位置を検出する位置検出センサ4a〜4dよりな
る位置検出手段と、位置検出手段出力に基づいて各コイ
ル1a〜1dに流す電流をフィードバック制御する制御手段
６とで構成され、各側面のスリット3a〜3c内の磁界の方
向を適宜設定し、各コイル1a〜1dに所定電流を流すこと
により発生するローレンツ力にて可動コイルブロック１
を４自由度をもって姿勢自在にしたものである。ここ
に、実施例では、磁気回路ブロック２は、第５図に示す
ように、永久磁石2aを用いて形成されており、並設され
たスリット3a〜3c内の磁界の方向を軸方向とし、下側か
らＮ→Ｓ、Ｎ→Ｓ、Ｓ→Ｎ（あるいは、第６図に示すよ
うに、Ｓ→Ｎ、Ｓ→Ｎ、Ｎ→Ｓ）となるようにしてい
る。また、制御手段６は、可動コイルブロック１の４個
のコイル1a〜1dに作用するローレンツ力の相互作用を考
慮してフィードバック制御の演算を行う必要があるた
め、行列演算を高速処理できるマイクロコンピュータ6a
を用いて形成されている。また、センサターゲット4a′
〜4d′との間の距離を検出する各位置検出センサ4a〜4d
出力は、インタフェース6bを介してマイクロコンピュー
タ6aに入力され、マイクロコンピュータ6aから出力され
る制御出力は、アンプ6cを介して各コイル1a〜1dに印加
されるようになっている。また、可動コイルブロック１
には、４本のアーム5aを介してテーブル５が取着されて
いる。
以下、実施例の動作について説明する。いま、可動コ
イルブロック１の各コイル1a〜1dと磁界の方向が第１図
に示すような関係になっている場合において、X,Y方向
の位置制御およびθx,θｙ方向の回転の駆動力は以下の
ようになる。
イルブロック１の各コイル1a〜1dと磁界の方向が第１図
に示すような関係になっている場合において、X,Y方向
の位置制御およびθx,θｙ方向の回転の駆動力は以下の
ようになる。
Ｘ方向 コイル1aに発生するローレンツ力 Ｙ方向 コイル1bに発生するローレンツ力 θｘ回転 コイル1cに発生するコイル上下のローレンツ力の差に
よるモーメント θｙ回転 コイル1dに発生するコイル上下のローレンツ力の差に
よるモーメント このとき、磁界中に配置されている各コイル1a〜1dに
発生するローレンツ力は、コイル1a〜1dの巻数をｎ、コ
イル1a〜1dに流す電流をＩ、永久磁石2aによる磁束密度
をＢ、磁界中のコイル1a〜1dの長さをＬとすれば、 Ｆ＝ｎ・Ｉ・Ｂ・Ｌ となり、電流Ｉに比例した駆動力が得られるので、良好
な制御性が得られる。
よるモーメント θｙ回転 コイル1dに発生するコイル上下のローレンツ力の差に
よるモーメント このとき、磁界中に配置されている各コイル1a〜1dに
発生するローレンツ力は、コイル1a〜1dの巻数をｎ、コ
イル1a〜1dに流す電流をＩ、永久磁石2aによる磁束密度
をＢ、磁界中のコイル1a〜1dの長さをＬとすれば、 Ｆ＝ｎ・Ｉ・Ｂ・Ｌ となり、電流Ｉに比例した駆動力が得られるので、良好
な制御性が得られる。
また、コイル1c,1dにより可動コイルブロック１に作
用するコイル上下方向のローレンツ力の差によるモーメ
ントＭは、コイルの高さをLhとすれば、 Ｍ＝ｎ・Ｉ・Ｂ・Ｌ・Lh/2 となり、電流Ｉに比例したモーメントとなって良好な制
御性が得られる。
用するコイル上下方向のローレンツ力の差によるモーメ
ントＭは、コイルの高さをLhとすれば、 Ｍ＝ｎ・Ｉ・Ｂ・Ｌ・Lh/2 となり、電流Ｉに比例したモーメントとなって良好な制
御性が得られる。
また、コイル1a〜1dに流す電流は、制御手段６により
位置検出センサ4a〜4d出力に基づいてフィードバック制
御され、可動コイルブロック１の姿勢を、４自由度（X,
Y,θx,θｙ）をもって制御でき、４軸の駆動テーブルを
簡単な構成で実現でき、しかも自由度の割りに磁気空隙
が少ないため、永久磁石を少なくすることができるの
で、構成の簡略化および小型化がはかれるようになって
いる。さらに、電気−磁気相互作用によるローレンツ力
を利用しているので、コンプライアンス制御が容易に行
えることになる。
位置検出センサ4a〜4d出力に基づいてフィードバック制
御され、可動コイルブロック１の姿勢を、４自由度（X,
Y,θx,θｙ）をもって制御でき、４軸の駆動テーブルを
簡単な構成で実現でき、しかも自由度の割りに磁気空隙
が少ないため、永久磁石を少なくすることができるの
で、構成の簡略化および小型化がはかれるようになって
いる。さらに、電気−磁気相互作用によるローレンツ力
を利用しているので、コンプライアンス制御が容易に行
えることになる。
また、所定範囲（永久磁石2aの磁束内にコイル1a〜1d
が存在する範囲）内において、コイル1a〜1dに流れる電
流と、可動コイル1a〜1dに発生するローレンツ力とが比
例する直流アクチュエータ方式を用いているので、駆動
量を考慮することなくコイル1a〜1dの電流制御が行え、
制御手段６における電流制御用演算が容易に行える。
が存在する範囲）内において、コイル1a〜1dに流れる電
流と、可動コイル1a〜1dに発生するローレンツ力とが比
例する直流アクチュエータ方式を用いているので、駆動
量を考慮することなくコイル1a〜1dの電流制御が行え、
制御手段６における電流制御用演算が容易に行える。
以上のようにして構成された４軸姿勢制御装置の可動
コイルブロック１に、第１図のように、テーブル５を取
り付けることにより、精密駆動用の４軸テーブルが得ら
れることになる。
コイルブロック１に、第１図のように、テーブル５を取
り付けることにより、精密駆動用の４軸テーブルが得ら
れることになる。
［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されており、２個のロ字状
のコイルを十字形に組み合わせた組コイルを２組重ね合
わせた可動コイルブロックと、上記可動コイルブロック
の各コイルが間挿される３個のスリットが各側面の軸方
向にそれぞれ穿設されスリット内の磁界が軸方向となる
ようにした四角柱状の磁気回路ブロックとで構成され、
位置検出手段出力に基づいて各コイルに所定電流を流す
ことにより、各コイルに発生するローレンツ力にて可動
コイルブロックを４自由度をもって姿勢自在にしたもの
であり、構成が簡単で、全体形状が小型の４軸姿勢制御
装置を提供することができるという効果がある。
のコイルを十字形に組み合わせた組コイルを２組重ね合
わせた可動コイルブロックと、上記可動コイルブロック
の各コイルが間挿される３個のスリットが各側面の軸方
向にそれぞれ穿設されスリット内の磁界が軸方向となる
ようにした四角柱状の磁気回路ブロックとで構成され、
位置検出手段出力に基づいて各コイルに所定電流を流す
ことにより、各コイルに発生するローレンツ力にて可動
コイルブロックを４自由度をもって姿勢自在にしたもの
であり、構成が簡単で、全体形状が小型の４軸姿勢制御
装置を提供することができるという効果がある。
第１図は本発明一実施例の概略構成図、第２図は同上の
要部斜視図、第３図は同上の要部斜視図、第４図は同上
の要部斜視図、第５図は同上の要部側面図、第６図の要
部斜視図である。 １は可動コイルブロック、1a〜1dはコイル、２は磁気回
路ブロック、2aは永久磁石、3a〜3dはスリット、4a〜4d
は位置検出センサ、５はテーブル、６は制御手段であ
る。
要部斜視図、第３図は同上の要部斜視図、第４図は同上
の要部斜視図、第５図は同上の要部側面図、第６図の要
部斜視図である。 １は可動コイルブロック、1a〜1dはコイル、２は磁気回
路ブロック、2aは永久磁石、3a〜3dはスリット、4a〜4d
は位置検出センサ、５はテーブル、６は制御手段であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】２個のロ字状のコイルを十字形に組み合わ
せた組コイルを２組重ね合わせた可動コイルブロック
と、上記可動コイルブロックの各コイルが間挿される３
個のスリットが各側面の軸方向にそれぞれ穿設されスリ
ット内の磁界が軸方向となるようにした四角柱状の磁気
回路ブロックと、可動コイルブロックの位置を検出する
位置検出手段と、位置検出手段出力に基づいて各コイル
に流す電流をフィードバック制御する制御手段とで構成
され、各側面のスリット内の磁界の方向を適宜設定し、
各コイルに所定電流を流すことにより発生するローレン
ツ力にて可動コイルブロックを４自由度をもって姿勢自
在にしたことを特徴とする４軸姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9872090A JP2740330B2 (ja) | 1990-04-14 | 1990-04-14 | ４軸姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9872090A JP2740330B2 (ja) | 1990-04-14 | 1990-04-14 | ４軸姿勢制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03296112A JPH03296112A (ja) | 1991-12-26 |
| JP2740330B2 true JP2740330B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=14227358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9872090A Expired - Fee Related JP2740330B2 (ja) | 1990-04-14 | 1990-04-14 | ４軸姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2740330B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3935235B2 (ja) * | 1997-02-19 | 2007-06-20 | 株式会社東芝 | Ｘｙ移動用アクチュエータおよび半導体接続装置 |
| US11095200B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-08-17 | Nidec Sankyo Corporation | Actuator |
| JP7039463B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2022-03-22 | 日本電産サンキョー株式会社 | アクチュエータ |
| CN110521096B (zh) * | 2017-03-30 | 2021-06-25 | 日本电产三协株式会社 | 致动器 |
| JP7072502B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2022-05-20 | 日本電産サンキョー株式会社 | アクチュエータ |
| US11070120B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-07-20 | Nidec Sankyo Corporation | Actuator |
| CN209982310U (zh) * | 2019-03-20 | 2020-01-21 | 瑞声科技（南京）有限公司 | 线性电机 |
-
1990
- 1990-04-14 JP JP9872090A patent/JP2740330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03296112A (ja) | 1991-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |