JP3438344B2 - リニアモータ・ドライブ・システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアパルスモータを
フィードバック制御するリニアモータ・ドライブ・シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＡ（ファクトリーオートメーション）
の分野では、産業用ロボツトや加工機械等の駆動源とし
てパルスモータが多く使われている。例えば、半導体部
品を搬送する装置では、搬送動作が直進運動であるた
め、リニアパルスモータを用いると動力伝達機構が簡単
になって好都合である。このような用途に使われるリニ
アパルスモータにおいて、リニアパルスモータをフィー
ドバック制御すると高い位置決め精度が得られる。フィ
ードバック制御方式のリニアモータ・ドライブ・システ
ムには、リニアパルスモータの移動子の移動を検出する
ためのセンサが設けられている。このセンサとしては、
例えば、リニア型の光学式エンコーダが用いられる。リ
ニア型の光学式エンコーダの符号板に設けるスリット
は、エッチング等により形成される。しかし、エッチン
グむら等によりスリットの形状に誤差があると、検出精
度が低下する。また、スリットに光を照射する光源の光
量分布が不均一であるときも検出精度の低下をもたら
す。さらに、検出信号に含まれる高次高調波も誤差要因
になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたものであり、スリット形
状の誤差、光源の光量分布の不均一性及び検出信号の高
次高調波成分の影響を受けにくく、検出精度が高いリニ
ア型の光学式エンコーダをもったリニアモータ・ドライ
ブ・システムを実現することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったリニアモータ・ドライブ・システムである。 （１）リニアパルスモータの移動子の移動をリニア型の
光学式エンコーダで検出し、検出信号をもとに前記リニ
アパルスモータをフィードバック制御するリニアモータ
・ドライブ・システムにおいて、前記リニア型の光学式
エンコーダは、位置が固定されていて、固定子の歯の配
列方向と同方向にモータの固定子の歯のピッチと同一ピ
ッチで配列されたスリットが設けられたスケール板と、
リニアパルスモータの移動子と連結されていて、この移
動子とともに移動する移動部材と、この移動部材に搭載
されていて、前記スリットに光を照射する光源と、前記
移動部材に搭載されていて、スケール板を挟んで前記光
源に対向配置され、スケール板のスリットの１ピッチ内
に配列された複数のフォトダイオードからなり、スリッ
トを通過した光を検出するフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイの光検出信号を走査し、走
査により得た光検出信号をもとに、リニアパルスモータ
の移動子が固定子の歯の１ピッチ分移動すると位相が３
６０°変調される位相変調信号を生成する信号処理回路
と、 前記位相変調信号と位相が変調されない基準信号の
位相差を計測し、リニアパルスモータの移動子と固定子
の歯の位相ずれを検出する位相差カウンタと、 前記検出
した位相ずれをもとに転流制御を行う転流制御手段と、
を具備し、前記フォトダイオードは、スリットの１ピッ
チ内にｎ個（ただし、ｎは整数）設けられていて、１個
のフォトダイオードの配列方向の幅はｐ ₀ ／（ｎ＋１）
（ただし、ｐ ₀ はスリットのピッチ）で、フォトダイオ
ードとフォトダイオードとの間隙の幅はｐ ₀ ／ｎ（ｎ＋
１）であり、フォトダイオードアレイの光検出信号に含
まれる（ｎ＋１）次高調波を除去することを特徴とする
リニアモータ・ドライブ・システム。 （２）前記光源と前記スケール板の間に配置されてい
て、光源の出射光の光量分布を均一化する拡散板を具備
したことを特徴とする（１）記載のリニアモータ・ドラ
イブ・システム。 （３）前記スケール板には同位相のスリットが複数列設
けられていて、前記光源は複数列のスリットに光を照射
し、各フォトダイオードは複数列のスリットにまたがる
長さになっていて、前記フォトダイオードアレイは複数
列のスリットを通過した光を検出することを特徴とする
（１）または（２）に記載のリニアモータ・ドライブ・
システム。

【０００５】

【作用】このような本発明では、フォトダイオードがス
ケール板の複数列のスリットにまたがる長さになってい
て、１個のフォトダイオードで複数列分のスリットの通
過光を検出する。これによって、スリット形状の誤差を
平均化した検出信号が得られる。また、光源とスケール
板の間に配置された拡散板は、光源の出射光の光量分布
を均一化する。さらに、スリットの１ピッチｐ₀内にフ
ォトダイオードをｎ個設け、１個のフォトダイオードの
配列方向の幅をｐ₀／（ｎ＋１）、フォトダイオードと
フォトダイオードとの間隙の幅はｐ₀／ｎ（ｎ＋１）に
することにより検出信号に含まれる（ｎ＋１）次高調波
を除去する。

【０００６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例の概略構成図である。図で、１００
はモータ部、２００はモータ部１００を駆動する駆動回
路である。３００はエンコーダ部で、モータ部１００の
回転を検出するエンコーダ３００ ₁と、エンコーダ３０
０₁の検出信号を経由して出力するエンコーダインタフ
ェイス３００₂（以下、エンコーダＩ／Ｆとする）とか
らなる。４００はモータ部１００の回転速度をフィード
バック制御する速度制御部、５００はモータ部１００の
回転位置をフィードバック制御する位置制御部、６００
は速度制御部４００と位置制御部５００のサーボ系を調
整するチューニング部である。

【０００７】図１のシステムの各構成要素の具体的構成
を項目に分けて説明する。

【０００８】（１）モータ部 図２は図１のシステムのモータ部１００の具体的構成例
を示した図である。モータ部１００は、リニアパルスモ
ータである。図２では３相モ―タの例を示している。図
２の（ａ）はモータ部の正面図、（ｂ）は側面図であ
る。モータ部１００において、１１は固定子、１２は移
動子である。モータ部１００は、移動子１２に駆動対象
が直接取付けられるダイレクト・ドライブ型のリニアパ
ルスモ―タである。固定子１１は、磁性体材料で構成さ
れていて、長さ方向に一定ピッチで歯１１１が形成され
ている。移動子１２で、１２１は磁性体材料で構成され
た移動子板である。移動子板１２１には突極１２２，１
２３，１２４が設けられ、これらの突極の先端には歯１
１１と同一ピッチの歯１２５が形成されている。突極１
２２の先端に形成された歯の位相に対して、突極１２３
および１２４の先端に形成された歯はそれぞれ位相がｐ
／３および２ｐ／３だけずれている。ここで、ｐは歯１
２５のピッチである。１２６，１２７，１２８はそれぞ
れ突極１２３，１２４，１２５に巻かれた３相コイルで
ある。これら３つのコイルはＹ型に結線されていて、位
相が１２０°ずつ異なる交流信号で励磁される。１２９
は移動子板１２１と同一構成の移動子板である。この移
動子板１２９は移動子１２１に対して歯の位相をｐ／２
ずらして配置されている。なお、コイル１２６，１２
７，１２８は移動子板１２１と１２９の突極にまたがっ
て巻かれている。１３０は移動子板１２１と１２９を連
結していて、これらの移動子板にバイアス磁束を与える
永久磁石である。永久磁石１３０は移動子板１２１から
１２９へ至る方向に着磁されている。このようなモ―タ
では、永久磁石１３０によって固定子と移動子の突極部
にバイアス磁束が与えられる。このバイアス磁束は、コ
イル１２６〜１２８の磁束により、移動子板１２１，１
２９の一方で強められ、他方で弱められ、強められる側
と弱められる側が交互に代わることによってモ―タの移
動子が移動する。

【０００９】（２）エンコーダ部 図３は図１のシステムのエンコーダ部３００の具体的構
成例を示した斜視図である。エンコーダ部３００はリニ
ア型の光学式エンコーダである。図３で、３０１は位置
が固定されたレール部材、３０２はレール部材３０１に
固定されたスケール板である。図３ではスケール板３０
２の形状を破線で示している。後述するが、スケール板
３０２には長さ方向に沿ってモータ部１００の固定子１
１の歯１１１のピッチと同一ピッチで配列されたスリッ
トが複数列設けられている。３０３はリニアパルスモー
タの移動子１２と連結されていて、移動子１２とともに
移動するベース部材、３０４はベース部材３０３と連結
されたアーム部材である。レール部材３０１はベース部
材３０３とアーム部材３０４の移動をガイドする。３０
５はアーム部材３０４に搭載された光源で、例えばＬＥ
Ｄ等が用いられる。３０６はスケール板３０２を挟んで
光源３０５と対向配置されたフォトダイオードアレイ
（以下、ＰＤＡとする）である。ＰＤＡ３０６は取付板
３０７を介してベース部材３０３に固定されている。３
０８は光源３０５とスケール板３０２の間に配置された
拡散板である。拡散板３０８は光源３０５の照射光の光
量分布を均一化する。

【００１０】図４はエンコーダ部３００の回路構成例を
示した図である。図４で前出した図と同一のものは同一
符号を付ける。図４で、３０９はスリットで、正弦波形
状をなしていて、スケール板３０２の長さ方向に沿って
一定ピッチで２列形成されている。２列に形成されたス
リットの位相は同位相である。スリット３０９のピッチ
は、リニアパルスモータの固定子１１の歯１１１のピッ
チと等しい。図４の点を付けた部分がスリット部分であ
る。スリット３０９の配列方向は、リニアパルスモータ
の固定子１１の歯１１１の配列方向と同方向である。Ｐ
ＤＡ３０６は、８個のフォトダイオード３０６₁〜３０
６₈からなり、これらの８個のフォトダイオード３０６₁
〜３０６₈は、スリット３０９の１ピッチ内に配列され
ている。各フォトダイオード３０６₁〜３０６₈は２列の
スリットにまたがって対向配置されている。すなわち、
１個のフォトダイオードで２列分のスリットの通過光を
検出する。これによって、スリット形状の誤差が平均化
され、検出誤差のばらつきを低減できる。

【００１１】図５はスリット３０９とフォトダイオード
３０６₁〜３０６₈の位相関係を示した図である。図５で
は検出信号に含まれる９次高調波を除去するための位相
関係の例を挙げている。図５に示すようにスリット３０
９の１ピッチｐ₀内に８個のフォトダイオード３０６₁〜
３０６₈が配列されている。１個のフォトダイオードの
幅はｐ₀／９で、フォトダイオードとフォトダイオード
の間隙の幅はｐ₀／７２である。この間隙部分は不感帯
になっている。

【００１２】図４へ戻り、３１０は信号処理回路であ
る。信号処理回路３１０において、ＳＷ１〜ＳＷ８はス
イッチであり、クロック発生器３１１から与えられる８
相クロックによって一定のタイミングで順序に閉じられ
てフォトダイオ―ド３０６₁〜３０６₈の光検出信号を走
査する。３１２はＯＰアンプであり、各スイッチＳＷ１
〜ＳＷ８を介して与えられる信号を増幅する。ＯＰアン
プ３１２の出力は階段状波形であり、波形の高さはフォ
トダイオ―ドが受ける光量に比例する。スイッチの開閉
は、例えば、１回目のタイミングではスイッチＳＷ１，
ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が閉じ、２回目のタイミングで
はスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５が閉じ、以
下同様にして４個ずつ閉じるスイッチをずらしていく。

【００１３】エンコーダＩ／Ｆ３００₂において、３２
１はＯＰアンプ３１２の出力の低周波成分を抽出するロ
―パスフィルタ（以下、ＬＰＦとする）、３２２はＬＰ
Ｆ３２１の出力を波形整形するコンパレ―タである。３
２３はクロック発生器３１１の８相クロックのいずれか
１相のクロックを取り出すクロック取出回路、３２４は
クロック発生器の８相クロックを１／８に分周する分周
回路である。３２５はコンパレ―タ３２２から与えられ
る位相変調信号とクロック取出回路３２３で取り出した
位相が変調されない基準信号の位相差を分周回路３２４
の分周クロックのタイミングで計測する位相差カウンタ
である。分周クロックの周期は８個のスイッチＳＷ１〜
ＳＷ８の走査周期に相当している。５０４は積算回路を
もった位置検出手段で、位相差カウンタ３２５で計測し
た位相差を走査周期ごとに積算してモ―タの移動子の位
置を検出する。４０２は位相差カウンタ３２５で計測し
た位相差の変動周波数をもとにモ―タの移動子の移動速
度を検出するＦ／Ｖ変換器である。

【００１４】このように構成したエンコ―ダの動作を説
明する。クロック発生器３１１は、８相クロックのタイ
ミングでスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を開閉してフォトダイ
オ―ド３０６₁〜３０６₈の光検出信号を走査する。フォ
トダイオ―ド３０６₁〜３０６₈はスリット像を映すイメ
―ジセンサであるため、ＰＤＡ３０６と光源３０５がス
リットの１ピッチ分移動すると走査により得られた階段
状波形信号の位相は３６０°変化する。従って、階段状
波形信号にＬＰＦ３２１とコンパレ―タ３２２を通過さ
せて得た信号は、次式で与えられる位相変調信号にな
る。 ｆ（ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ＋２π（ｘ／ｐ₀）｝ … Ａ：定数，ｔ：時間 ｘ：スリットの相対的移動量 ω＝２πｆ_S ｆ_S：クロック発生器３１１の８相クロックの周波数 また、クロック取出し回路３２３で取出した基準信号の
位相はωｔになる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８が８回切替
わると１回の走査周期が終了するため、分周回路３２４
による分周クロックの周期が走査周期になる。位相差カ
ウンタ３２５は、分周クロックのタイミングで１走査周
期ごとに、コンパレ―タ３２２から与えられる位相変調
信号とクロック取出し回路３２３から与えられる基準信
号の位相差を計測する。この位相差は式より２π（ｘ
／ｐ₀）である。ここで、 （エンコ―ダのスリットのピッチ）＝（リニアパルスモ
―タの固定子の歯のピッチ） であるため、位相差カウンタ３２５で計測した位相差が
モ―タの固定子の歯と移動子の歯の位相ずれそのものに
なる。この位相ずれをもとにモ―タの転流制御が行なわ
れる。すなわち、位相差カウンタ３２５により転流制御
に用いる信号が直接検出される。位相差カウンタ３２５
で計測された位相差はそのまま転流角検出信号として後
述する転流制御手段５０７へ送られる。位置検出手段５
０４は、位相差カウンタ３２５で計測した位相差の変化
分を分周回路３２４の分周クロックのタイミングで積算
していく。この積算値がモ―タの移動子の位置になる。
従って、位置検出手段５０４の積算値は帰還信号とな
り、この帰還信号を用いてモータの位置フィードバック
制御が行われる。Ｆ／Ｖ変換器４０２は、コンパレ―タ
３２２の出力の変動周波数に比例した電圧信号を出力す
る。この信号は帰還信号となり、この帰還信号を用いて
モータの速度フィードバック制御が行われる。このよう
にして、モ―タの転流制御，位置制御，速度制御に用い
る信号が同時に検出される。

【００１５】次に、検出信号に含まれる９次高調波の除
去のしかたについて図５を用いて説明する。前述したよ
うに、検出信号の基本波（信号成分）は次式で与えられ
る。 ｆ（ｔ）＝Ａｓｉｎ｛ωｔ＋２π（ｘ／ｐ₀）｝ 検出信号の９次高調波は次のとおりになる。 ｆ₉（ｔ）＝Ａ₉ｓｉｎ｛ωｔ＋２π（９ｘ／ｐ₀）｝ Ａ₉：定数 図５より、１個のフォトダイオードの幅がｐ₀／９で、
各フォトダイオードの位相がｐ₀／８ずつずれているこ
とから、ｎ番目（ただし、ｎ＝１，２，…）のフォトダ
イオードの検出信号の信号成分は次のとおりになる。 一方、ｎ番目のフォトダイオードの検出信号の９次高調
波は次のとおりになる。 これによって、９次高調波がキャンセルされる。

【００１６】図６は本発明の一実施例の具体的構成図で
ある。図６で、既に説明した構成要素については説明を
省く。駆動回路２００において、２０１，２０２はモー
タ部１００にある３相コイルのうちの２相のコイルに流
れる励磁電流を検出する電流検出回路、２０３，２０４
は速度制御部４００からの電流指令値と電流検出回路２
０１，２０２の検出電流の差をとる減算器である。２０
５は電力増幅回路で、減算器２０３，２０４からの信号
をもとにＰＷＭ回路２０６で生成したＰＷＭ信号を励磁
回路２０７のトランジスタをオン・オフし、減算器２０
３，２０４の差電流が零になるようにモータに３相正弦
波電流を流す。

【００１７】速度制御部４００の構成を説明する。速度
制御部４００で、４０１は速度制御と位置制御の切換え
スイッチである。このスイッチは速度制御をするときは
接点ｈ₁側に接続され、位置制御をするときは接点ｈ₂側
に接続される。４０２はＦ／Ｖ変換器であり、エンコー
ダＩ／Ｆ３００₂の出力信号を速度信号に変換する。４
０３はスイッチ４０１からの信号（速度の指令値とな
る）とＦ／Ｖ変換器４０２からの信号の差をとる減算器
である。４０４はマルチプライング・デジタル・アナロ
グ変換器（以下、ＭＤＡとする）で、デジタル信号でゲ
インが変えられ、アナログ入力信号を増幅する。ゲイン
の設定信号は位置制御部５００またはチューニング部６
００から与えられる。４０５は電圧制御リミッタ（以
下、ＶＣＬとする）であり、ＭＤＡ４０４の出力を一定
の上限値または下限値に押える。４０６，４０７はＭＤ
Ａであり、ＶＣＬ４０５からの信号を受け、位置制御部
５００からの転流制御信号に従って電流信号Ｉｓｉｎθ
_eまたはＩｓｉｎ（θ_e＋１２０°）を電流指令値として
減算器２０３，２０４に与える（Ｉは電流）。

【００１８】次に、位置制御部５００の構成について説
明する。位置制御部５００で、５０１は位置の指令パル
ス信号と回転方向信号をもとに位置の指令信号を生成し
て発生するカウンタ、５０２はノーマルモードでは接点
ｋ₁側に接続され、テストモードではテスト信号発生手
段５０２′によりテスト信号が与えられる接点ｋ₂側に
接続されるスイッチである。５０３は減算器であり、ス
イッチ５０２からの信号（位置の指令信号となる）と位
置検出手段５０４からの信号の差をとる。位置検出手段
５０４については前述した。５０５は位置制御手段であ
り、エンコーダＩ／Ｆ３００₂またはチューニング部６
００からの信号によりゲインテーブル５０６から読み出
したパラメータをもとに、ＭＤＡ４０４のゲインを調整
する。位置制御手段５０５はソフトウェアによりＩーＰ
Ｄ（積分、比例、微分）動作を行う３次のサーボ系を構
成している。ゲインテーブル５０６は、例えば図７に示
すようにモータの負荷重量Ｍ及び位置制御系の固有振動
数ｆ_nとこれらの値に応じた最適な制御パラメータ値ｘ
₁₁，ｘ₁₂，ｘ₁₃等を対応させたテーブルである。ゲイン
テーブル５０６には速度制御用と位置制御用のテーブル
があり、更に速度制御用テーブルと位置制御用テーブル
にはＰ動作（比例動作）用テーブルとＩ動作（積分動
作）用テーブルがある。５０７はエンコーダＩ／Ｆ３０
０₂からの信号をもとに掛算器４０６，４０７に信号を
送ってモータの転流を制御する転流制御手段、５０８は
位置制御手段５０５の出力をデジタル・アナログ変換す
るＤ／Ａ変換器、５０９はＤ／Ａ変換器５０８の出力を
サンプル・ホールドしてチューニング部６００に送るサ
ンプル・ホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路とする）であ
る。速度制御をするときは、スイッチ４０１を接点ｈ₁
側に接続し、速度の指令値としてのアナログ速度入力と
Ｆ／Ｖ変換器４０２の速度信号の差を減算器４０３でと
る。ＭＤＡ４０４のゲインは、後述するスイッチ６０
１，６０２によりゲインテーブル５０６から読み出され
る制御パラメータ値により設定される。位置制御をする
ときは、スイッチ４０１を接点ｈ₂側に接続するととも
にスイッチ５０２を接点ｋ₁側に接続する。そして、カ
ウンタ５０１からの位置指令信号と位置検出手段５０４
の出力信号の差を減算器５０３でとる。位置制御手段５
０５では、スイッチ６０１，６０２によりゲインテーブ
ル５０６から制御パラメータを読出し、この制御パラメ
ータを用いて位置制御アルゴリズムによりＭＤＡ４０４
のゲインを調整する。

【００１９】次に、チューニング部６００の構成につい
て説明する。チューニング部６００において、６０１，
６０２はサーボチューニングスイッチである。６０１は
所定の範囲内で固有振動数ｆ_nを複数段階に設定する固
有振動数設定スイッチである。例えば、このスイッチに
より固有振動数は５〜２０Ｈｚの範囲で１６段階に設定
される。６０２は負荷重量Ｍを所定の範囲内で複数段階
に設定するイナーシャ設定スイッチである。これらのス
イッチ６０１，６０２によりｆ_nとＭが設定されると、
ゲインテーブル５０６から設定値に対応した最適な制御
パラメータ値が読み出される。スイッチ６０１，６０２
を用いて位置制御を行うときは、位置制御用のテーブル
から読み出された制御パラメータ値をもとに、位置制御
手段５０５がＭＤＡ４０４のゲインを調整する。速度制
御を行うときは、速度制御用のテーブルから読み出され
た制御パラメータがＭＤＡ４０４に送られてゲインが調
整される。６０３はスイッチ５０２の切換用スイッチ、
６０４はスイッチ４０１の切換用スイッチ、６０５は速
度制御と位置制御を積分動作または比例動作に切換える
スイッチである。このスイッチの切換によってゲインテ
ーブル５０６の積分動作用テーブルと比例動作用テーブ
ルが使い分けられる。ＤＤモータでロボットアームを動
かす場合において、ロボットアームを位置決めするとき
は積分動作による制御を行い、ロボットアームで物をつ
かむときは比例動作による制御（コンプライアンス制
御）を行う。６０６はＳ／Ｈ回路４０２を介して位置制
御部５００の出力を取出すモニタ出力端子である。この
出力は表示装置例えばオッシロスコープに送られてモニ
タリングされる。６０７はアップダウンパルス発生器６
０８を介してインクリメンタルパルス信号を取出すパル
ス取出端子である。６０９はフォトダイオードＧ₁，Ｇ₂
の出力を取出す原点信号端子である。パルス取出端子６
０７と原点信号端子６０９から取出した出力はコントロ
ーラ（図示せず）に送られる。コントローラでは、パル
ス取出端子６０７の出力からモータの回転位置をカウン
トし、原点信号端子６０９からの出力から原点位置を検
出する。ＢＳはデータバスであり、エンコーダ部３０
０、速度制御部４００、位置制御部５００及びチューニ
ング部６００の間の信号を伝送する。ここで、モータの
負荷重量Ｍが不明のときは、スイッチ５０２を接点ｋ₂
側に接続し、既知のテスト信号を位置制御手段５０５に
与え、このとき位置制御部５００が出力する信号をモー
タ出力端子を用いてモニタする。そして、モニタ波形の
歪をなくすようにイナーシャ設定スイッチでイナーシャ
の設定値を調整する。なお、ｆ_nとＭの設定はスイッチ
によらず外部のコントローラで行うようにしてもよい。
また、実施例ではサーボチューニングスイッチで固有振
動数ｆ_nと負荷重量Ｍの両方が設定されるとゲインテー
ブル５０６から制御パラメータが読み出される場合につ
いて説明したが、これに限らずｆ_nとＭの一方が設定さ
れたときに制御パラメータが読み出される構成であって
もよい。

【００２０】なお、実施例ではスリットが２列形成され
た場合について説明したが、これに限らずスリットを３
列以上形成し、フォトダイオードを各列のスリットにま
たがって対向配置する構成にしてもよい。また、実施例
ではスリット形状が正弦波形状である場合について説明
したが、これに限らずスリット形状は矩形等であっても
よい。また、実施例ではスリットの１ピッチ内に設ける
フォトダイオードの個数を８、１個のフォトダイオード
の配列方向のを幅をｐ₀／９、フォトダイオードとフォ
トダイオードとの間隙の幅をｐ₀／７２にして９次高調
波を除去する場合について説明したが、これに限らずさ
らに一般化してもよい。すなわち、スリットの１ピッチ
内に設けるフォトダイオードの個数をｎ（ただし、ｎは
整数）、１個のフォトダイオードの配列方向のを幅をｐ
₀／（ｎ＋１）、フォトダイオードとフォトダイオード
との間隙の幅をｐ₀／ｎ（ｎ＋１）にして（ｎ＋１）次
高調波を除去する構成にしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。 スリットを複数列形成し、各フォトダイオードを複数
列のスリットにまたがらせて対向配置しているため、１
個のフォトダイオードで複数列分のスリットの通過光を
検出する。これによって、エッチングむら等によるスリ
ット形状の誤差が平均化され、検出誤差のばらつきを低
減できる。 光源とスケール板の間に拡散板が配置されているた
め、光源の出射光の光量分布が均一化される。これによ
って、光源の光量分布の不均一性による検出誤差が低減
される。 スリットの１ピッチｐ₀内にｎ個のフォトダイオード
を配列し、１個のフォトダイオードの幅をｐ₀／（ｎ＋
１）、フォトダイオードとフォトダイオードとの間隙の
幅をｐ₀／ｎ（ｎ＋１）にしているため、検出信号に含
まれる（ｎ＋１）次高調波を有効に除去できる。これに
よって、検出精度を向上することができる。

【００２２】以上説明したように本発明によれば、検出
精度が高いリニア型の光学式エンコーダをもったリニア
モータ・ドライブ・システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】図１のシステムのモータ部の具体的構成例を示
した図である。

【図３】図１のシステムのエンコーダ部の具体的構成例
を示した斜視図である。

【図４】図１のシステムのエンコーダ部の回路構成例を
示した図である。

【図５】スリットとフォトダイオードの位相関係を示し
た図である

【図６】本発明の一実施例の具体的構成図である。

【図７】位置制御部に格納されたゲインテーブルの一例
を示した図である。

【符号の説明】

１００ モータ部 １１ 固定子 １１１ 歯 １２ 移動子 ２００ 駆動回路部 ３００ エンコーダ部 ３００₁ エンコーダ ３００₂ エンコーダＩ／Ｆ ３０１ レール部材 ３０２ スケール板 ３０３ ベース部材 ３０４ アーム部材 ３０５ 光源 ３０６ ＰＤＡ ３０６₁〜３０６₈ フォトダイオ―ド ３０７ 取付板 ３０８ 拡散板 ３０９ スリット ３１０ 信号処理回路 ４００ 速度制御部 ５００ 位置制御部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−248357（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−166718（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−49581（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−134015（ＪＰ，Ｕ) 特許3017927（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 101 H02K 41/00 G01B 11/00 G01D 5/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リニアパルスモータの移動子の移動をリニ
   ア型の光学式エンコーダで検出し、検出信号をもとに前
   記リニアパルスモータをフィードバック制御するリニア
   モータ・ドライブ・システムにおいて、 前記リニア型の光学式エンコーダは、 位置が固定されていて、固定子の歯の配列方向と同方向
   にモータの固定子の歯のピッチと同一ピッチで配列され
   たスリットが設けられたスケール板と、 リニアパルスモータの移動子と連結されていて、この移
   動子とともに移動する移動部材と、 この移動部材に搭載されていて、前記スリットに光を照
   射する光源と、 前記移動部材に搭載されていて、スケール板を挟んで前
   記光源に対向配置され、スケール板のスリットの１ピッ
   チ内に配列された複数のフォトダイオードからなり、ス
   リットを通過した光を検出するフォトダイオードアレイ
   と、 このフォトダイオードアレイの光検出信号を走査し、走
   査により得た光検出信号をもとに、リニアパルスモータ
   の移動子が固定子の歯の１ピッチ分移動すると位相が３
   ６０°変調される位相変調信号を生成する信号処理回路
   と、 前記位相変調信号と位相が変調されない基準信号の位相
   差を計測し、リニアパルスモータの移動子と固定子の歯
   の位相ずれを検出する位相差カウンタと、 前記検出した位相ずれをもとに転流制御を行う転流制御
   手段と、 を具備し、前記フォトダイオードは、スリットの１ピッ
   チ内にｎ個（ただし、ｎは整数）設けられていて、１個
   のフォトダイオードの配列方向の幅はｐ ₀ ／（ｎ＋１）
   （ただし、ｐ ₀ はスリットのピッチ）で、フォトダイオ
   ードとフォトダイオードとの間隙の幅はｐ ₀ ／ｎ（ｎ＋
   １）であり、フォトダイオードアレイの光検出信号に含
   まれる（ｎ＋１）次高調波を除去する ことを特徴とする
   リニアモータ・ドライブ・システム。
2. 【請求項２】前記光源と前記スケール板の間に配置され
   ていて、光源の出射光の光量分布を均一化する拡散板を
   具備したことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ
   ・ドライブ・システム。
3. 【請求項３】前記スケール板には同位相のスリットが複
   数列設けられていて、前記光源は複数列のスリットに光
   を照射し、各フォトダイオードは複数列のスリットにま
   たがる長さになっていて、前記フォトダイオードアレイ
   は複数列のスリットを通過した光を検出することを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載のリニアモータ・
   ドライブ・システム。