JP4196537B2 - リニアサーボアクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）分野や半導体デバイスのハンドラ等において用いられるリニアサーボアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体部品の搬送装置等では、ストッカから半導体部品を取出すときに上下移動の動作が行われる。それには通常リニアアクチュエータが使用されるが、小型であることが条件となっているため、リニアアクチュエータとして通常エアシリンダが用いられていた。
【０００３】
図１２にエアシリンダを用いたリニアアクチュエータの構成例を示す。ピストン１はシリンダ２に供給される圧縮空気によりＡ−Ａ’方向に上下移動を行なう。例えば、シリンダ２に圧縮空気を供給したときは、ピストン１がシリンダ２から押し出されて下方へ移動し、圧縮空気の供給を停止したときはシリンダ２内にあるばね（図示せず）の復元力によりピストン１がシリンダ２内に引き込まれる。
【０００４】
空気供給手段３はシリンダ２に圧縮空気を供給する。レール４はシリンダ２に固定されていて、上下方向に延びている。スライダ５はレール４に移動自在に取り付けられていて、ピストン１と連結されている。レール４およびガイド５はピストン１の移動方向が上下方向になるようにガイドするために設けられている。
【０００５】
吸着手段６は、ピストン１の下端に取り付けられており、ピストン１が下方に移動してストッカ７にある部品８に押し付けられると、部品８を吸着する。吸着した状態でピストン１が上方に移動すると、部品８がストッカ７から取出される。吸着手段６の上記吸着動作は空気供給手段３の供給空気圧を利用して行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のリニアアクチュエータでは次のような課題があった。
（１）ピストン１の上下方向の位置決めは機械的ストッパによって実現しているため、任意の位置に位置決めできない。
（２）ピストン１とシリンダ２、およびレール４とスライダ５の部分が接触しているため、摩耗により寿命が短くなる。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、プラテン部にリニアパルスモータを形成すると共にこのリニアパルスモータ部に空気軸受けを設けてスライダがプラテン上をある空隙をもって浮上して移動するようにし、かつ位置センサとして磁歪ポテンショを用いることにより、長寿命で信頼性が高く、高精度で位置決めすることのできるリニアサーボアクチュエータを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、簡単な構造によりリニアパルスモータが可動範囲を越えたとき自動的に制動してリニアパルスモータの動きを停止することのできるリニアサーボアクチュエータを提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、前記空気軸受けの構造をＶ字型にすることによりスライダのスライド方向に対して直角な方向の動きを拘束することができるようにしたリニアサーボアクチュエータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明では、プラテン上に載置されたスライダに対象物を取り付け、プラテンの長手方向に対象物を移動させるリニアサーボアクチュエータであって、前記スライダは前記プラテンとの間で吸引力を生じるバイアスマグネットを備え、空気軸受けにより支持されて前記プラテンの長手方向に移動自在に形成され、前記プラテンは前記スライダの位置を検出する磁歪ポテンショ部を備え、前記スライダの可動範囲を越える箇所に前記空気軸受けの空気が抜ける通気孔が形成され、前記スライダの位置と指令位置との偏差をもとにそのスライダの位置をフィードバック制御する位置制御部を具備したことを特徴とする。
【００１１】
スライダはプラテンに対して空気軸受けにより支持されているため、摩擦の影響がなく、長寿命で信頼性が高く、また負荷が少ないので制御性が高められる。
また、従来のエアシリンダ方式では機械的ストッパで位置決めしていたため任意の位置に位置決めできなかったが、本発明では磁歪ポテンショ部を備え、その検出信号をもとにリニアパルスモータの位置をフィードバック制御するため、高精度で任意の位置に位置決めできる。
【００１２】
また、前記プラテンにスライダの可動範囲を越える箇所に空気軸受け用の空気を排出するための通気孔を設けているので、前記スライダの可動範囲を越える移動を簡単な機構で容易に制動することができる。
【００１３】
更に、前記プラテンには請求項２のように前記通気孔から流出する空気を検出する空気流検出センサを備えれば、スライダのオーバーランを容易に検出することができる。
【００１４】
また、前記プラテンに請求項３のように通気孔を塞ぐかまたは通気孔に逆から空気を吹き込む機構を備えると、オーバーランした後の復旧作業が簡単になる。
【００１５】
プラテンとスライダの対向面は請求項４のように平面または曲面またはＶ字型または台形状のいずれでもよく、特にＶ字型または台形状にした場合は改めてガイドを用いなくてもスライダの移動方向に対して直角な方向の動きを容易に拘束することができる。
【００１６】
また、フィードバック制御する位置制御部は、請求項５のように、転流制御、位置制御および速度制御を行うように構成することができる。
【００１７】
そして、フィードバック制御する位置制御部を、請求項６のように、スライダの位置の検出信号を微分してスライダの移動速度を検出する速度検出手段と、スライダの位置と指令位置との偏差の信号とこの速度検出手段の出力信号との偏差をもとにスライダの速度をフィードバック制御する速度制御部を備えるように構成することもできる。
【００１８】
また、請求項７のように、フィードバック制御する位置制御部には、Ｎ＝（Ｓｎ−Ｓｏ）／ΔＳによりＮを求め、更にこの演算値Ｎの小数部分に３６０を掛けて前記プラテンの歯とリニアパルスモータの歯の位相ずれを求める位相ずれ検出手段と、この位相ずれ検出手段で検出した位相ずれをもとにリニアパルスモータを転流制御する転流制御部を設けることもできる。
【００１９】
また、請求項８のように、フィードバック制御する位置制御部には、入力されるアナログ位置指令信号に対応してリニアパルスモータ部３０の動作特性に見合った指令値パターンを生成する加減速パターン制御部を備えることもできる。このようなパターン制御を行うと、リニアパルスモータの最適駆動が可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係るリニアサーボアクチュエータの一実施例を示す構成図である。図において、１０は加減速パターン制御部、２０はデジタルサーボ制御部、３０はリニアパルスモータ部である。
【００２１】
加減速パターン制御部１０は、入力されるアナログ位置指令信号に対応して、リニアパルスモータ部３０の動作特性に見合った指令値パターンを生成する。指令値パターンの例を図２に示す。アナログ位置指令信号の０〜５Ｖがリニアアクチュエータの０〜フルスケールに対応するが、アナログ位置指令がＶ_Aのときは波形Ａのようなパターンを、アナログ位置指令がＶ_Bのときは波形Ｂのようなパターンを生成する。
【００２２】
なお、この加減速パターン制御部１０は、デジタルサーボ制御部２０の入力段に含めてもよい。
【００２３】
デジタルサーボ制御部２０は、加減速パターン制御部１０の出力を目標値として受け、この目標値の信号とリニアパルスモータ部３０から帰還されるポテンショ信号との偏差が０となるようにリニアパルスモータを駆動制御するフィードバック制御を行なう。
なお、デジタルサーボ制御部２０の構成については後で詳述する。
【００２４】
リニアパルスモータ部３０は、パルスモータ部に空気軸受けを設けプラテン上をある空隙をもって浮上し自在に移動できるように構成されると共に磁歪ポテンショが取り付けられパルスモータの位置が検出できるように構成されている。
【００２５】
図３にリニアパルスモータ部３０の機械的構成を示す。リニアパルスモータ部３０は、プラテン３０１、スライダ３０３、磁歪ポテンショ部３１０から構成される。
スライダ３０３には対象物（図示せず）が取り付けられるが、プラテン３０１の長手方向に移動自在に取り付けられている。
【００２６】
スライダ３０３にはリニアパルスモータ３０４が一体に形成されている。そのリニアパルスモータ３０４には歯（図示せず）が設けられていて、プラテン３０１の歯３０２（一部を図示）と対向するように配置されている。プラテン３０１の歯３０２は、図示のようにＶ字型（図示の場合は逆Ｖ字型）の斜面にプラテンの長手方向へ一定のピッチで形成されたものである。
【００２７】
図４はリニアパルスモータ３０４に取り付けられた歯３０５の１ブロックの斜視図である。このような歯３０５はプラテン３０１の歯３０２と同じピッチに形成され、プラテン３０１の斜面に対向するように配置されている。この歯３０５と３０２の間に磁気吸引力を生じさせることにより、スライダ３０３をプラテン３０１に沿って移動させることができる。
【００２８】
スライダ３０３はプラテン３０１に支持されているが、摩擦を減らすために空気軸受けによりプラテン３０１に支持されている。３０６，３０７は空気送入口で、ここから空気を送入して、スライダ３０３をプラテン３０１から僅かに浮上させる。
【００２９】
磁歪ポテンショ部３１０は、図３（ｂ）に示すようにプラテン３０１の裏側に取り付けられていて、スライダ３０１の移動位置を検出するものである。
この磁歪ポテンショ部３１０は磁歪スケール３１１と磁歪ヘッド３１２を要部とするもので、磁歪スケール３１１は磁歪材料で形成されプラテン３０１と並行して配置されている。磁歪ヘッド３１２は、スライダ３０３に搭載され磁歪スケール３１１内に超音波信号を発生させ、この超音波信号が磁歪スケール３１１の両端に到達するまでに要した時間をもとにスライダ３０３の絶対位置を検出することができるように構成されている。
【００３０】
図５は磁歪ポテンショ部３１０による位置検出原理の説明図である。磁歪ヘッド３１２中のパルス発生器３１３から励振コイル３１４に励振パルスを印加して磁歪スケール３１１内にパルス信号を発生させる。励振コイル３１４はスライダ３０３（図３参照）と一体的に移動する。
【００３１】
受信コイル３１５，３１６は磁歪スケール３１１の両端に配置され、磁歪スケール３１１を伝播したパルス信号を検出する。比較増幅器３１７，３１８は、受信コイル３１５，３１６で受信したパルス波形を整形する。
位置検出手段３１９は励振コイル３１４でパルス信号を発生させてから受信コイル３１５，３１６でパルス信号を検出するまでの時間をもとにスライダ３０３の絶対位置を検出する。
【００３２】
次に、位置の検出の仕方について説明する。励振コイル３１４の位置から磁歪スケール３１１の端までの距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とし、その距離をパルス信号が伝播した時間をそれぞれＴ，Ｔ２とすると、次式が成立する。
Ｌ１＝Ｔ１・ｖ
Ｌ２＝Ｔ２・ｖ
ただし、ｖはパルスが磁歪スケール３１１を伝播する速度
【００３３】
ここで、Ｐ＝（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）とすると、
Ｐ＝（２Ｌ１−Ｌ）／Ｌ
ただし、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２
である。変形すると、
Ｌ１＝｛Ｌ（Ｐ＋１）｝／２ ……（１）
となる。
【００３４】
（１）式において、Ｔ１，Ｔ２が既知であり、したがってＰも既知であり、またＬも既知であるから、距離Ｌ１が求まる。
【００３５】
図６はデジタルサーボ制御部２０の詳細を示す構成ブロック図である。図６において、アナログ／デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）２００は加減速パターン制御部１０（図１参照）からのアナログ電圧の位置指令信号をデジタル信号に変換する。
【００３６】
磁歪インタフェイス部（以下磁歪Ｉ／Ｆ部という）２０２は磁歪ポテンショ部３１０とこの制御部とを接続するインタフェイスで、速度検出手段２０３と位相ずれ検出手段２０４を備え、リニアパルスモータ３０４（図３参照）の位置制御、速度制御および転流制御を行なうための信号を生成する。
【００３７】
速度検出手段２０３は、位置検出手段３１９（図５参照）で得られた位置検出信号を微分してスライダ３０３（図３参照）の移動速度を検出する。
【００３８】
位相ずれ検出手段２０４は次の演算を行ってリニアパルスモータの歯の位相ずれを求める。
Ｎ＝（Ｓｎ−Ｓｏ）／ΔＳ ……（２）
ここに、Ｓｏ：プラテン３０１の歯３０２とリニアパルスモータの歯３０５の位相を合わせたときの位置検出手段３１９の検出値
Ｓｎ：位置決め動作において得られた位置検出手段３１９の検出値
ΔＳ：スライダ３０３がプラテン３０１の歯３０２の１ピッチ分だけ移動したときにおける位置検出手段３１９の検出値の変化量
上記（２）式の演算値Ｎの小数部分に３６０を掛けて歯３０２と３０５の位相ずれを求める。
【００３９】
減算器２０１はＡ／Ｄ変換器２００が出力した指令位置と位置検出手段３１９の検出位置の偏差を求める。位置制御部２０５はこの偏差をもとにリニアパルスモータ３０４を位置フィードバック制御するための制御信号を出力する。
減算器２０６は位置制御部２０５の制御信号と速度検出手段２０３の出力の偏差をとる。速度制御部２０７は減算器２０６でとった偏差をもとにリニアパルスモータ３０４を速度フィードバック制御するための制御信号を出力する。
【００４０】
ｓｉｎテーブル２０８には位相ずれ量と正弦値（ｓｉｎ値）が対応して格納されている。リニアパルスモータ３０４が３相モータである場合、位相ずれ検出手段２０４から位相ずれ量が与えられると、ｓｉｎテーブル２０８からｓｉｎ（θ＋１２０゜）とｓｉｎ（θ−１２０゜）の値が読み出される。θは位相ずれ量によって変わる角度である。
【００４１】
掛算噐２０９，２１０は、速度制御部２０７によって得られた信号を入力信号とすると共に、ｓｉｎテーブル２０８から読み出したｓｉｎ（θ＋１２０゜）とｓｉｎ（θ−１２０゜）の値をゲイン設定信号として、Ｉｓｉｎ（θ＋１２０゜）とＩｓｉｎ（θ−１２０゜）なる電流指令値（Ｉは電流振幅）を出力する。
【００４２】
上記２つの指令値の位相が１２０゜ずれているのは、モータが３相モータであるためである。相数が異なる場合は位相ずれは他の値になる。例えば、２相モータの場合、２つの指令値の位相は１８０゜ずれている。
【００４３】
電流センサ２１１，２１２はリニアパルスモータ３０４のコイルＬ１，Ｌ２に流れるコイル電流を検出する。
減算器２１３，２１４では、２つの電流指令値Ｉｓｉｎ（θ＋１２０゜）とＩｓｉｎ（θ−１２０゜）と、２つの電流センサ２１１と２１２の検出値のそれぞれの偏差をとる。
【００４４】
パルス幅変調回路（以下パルス幅変調をＰＷＭと略す）２１５，２１６は、減算器２１３，２１４の出力をもとにモータコイルの励磁電流をフィードバック制御するためのＰＷＭ信号を生成して出力する。
減算器２１７は、ＰＷＭ回路２１５と２１６のＰＷＭ出力信号の差をとる。ＰＷＭ回路２１８はその差に対応したＰＷＭ信号を生成する。
【００４５】
駆動回路２１９は、ブリッジ型のインバータ回路であり、ＰＷＭ回路２１５，２１６，２１８の３相のＰＷＭ信号をもとにリニアパルスモータ３０４を駆動する。
なお、ｓｉｎテーブル２０８、掛算器２０９，２１０、減算器２１３，２１４，２１７、ＰＷＭ回路２１５，２１６，２１８および駆動回路２１９からなる部分をここでは転流制御部と呼ぶ。
【００４６】
このような構成における動作を次に説明する。プラテン３０１の歯３０２とリニアパルスモータ３０４の歯３０５の位相のずれ量とｓｉｎ（θ＋１２０゜）とｓｉｎ（θ−１２０゜）の値をあらかじめ対応付けてｓｉｎテーブル２０８に格納しておく。スライダ３０３の移動に伴って位相ずれ検出手段２０４の検出値（位相ずれ）が変わるのに応じて電流指令値Ｉｓｉｎ（θ＋１２０゜）およびＩｓｉｎ（θ−１２０゜）の値を変え、転流制御を行う。
【００４７】
また、位置検出手段３１９の検出位置と指令位置の偏差をもとに位置制御部２０５はリニアパルスモータ３０４のスライダ３０３の位置をフィードバック制御する。位置制御部２０５の出力（指令速度）と速度検出手段２０３の検出速度の偏差をもとに速度制御部２０７はリニアパルスモータ３０４のスライダ３０３の移動速度をフィードバック制御する。
【００４８】
このように磁歪Ｉ／Ｆ部２０２は、転流制御、位置制御および速度制御のための信号を生成し、生成した信号を用いてリニアパルスモータ３０４の転流制御、位置制御および速度制御を行う。
【００４９】
このとき、リニアパルスモータ３０４は、空気送入口３０６，３０７から空気が送入されて空気軸受けが実現され、プラテン３０１上をある空隙をもって浮上して移動する。このような構造とすることにより、摩擦の影響が無く、長寿命で信頼性の高いリニアパルスモータが実現できる。また、負荷が少ないので制御性が高められる。
【００５０】
更に、空気軸受けの構造がＶ字型に形成されているため、スライド方向に対して直角方向の動きが拘束される。ガイドを用いないで前記直角方向の動きを拘束できるので、リニアパルスモータ部のコストダウンが可能になるという利点もある。
【００５１】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００５２】
例えば、磁歪ポテンショ部は図７のような構成とすることもできる。この磁歪ポテンショでは、励振コイル３１４を磁歪スケール３１１の端部に固定配置し、受信コイル３１５を磁歪ヘッド３１２に搭載する。
【００５３】
図８は励振パルスおよび受信コイル３１５の受信パルスの信号波形のタイムチャートである。スライダ３０３の位置から磁歪スケール３１１の左端および右端までの距離をそれぞれＹおよびＸとし、磁歪スケール３１１の全長をＬとする。
【００５４】
受信コイル３１５は、励振コイル３１４が励振パルスを発生させてから時間Ｔ１（＝Ｘ／ｖ）後に最初のパルスを受信し、時間Ｔ２（＝Ｘ＋２Ｙ）後に２番目のパルスを受信したとする。２番目のパルスは磁歪スケール３１１の端部で反射されたパルスである。
【００５５】
ここで、Ｐ＝（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）とすると、
Ｐ＝（Ｘ／Ｌ）−１
である。変形すると、
Ｘ＝Ｌ（Ｐ＋１） ……（３）
となる。ＰとＬは既知であるから（３）式から距離Ｘすなわちスライダ３０３の位置が求められる。
【００５６】
また、加減速パターン制御部１０に与えるアナログ位置指令の入力は、図９に示すような構成により、連続的な位置指令の入力だけでなく離散的な位置指令での入力もできるようにして構わない。
【００５７】
図９において、１０１は多点の選択接点（設定位置）に対応した位置指令信号を発生する離散的位置指令信号発生器である。１０２はこの離散的位置指令信号発生器からの位置指令信号かまたは連続的なアナログ位置指令信号かのいずれかを選択するスイッチで、選択した信号は加減速パターン制御部１０に入力される。
【００５８】
また、スライダ３０３の移動用の歯３０２と３０５は、必ずしもプラテン３０１のＶ字型の斜面およびその対向面に設ける必要はない。例えば、前記Ｖ字型を台形状に変え、台形の平面部に歯を設け、空気軸受けによりスライダ３０３が移動できるように構成してもよい。
【００５９】
あるいはまた、プラテン３０１のスライダ３０３との対向面は、Ｖ字型や台形状に限らず、平面あるいは任意の曲面とすることもできる。
【００６０】
また、プラテンを図１０に示すような構成とすることもできる。スライダ３０３は、その位置が位置検出手段３１９（図５参照）で検出され可動範囲内を動くように制御されているが、リニアパルスモータの動作中に電源供給が停止（以下、単に停電という）した場合あるいは垂直運動で使用中に停電があった場合には、次のような不都合が生じる。
【００６１】
停電と同時に空気軸受けの空気流量を制御している電磁弁（図示せず）を閉じて空気を遮断しリニアパルスモータを停止させようとしても、電磁弁内部の動作遅れのためにリニアパルスモータが可動範囲を越えて移動してしまうことがある。そのようなオーバーランがあると、作業中のワークを破壊したり、事故に繋がる恐れがある。
【００６２】
図１０に示す構成によれば、可動範囲を越えると自動的に空気軸受けが機能しなくなり、磁気吸着力によりスライダのリニアパルスモータはプラテンに吸着されて停止する。以下詳しく説明する。
【００６３】
プラテン３０１ａの可動範囲Ａを越えたところに通気孔３２１を設ける。図１０の例では、可動範囲の両側に２個ずつの通気孔が形成されている。両側の２つの通気孔３２１はそれぞれプラテン３０１ａの側面に形成された孔３２２に通じている。
スライダ３０３が可動範囲を越えると空気軸受けの空気が通気孔３２１を通って側面の孔３２２から排除されるため、空気軸受けはその機能を失う。
【００６４】
正常時のプラテン３０１ａとスライダ３０３は、スライダに組み込まれたモータ内部にあるバイアスマグネット（図示せず）により吸引されていて空気軸受けの空気圧と釣り合っているが、空気軸受けの空気圧がなくなるとスライダ３０３はマグネットの吸引力によりプラテン３０１ａに吸着され、その位置で停止する。
このように、スライダ３０３が可動範囲を越えて駆動されると、可動範囲を越えないように自動的に制動が加えられる。
【００６５】
なお、プラテン３０１ａの側面の孔３２２に図１１に示すような空気流検出センサ３２３を取付けておくと、可動範囲を越えてスライダが止まったことを直ちに検知することができる。孔３２２に空気が流れると音が出る笛のような機構を装着すれば簡便なアラーム機構を実現することもできる。
【００６６】
モータ停止の原因を除去した後再びスライダを動かそうとしても、そのままでは空気軸受けが機能しないため動かない。孔３２２を塞ぐか、あるいは孔３２２から逆に空気を送り込むかすると、空気軸受けが機能するようになる。その状態でスライダ３０３を適切な位置に移動させると復旧作業の完了となる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）任意の位置に高精度で位置決めすることができる。
（２）リニアパルスモータに空気軸受けを採用したため、摩擦の影響がなく、長寿命で、信頼性が高い。
（３）負荷が少ないため、制御性が高められる。
（４）空気軸受けの構造をＶ字型にした場合は、スライド方向に対して直角方向の動きが拘束されるためガイドが不要となり、コストダウンが図れる。
（５）プラテンに通気孔を設けると、簡単な機構でありながら容易にスライダの可動範囲を越えないように制動を加えることができる。また、異常停止したときは、空気排出用の孔を塞ぐか逆にこの孔から空気を送り込むかするだけで、簡単に正常動作への復旧作業ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリニアサーボアクチュエータの一実施例を示す構成図である。
【図２】指令値パターン例を示す図である。
【図３】リニアパルスモータ部３０の機械的構成を示す図である。
【図４】リニアパルスモータに取り付けられた歯の斜視図である。
【図５】磁歪ポテンショ部による位置検出原理の説明図である。
【図６】デジタルサーボ制御部の詳細を示す構成ブロック図である。
【図７】磁歪ポテンショ部の他の実施例図である。
【図８】図７の構成における信号波形のタイムチャートである。
【図９】位置指令入力部の実施例図である。
【図１０】プラテンの他の実施例図である。
【図１１】プラテンの更に他の実施例図である。
【図１２】従来のリニアアクチュエータの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 加減速パターン制御部
２０ デジタルサーボ制御部
３０ リニアパルスモータ部
１０１ 離散的位置指令信号発生器
１０２ スイッチ
２００ Ａ／Ｄ変換器
２０１，２０６，２１３，２１４，２１７ 減算器
２０２ 磁歪Ｉ／Ｆ部
２０３ 速度検出手段
２０４ 位相ずれ検出手段
２０５ 位置制御部
２０７ 速度制御部
２０８ ｓｉｎテーブル
２０９，２１０ 掛算噐
２１１，２１２ 電流センサ
２１５，２１６，２１８ ＰＷＭ回路
２１９ 駆動回路
３０１，３０１ａ プラテン
３０２，３０５ 歯
３０３ スライダ
３０４ リニアパルスモータ
３０６，３０７ 空気送入口
３１０ 磁歪ポテンショ部
３１１ 磁歪スケール
３１２ 磁歪ヘッド
３１３ パルス発生器
３１４ 励振コイル
３１５，３１６ 受信コイル
３１９ 位置検出手段
３２１ 通気孔
３２２ 孔
３２３ 空気流検出センサ

Claims (8)

1. プラテン上に載置されたスライダに対象物を取り付け、プラテンの長手方向に対象物を移動させるリニアサーボアクチュエータであって、
   前記スライダは前記プラテンとの間で吸引力を生じるバイアスマグネットを備え、空気軸受けにより支持されて前記プラテンの長手方向に移動自在に形成され、
   前記プラテンは前記スライダの位置を検出する磁歪ポテンショ部を備え、前記スライダの可動範囲を越える箇所に前記空気軸受けの空気が抜ける通気孔が形成され、
   前記スライダの位置と指令位置との偏差をもとにそのスライダの位置をフィードバック制御する位置制御部
   を具備したことを特徴とするリニアサーボアクチュエータ。
2. 前記プラテンは、前記通気孔からの空気の流出を検出する空気流検出センサを備えたことを特徴とする請求項１記載のリニアサーボアクチュエータ。
3. 前記プラテンは、前記通気孔を塞ぐかまたは通気孔に逆から空気を吹き込む機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のリニアサーボアクチュエータ。
4. 前記プラテンとスライダは、その対向面が平面または曲面またはＶ字型または台形状にそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリニアサーボアクチュエータ。
5. 前記フィードバック制御する位置制御部は、転流制御、位置制御および速度制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のリニアサーボアクチュエータ。
6. 前記フィードバック制御する位置制御部は、前記スライダの位置の検出信号を微分してスライダの移動速度を検出する速度検出手段と、前記指令位置とスライダの位置の偏差の信号と前記速度検出手段の出力信号との偏差をもとに前記スライダの速度をフィードバック制御する速度制御部
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のリニアサーボアクチュエータ。
7. 前記フィードバック制御する位置制御部は、次式のＮ値を求め、
   Ｎ＝（Ｓｎ−Ｓｏ）／ΔＳ
   ただし、Ｓｏ：プラテンの歯とリニアパルスモータの歯の位相を合わせたときの位置検出 手段の検出値
   Ｓｎ：位置決め動作において得られた位置検出手段の検出値
   ΔＳ：スライダがプラテンの歯の１ピッチ分だけ移動したときにおける位置検出手段の検出値の変化量
   更にこの演算値Ｎの小数部分に３６０を掛けて前記プラテンの歯とリニアパルスモータの歯の位相ずれを求める位相ずれ検出手段と、
   この位相ずれ検出手段で検出した位相ずれをもとにリニアパルスモータを転流制御する転流制御部
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のリニアサーボアクチュエータ。
8. 前記フィードバック制御する位置制御部は、入力されるアナログ位置指令信号に対応してリニアパルスモータ部の動作特性に見合った指令値パターンを生成する加減速パターン制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のリニアサーボアク チュエータ。

Images