JP5783989B2 - 精密駆動装置および精密駆動方法 - Google Patents
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Description
駆動部の摩擦の影響をなくすために板バネを利用した精密駆動装置のうち、アクチュエータのサイズに制限がある場合には、限られたアクチュエータ推力で、必要とされる駆動範囲を動作できるようにするために、板バネを柔らかくしなければいけない。しかしながら、板バネが柔らかくなると、運搬時などに大きな外力が印加された場合に、板バネが破損してしまうという課題がある。
図1は、本発明の実施の形態1における精密駆動装置を示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態1における運用時の精密駆動装置を示す断面図である。
先の実施の形態1では、吸着パット5とコイル7が可動ベース1に取り付けられ、被吸着パット6が固定ベース4に取り付けられている場合について説明した。これに対して、本実施の形態2では、吸着パット5とコイル7が固定ベース4に取り付けられ、被吸着パット6が可動ベース1に取り付けられている場合について説明する。
本実施の形態3では、可動ベース1と固定ベース4の相対位置を計測するリニアセンサ10を備えることで、さらなる制御精度の向上を実現する方法について説明する。
本実施の形態4では、可動ベース1と固定ベース4の相対位置を計測するリニアセンサ10を備えることで、リニアセンサ10による計測結果に基づいて、吸着パットと被吸着パット間の吸着力を直接推定する方法について説明する。
先の実施の形態1〜4では、板バネとして直動板バネ3を使用する場合について説明した。これに対して、本実施の形態5では、板バネとして回転板バネ13を使用する場合について説明する。
本実施の形態6においては、先の実施の形態5と同様に回転板バネ13を用いた構成において、吸着パット5と被吸着パット6を、平行板バネ14を用いて結合する、先の実施の形態5とは異なる結合方法について説明する。
Claims (8)
- 着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、板バネに支持された可動ベースを移動させることで、固定ベースに対して前記可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構と、
前記磁石の着磁状態/脱磁状態の指標となる磁束を計測する磁気センサと、
目標とする着磁状態/脱磁状態になるように前記磁石の前記吸着力を可変とするために、前記磁気センサによる計測結果に基づいて前記コイルに電流を印加する着磁/脱磁回路と、
指令信号に応じて前記可動ベースを移動させることで、前記固定ベースとの相対距離を可変とするリニアモータと、
前記着磁/脱磁回路により前記脱磁状態とすることを目標に前記コイルに電流を印加した後に、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記磁石の吸着力を推定し、推定した前記吸着力が前記脱磁状態の吸着力でない場合には、前記リニアモータにより前記脱磁状態の吸着力となる位置に前記可動ベースを移動させるための補正指令信号を算出し、前記可動ベースを所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号と、算出した前記補正指令信号とを加算することで前記指令信号を算出する補正演算器と、
前記補正演算器で算出された前記指令信号に基づいて前記リニアモータを駆動させる駆動回路と
を備える精密駆動装置。 - 請求項1に記載の精密駆動装置において、
前記磁石は、前記可動ベースに設けられた吸着パットと、前記固定ベースに設けられた被吸着パットで構成され、
前記板バネは、直動板バネで構成され、
前記コイルは、前記吸着パットを着磁あるいは脱磁するために、前記吸着パットの周囲に巻かれており、
前記磁気センサは、前記吸着パットの磁束を計測する
精密駆動装置。 - 請求項1に記載の精密駆動装置において、
前記磁石は、前記固定ベースに設けられた吸着パットと、前記可動ベースに設けられた被吸着パットで構成され、
前記板バネは、直動板バネで構成され、
前記コイルは、前記吸着パットを着磁あるいは脱磁するために、前記吸着パットの周囲に巻かれており、
前記磁気センサは、前記吸着パットの磁束を計測する
精密駆動装置。 - 請求項2または3に記載の精密駆動装置において、
前記可動ベースと前記固定ベースの相対位置を計測するリニアセンサ
をさらに備え、
前記補正演算器は、前記リニアセンサによる計測結果、および事前に同定した前記直動板バネの剛性に基づいて、前記磁気センサにより計測された前記磁束と、推定した前記吸着力との対応関係を更新する学習器を有しており、前記学習器を用いて、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を推定する
精密駆動装置。 - 請求項2または3に記載の精密駆動装置において、
前記可動ベースと前記固定ベースの相対位置を計測するリニアセンサ
をさらに備え、
前記補正演算器は、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を推定する代わりに、前記リニアセンサによる計測結果、および事前に同定した前記直動板バネの剛性に基づいて、前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を直接推定する
精密駆動装置。 - 請求項1に記載の精密駆動装置において、
前記可動ベースと前記固定ベースの相対位置を計測するリニアセンサ
をさらに備え、
前記磁石は、前記固定ベースに設けられた吸着パットと、前記可動ベースに設けられた被吸着パットで構成され、
前記板バネは、前記可動ベースと前記固定ベースを結合する回転板バネで構成され、
前記コイルは、前記吸着パットを着磁あるいは脱磁するために、前記吸着パットの周囲に巻かれており、
前記磁気センサは、前記吸着パットの磁束を計測し、
前記補正演算器は、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を推定する代わりに、前記リニアセンサによる計測結果、および事前に同定した前記回転板バネの剛性に基づいて、前記吸着パットと前記被吸着パット間の吸着力を直接推定する
精密駆動装置。 - 請求項6に記載の精密駆動装置において、
前記被吸着パットは、前記可動ベースの端部に取り付けられ、
前記吸着パットの上下の端面に、軟磁性体を材質として設けられ、前記吸着パットに片端が磁気的・機械的に結合されており、前記吸着パットが着磁されることで、他端である自由端が前記被吸着パットと結合される平行板バネ
をさらに備える
精密駆動装置。 - 着磁あるいは脱磁をするコイルで吸着力を可変にできる磁石により、板バネに支持された可動ベースを移動させることで、固定ベースに対して前記可動ベースを結合状態または離間状態に切り換え可能とする保持機構を備えた精密駆動装置に用いられる精密駆動方法であって、
磁気センサを用いて、前記磁石の着磁状態/脱磁状態の指標となる磁束を計測する磁束計測ステップと、
目標とする着磁状態/脱磁状態になるように前記磁石の前記吸着力を可変とするために、前記磁束計測ステップによる計測結果に基づいて前記コイルに電流を印加する着磁/脱磁ステップと、
前記着磁/脱磁ステップにより前記脱磁状態とすることを目標に前記コイルに電流を印加した後に、前記磁気センサにより計測された前記磁束から前記磁石の吸着力を推定する推定ステップと、
前記推定ステップにより推定した前記吸着力が前記脱磁状態の吸着力でない場合には、指令信号に応じて前記可動ベースを移動させることで前記固定ベースとの相対距離を可変とするリニアモータにより、前記脱磁状態の吸着力となる位置に前記可動ベースを移動させるための補正指令信号を算出する補正量算出ステップと、
前記可動ベースを所望の位置に移動させるために外部から与えられる基準指令信号と、前記補正量算出ステップにより算出した前記補正指令信号とを加算することで前記指令信号を算出する指令信号算出ステップと、
前記指令信号算出ステップで算出された前記指令信号に基づいて前記リニアモータを駆動させる駆動ステップと
を備える精密駆動方法。
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