JPH03296112A - 4軸姿勢制御装置 - Google Patents

4軸姿勢制御装置

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JPH03296112A
JPH03296112A JP9872090A JP9872090A JPH03296112A JP H03296112 A JPH03296112 A JP H03296112A JP 9872090 A JP9872090 A JP 9872090A JP 9872090 A JP9872090 A JP 9872090A JP H03296112 A JPH03296112 A JP H03296112A
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JP
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coil
block
coils
coil block
movable
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Shigeki Fujiwara
茂喜 藤原
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 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。
[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子テーブルXYzテーブル、X
Yθ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。
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。
[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個の口字状のコイルを
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。
[作 用] 本発明は上述のように構成されており、2個の口字状の
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、可動コイルに発生ず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て、2個の口字状のコ
イル(但し、第2図に示すように、断面が口字状の角筒
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]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1
a〜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’〜4
d” 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−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ψ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。
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■、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・■・B−L となり、電流■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lc、ld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■に比例しな力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。
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リニア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。
[発明の効果] 本発明は上述のように構成されており、2個の口字状の
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (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。
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