JPH04160508A

JPH04160508A - 位置決め装置とその制御機構

Info

Publication number: JPH04160508A
Application number: JP28582090A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sakuta; 佐久田　茂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1992-06-03

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、粗動・微動等により位置決めを行う位置決め
装置に関する。

（従来の技術）被位置決め体を目標位置に位置決めする技術のうち、粗
動装置及び微動装置の両方を装備したデュアル制御と呼
ばれる技術がある。かかるデュアル制御では、まず被位
置決め体を粗動装置によって目標位置に向かって移動さ
せた後粗動装置を停止させ、次に微動装置によって被位
置決め体を微動させて目標位置に位置決めしている。こ
の際、被位置決め体の位置を検出しフィードバック制御
して被位置決め体を移動させ、ている。

この場合、粗動装置と微動装置はそれぞれ独自のフィー
ドバック機構を有し、各々に対し制御信号を送る必要が
ある関係上、各々に専用の位置検出センサを併設してい
る。従って、位置検出部分の構成が複雑化し、部品点数
の多さから生ずるコス）・高、設置スペース等の問題が
ある。

粗動と微動を交互に繰返して位置決めする場合、微動素
子の変位量が限界に達したら一旦微動素子の変位を零に
戻した後その変位量の分だけ粗動駆動機構により移動さ
せて再ひ微動素子により位置決めを行うという、尺取り
運動を行わせていた。

従来は、粗動装置と微動装置が互いに独立であるととも
に各々別個の位置検出センサから制御信号を得ていたた
め、微動素子の零変位復帰と粗動移動を同期させること
が困難であった。従ってこの方式によれば、例えば加工
機でのバイト位置制御への応用を考えた場合、滑かな自
由曲線創成ができない。

（発明か解決しようとする課題）本発明は、粗動移動時と微動移動時における位置検出セ
ンサ部を一本化し、装置構成が簡素で調整が容易な位置
決め装置を提供すること、併せて、粗動と微動の連動に
よる自由曲線軌跡制御が可能な制御手段を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するだめの手段）請求項１においては、粗動及び微動のいずれの移動時に
おいても同一の位置検出センサにより位置検出信号を得
、この位置検出信号を二方向に分岐させ粗動移動のフィ
ードバック制御系及び微動移動のフィードバック制御系
の両方に伝達し、必要に応じて両位置検出信号のいずれ
かを使用することとした。

請求項２においては、微動移動時に微動素子の変位が限
界に達した場合、微動素子を零変位に復帰させる動作と
粗動駆動機構により被位置決め体を前記変位分だけ移動
させる動作を同期させることとした。

（作用）上記のように粗動及び微動における位置検出センサを共
有することにより、部品点数が削減でき、装置の省スペ
ース化、コスト低減が図れ、位置検出機構の調整の手間
も削減できる。

また、上記制御手段により、粗動と微動の繰返し運動が
連続的に行え、被位置決め体の移動により自由曲線軌跡
制御が可能である。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は位置決め装置の構成図である。支持台３０上に
は、被位置決め体１０を支持する位置決め機構す」−と
、粗動駆動機構に該当する摩擦駆動機構１９と、位置検
出センサに該当するレーサ干渉測長システムリ−が設置
されている。被位置決め体１０を固定したスライダ１２
は、支持台１４．１５で両端を固定されてる案内体１３
上に静圧軸受１６によって支持されている。スライダ］
２には、摩擦駆動機構１９に静圧軸受１８により支持さ
れる駆動ロッド１７が連結され、これによって摩擦駆動
機構１９による駆動が被位置決め体１０に伝達される。

被位置決め体１−０は微動素子に該当する圧電素子９と
一体であり、圧電素子９の印加電圧に伴う変位により微
動移動か可能である。

位置検出センサたる光学系は、レーザ発振器１と、その
光軸上に設置された干渉計２と、その先軸と直交方向に
位置する被位置決め体１０に装着された反射ミラー３と
からなる。し〜ザ発振器４から出力されたレーザ光は干
渉計２を通って反射ミラー３に照射される。反射ミラー
３からの反射レーザ光は再び干渉計に入射し、前記レー
ザ発振器１からのレーザ光とによる干渉光を形成する。

この干渉光はその干渉光軸上に設置されたビームスプリ
ッタ４により二方向に分岐される。分岐された干渉光の
一方は微動用レシーバ５に入射し、電気信号に変換され
て微動用レーザ測定ホード２４に伝達され、他方は粗動
用レシーバ６に入射して電気信号に変換され粗動用レー
ザ測定ボード２３に伝達される。本発明の実施例である
第１図と従来例である第４図における光学系を比較した
場合、前者は後者に対して干渉計１０７と反射ミラー１
０８、ベンダ１０９が省略てきることになる。

主制御装置２０は、摩擦駆動機構１９及び圧電素子１−
１に作動指令を発するとともに、レーザ発振器１にもレ
ーザ発振指令を発する。粗動時は、粗動用レーザ測定ボ
ード２３て被位置決め体１０の位置を検出し、位置検出
信号を粗動用増幅回路２１へ伝達し、目標位置との距離
に応じた制御信号を粗動用増幅回路２１から摩擦駆動機
構１９へ送ることによりフィードバック制御を行う。微
動時は、微動用レーザ測定ボード２４で被位置決め体の
位置を検出し、位置検出信号を微動用増幅回路２２へ伝
達し、微動用増幅回路２２から圧電素子９に加減的に電
圧を印加し被位置決め体１０を微動移動させる、という
フィードバック制御を行う。

圧電素子９は印加電圧に応じて伸縮するので、印加電圧
を段階的に高くすることにより被位置決め体を段階的に
移動させることができる。第２−１図Ａに示すように印
加電圧を累積的に増大した結果Ｂ時点で圧電素子１１の
変位が限界に達したとき、圧電素子の印加電圧を遮断し
圧電素子１１を元の状態まで収縮させ、併せて摩擦駆動
機構１９を働かせ圧電素子の収縮と同じ距離だけ移動さ
せる、という尺取り運動を行う。ここで、主制御装置２
０は粗動・微動の作動とともにレーザ干渉測長システム
４０も司っているため、Ｂ時点において圧電素子１１の
収縮と摩擦駆動機構１９による被位置決め体１０の移動
を同期させることが可能である。従って、第２−３図の
ように被位置決め体１０を連続的に移動させることがで
きる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなく、
その主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、
摩擦駆動機構１９に替ってリニアモータを用いた機構や
ボールネジ送りを用いた機構としても良いし、粗動と微
動が確実に行える位置決め装置ならばその方式は問わな
い。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、粗動及び微動時の
位置検出センサを共有でき、これによって光学系の調整
の簡易化、コスト低減、装置の省スペース化が図れる。

また、粗動・微動の連動動作により軌跡制御が可能とな
り、例えば加工機に応用した場合、自由曲線創成に利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る位置決め装置の一実施
例を説明するための図である。第１−図は装置構成の斜
視図、第２図は当該粗動微動制御手段を用いて圧電素子
の収縮と摩擦駆動機構による移動を同時に行った場合の
被位置決め体の時間−変位図、第３図は当該粗動微動制
御手段を用いた粗動と微動の連動による軌跡制御のフロ
ーチャートである。第４図は従来の位置決め装置の外観
図（但し位置検出センサ部、駆動部のみ）である。１・・・レーザ発振器、２・・・干渉計、３・・・反射
ミラー、４・・・ビームスプリッタ、５　・微動用レシ
ーバ、６・・・粗動用レシーバ、９・・・圧電素子、１
０・・・被位置決め体、１１・圧電素子、１２・スライ
ダ、１−３・・・案内体、１４・・・支持台、１５・・
・支持台、１６・・静圧軸受、１７・・駆動ロッド、１
８・・・静圧軸受、１９・・・摩擦駆動機構、２０・・
主制御装置、２１・・・粗動制御用増幅回路、２２・・
微動制御用増幅回路回路、２３・・・粗動用レーザ測定
ボード、２４・・・微動用レーザ測定ボード、３０・・
・支持台、４０　・レ−ザ干渉測長システム、１刈・・
位置決め機構、１−０１・・・レーザ発振器、１−０２
・・・干渉計、１０３・・・反射ミラー、１０４・・・
ビームスプリッタ、１０５・・・微動用レシーバ、１０
６・・・粗動用レシーバ、１０７・・・干渉計、１０８
・・・反射ミラー、１０９・・・ベンダ、１１０・・・
被位置決め体、１１１・・・圧電素子、１１２・・・ス
ライダ、１１３・・案内体、１］４・・・支持台、１１
５・・・支持台、１１６・・・静圧軸受、１１７・・・
駆動ロッド、１１８・・・静圧軸受、１１９・・・摩擦
駆動機構。出願人代理人　弁理士　則近憲佑

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被位置決め体を粗動移動させる粗動駆動機構と、
前記被位置決め体を微動移動させる微動素子と、被位置
決め体の位置を検出する位置検出機構と、前記位置検出
機構による検出位置と目標位置との差に基づいて前記粗
動駆動機構及び前記微動素子を作動させる制御手段を具
備する位置決め装置において、粗動移動及び微動移動の
いずれの場合でも同一の位置検出センサのみを用いて前
記被位置決め体の位置を検出する位置決め機構を有する
ことを特徴とする位置決め装置。
（２）請求項１記載の位置検出センサからの制御信号に
より、粗動移動と微動移動のいずれかを選択的に作動さ
せることができるとともに、微動素子の変位復帰と粗動
駆動機構による被位置決め体の移動を連動させることに
より、粗動と微動の繰返し運動を連続的に行わしめるこ
とを可能とすることを特徴とする制御機構。