JPH05219786A - テーブル移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本体ベースに沿って走行自在としたテーブル
側に走行駆動のための給電線および位置決めのための信
号線等を不要としてリードレス化を図るとともに、パワ
ーセレクトにより電力消費の低減を図ったリニヤＡＣサ
ーボモータ駆動方式のテーブル移動装置を提供すること
にある。 【構成】 本体ベース側に多数組のコイルセットからな
る固定子を設け、テーブル側に複数個のマグネットから
なる可動子を設け、テーブルの走行および位置決め制御
部にテーブル現在位置近傍のコイルセットのみを励磁す
るパワーセレクト回路と、スケール読取り情報を無線受
信し、該情報に基づいてテーブルの停止位置を位置決め
する位置決め制御回路を備えるものとした。 【効果】 テーブル側に走行駆動のための給電線および
位置決めのための信号線等が不要となり、走行距離に制
限がなく走行駆動のための電力消費が低減され高速かつ
高精度のテーブル走行および位置決め制御が可能になっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニヤＡＣサーボモー
タ駆動方式を用いたテーブル移動装置に関し、特にテー
ブル側に走行駆動のための給電を必要とせずリードレス
化を図り、パワーセレクトにより電力消費の低減を図っ
たテーブル移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、チップマウンタ等に用いられる部
品供給テーブルの駆動機構には、リニアガイド上にある
部品供給テーブルをラックとピニオンで減速機を介して
モータで駆動する方式のもの、また他に、ボールねじを
直流モータあるいはステッピングモータで駆動する方式
のものがあったが、かかる部品供給テーブルは、高速移
動・停止を頻繁に繰返えす必要があり、しかも停止位置
の高精度位置決めが要求されることから、テーブル駆動
用としてリニヤＡＣサーボモータが用いられるようにな
ってきた。

【０００３】リニヤＡＣサーボモータは、Ｕ相、Ｖ相お
よびＷ相のコイルをもって１組とするコイルセットの複
数組を配列して構成される固定子と、該固定子に対向し
て配列された複数個のマグネットからなる可動子とによ
り構成され、固定子を本体ベース側に設けるときは、可
動子を移動テーブル側に設け、また、固定子を移動テー
ブル側に設けるときは、可動子を本体ベース側に設け、
このように構成されたモータをリニヤＡＣサーボ駆動方
式にて制御することにより、移動テーブルの走行および
停止位置決めを行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したリニヤＡＣサ
ーボモータ駆動方式を用いたテーブル移動装置において
は、移動するテーブルに対し、給電用もしくは制御信号
用としてリード線或いはトロリー線に給電するようにし
ているが、このためテーブルの移動範囲に制約があるば
かりでなく、機構の複雑化を招き、特にリード線給電方
式のもの或いは信号線ケーブルを用いるものにおいて
は、その移動の敏速化や高精度位置決め、リードワイヤ
の屈曲による断線等に問題があった。

【０００５】本発明は、リニヤＡＣサーボモータを用い
たテーブル移動装置における上記のような問題点を解決
しようとするものである。すなわち、本発明はリニヤＡ
Ｃサーボモータを用いたテーブル移動装置の完全リード
レス化を図り、テーブル移動の高速化および位置決めの
高精度化を達成することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるテーブル移動装置は、Ｕ相、Ｖ相およ
びＷ相のコイルをもって１組とするコイルセットの多数
組を長手方向に配列して構成された固定子を設けてなる
長尺の本体ベースと、該本体ベースに走行自在に支持さ
れるとともに、上記固定子に対向して配設された複数個
のマグネットからなる可動子を設けてなるテーブルと、
上記固定子と可動子とにより構成されるモータをリニヤ
ＡＣサーボモータ駆動方式で制御することにより上記テ
ーブルの走行および位置決めを行うための制御部と、を
備えたテーブル移動装置において、上記本体ベースに
は、その全長にわたって延びるリニヤスケールを設ける
とともに、その固定子の１組のコイルセット毎にテーブ
ル側の可動子が複数組のコイルセットのいずれのコイル
セットに対向しているかを検出するためのテーブル現在
位置検出手段を設け、上記テーブルには、上記リニヤス
ケールを読取るためのスケール読取りヘッドを設けると
ともに、該スケール読取りヘッドの読取り情報を送信す
る無線送信手段を設け、さらに、上記制御部には、上記
テーブルの走行中に、上記テーブル現在位置検出手段に
よる検出信号に基づいて、該テーブルを走行させるため
に必要とするテーブル現在位置近傍のコイルセットのみ
を励磁するパワーセレクト回路と、上記スケール読取り
ヘッドによるスケール読取り情報を受信し、該読取り情
報に基づいてテーブルの停止位置を位置決めする位置決
め制御回路と、を備えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、本体ベース上に設けたリニヤ
スケールをテーブル上に設けたスケール読取ヘッドで読
取り、その読取り情報を同じくテーブル上に設けた無線
送信手段によりパワーセレクト回路と位置決め制御回路
とを備えた制御部へ無線送信し、該制御部により、無線
送信されたテーブル現在位置検出手段による検出信号に
基づいて、テーブルを走行させるために必要とするテー
ブル現在位置近傍のコイルセットのみを励磁してテーブ
ルの走行を制御するとともに、スケール読取り情報に基
づいて、テーブルの停止位置決め制御をすることができ
る。

【０００８】リニアスケールとしては、ハイデンハイン
社製ＬＩＤＡ２０１を、また、無線通信機としては、東
洋通信機製ＳＯＴ−Ｖを、それぞれ用いることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を部品供給用テーブ
ル移動装置を例として図面に基づいて説明する。

【００１０】図１ないし図３は、それぞれ本発明の一実
施例を示したテーブル装置の一部破断平面図、同じく側
断面図および正断面図である。

【００１１】これら図１ないし図３において、１は間隔
をおいて組立てられた一対のフレーム１ａ，１ａからな
る長尺の本体ベースであり、フレーム１ａには上下一対
のガイドレール１ｂ，１ｂが該本体ベース１の全長にわ
たって延設されている。また、２は両側板２ａを有する
ボックス状に構成されたテーブルで、該テーブル２は側
板２ａに設けた走行部材２ｂを介して本体ベース１のガ
イドレール１ｂに走行自在に支持されている。

【００１２】本体ベース１のフレーム１ａには、その全
長にわたって延びる固定子３が配設固定されている。該
固定子３は、図４および図５に示されるように、フレー
ム１ａに並列して設けた多数のリブ部材３ａに、Ｕ相、
Ｖ相およびＷ相のコイルを巻回し、これらのコイルをも
って１組とするコイルセットの多数組（本実施例では＃
１から＃１４までの１４セット）を長手方向に配列して
構成される。各組のコイルセットの６本の導線はコイル
セット毎に給電用コネクタ３ｂにまとめられ、コイル励
磁用の給電源に接続されるようになっている。

【００１３】テーブル２の側板２ａには、固定子３に対
向してＮ極Ｓ極交互に配列した４個のマグネットからな
る可動子４が固着して設けられる。なお、図示可動子４
のマグネットにはスキューアングルが設けてある。

【００１４】以上に説明した本体ベース１側の固定子３
とテーブル２側の可動子４とによりリニヤＡＣモータ６
を構成し、固定子３に給電してそのコイルを励磁すれば
テーブル２は本体ベース１に沿って走行駆動されること
になる。テーブル２の走行および位置決めを行うため
に、固定子３と可動子４とにより構成されるモータ６を
リニヤＡＣサーボモータ駆動方式にて制御する制御部５
が設けられる。

【００１５】本実施例装置において、本体ベース１に
は、その全長にわたって延びるリニヤスケール７が設け
られるとともに、＃１から＃１４までの各コイルセット
毎にその長さの中央位置に対応してホールセンサＨＳ１
ないしＨＳ１４が設けられ、また、テーブル２の側板２
ａ上に、ホールセンサＨＳに対向して相隣れる２個のホ
ールセンサＨＳに跨がる長さのセレクト用マグネット８
が固定して設けられる。本体ベース１側に設けられたホ
ールセンサＨＳとテーブル２側に設けられたセレクト用
マグネット８とは、これら両者によってテーブル現在位
置検出手段を構成するものである。

【００１６】上記したテーブル現在位置検出手段による
位置検出につき、図８および図９を用いて以下に説明す
る。

【００１７】一般の３相ＡＣサーボモータにおいては、
それぞれ電気的に１２０°位相差のある３種類の磁極位
置検出信号（以下「ポール信号」という）を必要とす
る。通常ポール信号は、固定子側にセットされた３つの
ホールセンサを用いたり、エンコーダの円板上に打抜か
れた多数のスリットを用いたりして機械的に作られてい
たが、本実施例のリニアＡＣサーボモータでは、ポール
信号をエンコーダの電気的に９０°位相差のあるＡ相信
号（φ_A ）およびＢ相信号（φ_B ）を用いて電気的に作
り出される。このようにした理由は、リニアＡＣサー
ボモータ用の位置検出器リニアエンコーダには３相ＡＣ
サーボモータにおけるような磁極位置検出信号がないこ
と、リニアＡＣサーボモータの可動子自体が、例えば
約３ｍにもなって長いため、ホールセンサをスロットに
合せてセットしていくと、その数が何百個と必要とな
り、セットおよび配線が極めて複雑なものになること、
のためである。

【００１８】図８は、一つのポール信号回路についてブ
ロック図示したものであるが、設定値“１”を変えて作
ることにより、３種類のポール信号を作り出すことがで
きる。これを図９に示す。以下図８にそって説明する。

【００１９】イニシヤライズ（電源投入）時に３相のモ
ータ巻線のうちの２相に、一定方向の電流を一定時間通
電し、モータをロックしておく。この状態でＵＰ／ＤＯ
ＷＮカウンターに設定値“１”の値をロードし、カウン
ターを設定値“１”の値にセットする。また、出力論理
切換回路の出力を規定の論理にセットする。これで初期
設定が完了する。

【００２０】初期設定が完了した後、モータのロック状
態を解除し、３相通電する。この状態でモータを駆動
（可動子の移動）させると、エンコーダＡ相信号（φ
_A ）およびＢ相信号（φ_B ）が方向判別回路に入力さ
れ、ＵＰ／ＤＯＷＮクロック信号に変換され、ＵＰ／Ｄ
ＯＷＮカウンターに入力される。

【００２１】上記ＵＰ／ＤＯＷＮカウンターの値は絶対
値回路を通って、比較回路において設定値“２”の値と
比較され、設定値“２”の値と一致した場合、出力論理
切換回路へ信号が出力され、ポール信号の論理が反転
し、同時に、比較回路よりＵＰ／ＤＯＷＮカウンターに
リセット信号が出力され、ＯＰ／ＤＯＷＮカウンターの
値がリセットされる。

【００２２】また、絶対値回路から出力された値は、符
号変化検出回路において、符号（＋／−）が変化したか
どうかを判定し、符号が変化した場合は、出力論理切換
回路へ信号が出力され、ポール信号が反転する。

【００２３】以上に述べた動作を繰返し行うことによ
り、ポール信号は可動子の位置に基づく所定の波形とし
てポール位置・情報を得ることができ、このようにして
ポール位置情報に基づきテーブル現在位置の検出が可能
となる。

【００２４】図５は、本体ベース１側の＃１から＃１４
までのコイルセットのうち＃５から＃１０までのコイル
セットの図示を省略し、各コイルセットとテーブル２側
のセレクト用マグネット８との相対位置関係を示す図で
あり、図６は、図５に示すセレクト用マグネット８の位
置Ｐ１ないしＰ１４に対するパワー段セレクトシーケン
スを示す表である。すなわち、図５において、セレクト
用マグネット８が位置Ｐ１に相対するときは、図６の表
に示すように動作ホールセンサＨＳは＃１の１個で、動
作パワー段であるコイルセットは＃１４，＃１，＃２の
３組となり、つぎの位置Ｐ２に相対するときは、動作ホ
ールセンサＨＳは＃１，＃２の２個で、動作パワー段で
あるコイルセットは＃１，＃２，＃３の３組となり、さ
らにつぎの位置Ｐ３に相対するときは、動作ホールセン
サＨＳは＃２の１個で動作パワー段は＃２，＃３，＃４
の３組となる。

【００２５】以下、セレクト用マグネット８のホールセ
ンサＨＳに対する相対位置Ｐ４ないしＰ１４における動
作ホールセンサＨＳナンバーと動作パワー段のコイルセ
ットナンバーとは図６の表に示すようになる。

【００２６】本実施例装置において、テーブル２には、
本体ベース１に設けたリニヤスケール７に対向する位置
にスケール読取りヘッド９が設けられるほか、制御基板
１０、エンコーダ補間回路１１、赤外線信号発信器１２
およびこれらの機器用バックアップ電池１３が搭載され
ており、テーブル２の走行中にスケール読取りヘッド９
の読取り情報をパルス信号に変換して該信号を発信器１
２より無線送信する。すなわち、制御基板１０、エンコ
ーダ補間回路１１、赤外線信号発信器１２およびバック
アップ電池１３はスケール読取りヘッド９の読取り情報
を送信する無線送信手段を構成するものである。

【００２７】本実施例装置における前述の制御部５に
は、図７に示すようにテーブル２の走行中に、本体ベー
ス１側に設けたホールセンサＨＳとテーブル２側に設け
たセレクト用マグネット８とで構成されるテーブル現在
位置検出手段による検出信号に基づいて、図６の表に示
すようにテーブル２を走行させるために必要とするテー
ブル現在位置近傍の３組のコイルセットのみを励磁する
パワーセレクト回路１４と、スケール読取りヘッド９に
より読取った読取り情報に基づいてテーブル２の停止位
置を位置決めする位置決め制御回路１５とを備えてい
る。なお、１６は赤外線信号発信器１２から発信する上
記読取り情報としてのパルス信号を受信する赤外線信号
受信器である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によるテーブル移動装置において
は、本体ベース側にＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルをも
って１組とするコイルセットの多数組を長手方向に配列
して構成された固定子と、テーブル側に固定子に対向し
て配列された複数個のマグネットからなる可動子とによ
り構成されたリニヤＡＣモータを用い、リニヤＡＣサー
ボモータ駆動方式制御することによりテーブルの走行お
よび位置決めを行うものとし、テーブルの停止位置決め
のための制御部への情報の伝達はテーブル側の無線送信
手段により行うものとしたので、テーブル側には走行駆
動のための給電線および位置決めのための信号線等が一
切不要となり、テーブル移動装置の完全リードレス化が
達成され、リニヤＡＣサーボモータの高速化および高精
度化に寄与するところが極めて大きく、且つ移動範囲に
実質上制約がない。

【００２９】また、本体ベース側に、その固定子の１組
のコイルセット毎にテーブル側の可動子が複数組のコイ
ルセットのいずれのコイルセットに対向しているかを検
出するためのテーブル現在位置検出手段を設けて、該検
出手段の検出信号に基づいてテーブルを走行させるため
に必要とするテーブル現在位置近傍のコイルセットのみ
を励磁するようにして、パワー段セレクトシーケンス制
御ができるようにしたので、テーブルの走行駆動のため
の電力消費が大幅に低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示したテーブル移動装置の
一部破断平面図である。

【図２】図１の切断線Ａ−Ａ線に沿う側断面図である。

【図３】図１の切断線Ｂ−Ｂ線に沿う正断面図である。

【図４】本発明における固定子およびテーブル現在位置
検出手段を示す模式図である。

【図５】本発明におけるパワーセレクト回路によるパワ
ーセレクト段の説明図である。

【図６】本発明におけるパワーセレクト回路によるパワ
ー段シーケンスを示す図表である。

【図７】本発明における制御部を示すブロック図であ
る。

【図８】磁極位置を検出するためのポール信号回路のブ
ロック図である。

【図９】エンコーダからのＡ相、Ｂ相信号から、Ｕ相、
Ｖ相およびＷ相のポール信号を作り出すための概略ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１…本体ベース ２…テーブル ３…固定子 ４…可動子 ５…制御部 ６…リニヤＡＣモー
タ ７…リニヤスケール ８…セレクト用マグ
ネット ９…スケール読取りヘッド １０…制御基板 １１…エンコーダ補間回路 １２…赤外線信号発
信器 １３…バックアップ電池 １４…パワーセレク
ト回路 １５…位置決め制御回路 １６…赤外線信号受
信器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルをもって
   １組とするコイルセットの多数組を長手方向に配列して
   構成された固定子を設けてなる長尺の本体ベースと、該
   本体ベースに走行自在に支持されるとともに、上記固定
   子に対向して配列された複数個のマグネットからなる可
   動子を設けてなるテーブルと、上記固定子と可動子とに
   より構成されるモータをリニヤＡＣサーボモータ駆動方
   式にて制御することにより上記テーブルの走行および位
   置決めを行うための制御部と、を備えたテーブル移動装
   置において、 上記本体ベースには、その全長にわたって延びるリニヤ
   スケールを設けるとともに、その固定子の１組のコイル
   セット毎にテーブル側の可動子が複数組のコイルセット
   のいずれのコイルセットに対向しているかを検出するた
   めのテーブル現在位置検出手段を設け、上記テーブルに
   は、上記リニヤスケールを読取るためのスケール読取り
   ヘッドを設けるとともに、該スケール読取りヘッドの読
   取り情報を送信する無線送信手段を設け、さらに、上記
   制御部には、上記テーブルの走行中に、上記テーブル現
   在位置検出手段による検出信号に基づいて、該テーブル
   を走行させるために必要とするテーブル現在位置近傍の
   コイルセットのみを励磁するパワーセレクト回路と、上
   記スケール読取りヘッドの読取り情報を無線受信手段に
   より受信し、該読取り情報に基づいてテーブルの停止位
   置を位置決めする位置決め制御回路と、を備えたことを
   特徴とするテーブル移動装置。