JPH0824437B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、計測、制御機器、事務機器、産業機器など
の分野に用いられるXYプロッタやXYテーブルなどの位置
決め装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の２次平面上の任意の位置に制御対象を
位置決め、あるいは自由に移動させる一般的な装置とし
ては、第６図に示すように、平面台（以下、フラットベ
ッドという）20の一方側にＸ軸リニアモータの案内固定
部材21を設け、この案内固定部材21に摺動自在なＸ軸可
動子22を設け、このＸ軸可動子22には前記案内固定部材
21に対して直角方向に延設されたＹ軸リニアモータの案
内固定子部材23を設け、この案内固定子部材23に摺動自
在なＹ軸可動子24を設けておき、Ｘ軸可動子22とＹ軸可
動子24とをＸ軸リニアモータとＹ軸リニアモータとによ
って移動させ、フラットベッド20上に所定位置にＹ軸可
動子24を移動させ、Ｙ軸可動子24に取付けられた例えば
ペンプロッタ25によって印字するようにしたものがあ
る。なお、図中、26は記録紙で、また、27は案内固定部
材21およびフラットベッド20を支持するフレームであ
る。

上述した従来の位置決め装置では、Ｙ軸可動子24を案
内する案内固定子部材23が片持ち梁であるため、剛性が
低く、かつ推力の作用点の片寄りから高加減速駆動によ
り捩れを生じやすく、ガタを発生したり撓みによる誤差
を招くなどの欠点があり、リニアモータの特長を生かし
きれないおそれがある。

このため、第７図に示すように、前記案内固定部材21
に平行で、フラットベッド20を挟む位置に第２の案内固
定部材21Aを設け、この第２の案内固定部材21Aに第２の
Ｘ軸可動子22Aを摺動自在に設け、前記案内固定部材21
に設けたＸ軸可動子22と、この第２のＸ軸可動子22Aと
をブリッジ状に案内固定子部材23Aを設け、この案内固
定子部材23AにＹ軸可動子24を摺動自在に設けておき、
Ｘ軸可動子22と第２のＸ軸可動子22Aとをポテンシォメ
ータにより同期して駆動させるとともにＹ軸可動子24を
所定位置に移動させ、Ｙ軸可動子24に取付けたペンプロ
ッタ25によって記録紙26に印するような位置決め装置が
提案されている（特開昭58−186364号公報）。なお、図
中27は案内固定部材21、第２の案内固定部材21Aおよび
フラットベッド20を支持するフレームである。

このように提案された位置決め装置ではＸ軸方向を２
つの案内固定部材で保持するため剛性は高くなり、前述
した案内固定子部材23の撓みや推力の片寄りから生ずる
高加減速駆動により捩れは解決されたが、案内固定部材
21と21Aの平行度および湾曲度とによっては、Ｘ軸可動
子22と第２のＸ軸可動子22Aとに圧力もしくは張力が発
生し、Ｘ軸方向への移動がスムースに行なわれず、この
ため部品の加工および組立には高精度を要求される。ま
た、温度変化等による部材の伸びについての影響を考慮
していない等の欠点があった。このため、第８図に示す
ように、Ｙ軸可動子24を取付ける案内固定子部材23Aの
一方の端部に開放端を有する長穴28を設け、Ｘ軸可動子
22の上部に円柱状の突起29を設け、案内固定子部材23A
の前記長穴28に突起29を係合させ、案内固定子部材23A
とＸ軸可動子22とをＹ軸方向に摺動可能に取付けること
によって、案内固定部材21と21Aとの平行度や湾曲度に
よって発生するＸ軸可動子22への圧力もしくは張力を、
前記長穴によって解消しようとする提案がなされている
（特開昭61−55707号公報）。そして、これにより、２
つの案内固定部材の平行度、湾曲度および温度変化等に
よる部材の変化については一応の解決を図ることがなさ
れてきた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した各種位置決め装置では機構上
の不備を補うためのものであって、各々のリニアモータ
の推力におけるアンバランスに対する考慮はなされてお
らず、リニアモータの推力アンバランスによる振動につ
いてはないものとして扱われている。しかし、現実には
リニアモータの推力アンバランスによって振動を生じ、
このため、固定支持部に過度の力が加わって走行に悪影
響を及ぼすことが多いという課題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、リニアモータの特徴を生かすことので
きる位置決め装置を提供しようとするものである。

（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の位置決め装置は、 第１の軸方向に沿って配設された第１のリニアモータ１
と、この第１のリニアモータ１と所定間隔をあけて前記
第１の軸方向に平行に配設された第２のリニアモータ２
と、前記第1,第２の軸方向に対し直交して設けられ、か
つ前記第１のリニアモータ１の可動子1bに一方の端部は
回転方向にのみ移動可能に回動支持手段によって支持さ
れ、第２のリニアモータ側に連結される他方の端部は前
記第1,第２の軸方向のみ移動を拘束される支持とした第
３の部材もしくはリニアモータ４とよりなり、かつ各々
のリニアモータを制御する制御装置を有し、前記第１お
よび第２のリニアモータ1,2にはそれぞれの位置を検出
する位置検出器13を設け、これらの位置検出器13の信号
に基づき第１および第２のリニアモータ1,2は同期駆動
され、かつ前記回動支持手段を、前記第３の部材もしく
はリニアモータ４を構成する案内固定子部材４の一端部
に貫通孔８を設け、その中心に固設した軸６に回動自在
にローラ７を配し、このローラ７にて回動支持する構成
としている。

また、上記構成のものであって、第１および第２のリ
ニアモータ1,2と第３の部材もしくはリニアモータ４と
の間に角度検出器10の如き、第１および第２のリニアモ
ータ1,2の可動子間の相対的位置を検出する検出器を設
け、この検出器の信号に基づき第１および第２のリニア
モータ1,2を同期駆動させるようにしている。

また，第１もしくは第２のリニアモータ1,2への負
荷，摩擦等によるアンバランスを検出して、第１もしく
は第２のリニアモータ1,2の推力を調整するようにして
いる。

（作用） 上記のように構成された位置決め装置において、第１
の構成においては平行に配設された２つのリニアモータ
の各々に位置検出器を設け、また、２つのリニアモータ
に直交する第３の部材もしくはリニアモータとのジョイ
ント部は、一方が回転方向のみ移動可能とし、他方は２
つのリニアモータの方向にのみ拘束する構造としたの
で、部材の温度変化による伸縮や、２つのリニアモータ
の平行度、湾曲度を吸収可能とし、位置検出器の信号に
よって位置の差を無くすようにコントロールできるの
で、誤差なく位置決めができる特徴がある。

この場合、本発明ではリニアモータの推力アンバラン
スによって生じる振動を防止すべく、第１の軸方向に沿
う第1,第２のリニアモータに対し直交して設けられる第
２の軸方向に沿って配された走行自在な部材の連結部に
工夫をこらし、スムースに走行できるようにしている。

第２の構成においては、前記ジョイント部は第１の構
成のものと同じで、位置検出器の代りに角度検出器を用
いたものである。この角度検出器によって平行に配設さ
れた２つのリニアモータの可動子の相対変位を検出し、
この相対変位をなくすように２つのリニアモータを制御
するので、誤差なく位置決めができる特徴がある。

第３の構成のものは、前記第１および第２の構成のも
のに直交する第３の部材もしくはリニアモータが前記２
つのリニアモータの可動子の一方に近付き負荷が大きく
なると、この負荷のアンバランスに対して推力を調整す
ることができるので、高精度の同期駆動が可能となり、
誤差なく位置決めが行なえる特徴がある。

（実施例１） 以下、本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示すもの
で、位置決め装置の主要部を示したものである。図にお
いて１はＹの１軸モータで、このＹの１軸モータ１はフ
レーム（図示せず）上に固定されステータをなす案内固
定部材1aと、この案内固定部材1a上を走行するアーマチ
ァとなる可動子1bとよ構成されたリニアモータである。
このリニアモータの案内固定部材1aの外側には、例えば
磁気パルスを用いてなる位置検出器３が設けてある。こ
の位置検出器３は案内固定部材1a上の可動子1bの位置を
検出するものであって、可動子1bの現在位置が案内固定
部材1aの何処にあるかを明確に検出できるようになって
いる。このようなＹの１軸モータ１のｙ軸方向と平行に
所定間隔を設けてＹの２軸モータ２が並設してある。こ
の並設されたＹの２軸モータ２もその構成はＹの１軸モ
ータ１と同様であって、位置検出器３を案内固定部材2a
の外側に設けてあって、案内固定部材2a上を走行する可
動子2bの位置を検出できるように構成されてある。そし
て、可動子1aと可動子2aとにはｙ軸方向に対して直交す
るｘ軸方向に架設された案内固定子部材４が設けてあ
り、この案内固定子部材４はステータとして構成され、
この上を走行するアーマチァとなるＸ軸可動子５が設け
てある。

前記案内固定子部材４の可動子1bへの取付けは、第２
図に示すように構成されている。すなわち、可動子1bの
所定位置には支点となる軸６が固定されており、この軸
６上には回動自在なローラ７が設けてあって、このロー
ラ７は案内固定子部材４に設けられた貫通孔８内に隙間
なく嵌合され、案内固定子部材４は軸６を中心として回
動支持されるように構成されている。この回動支持に際
して案内固定子部材４の下面は可動子1bの上面より僅か
に浮き上がった状態で取付けられ（第２図（ｂ）参
照）、案内固定子部材４の回動については何の妨げもな
いように考慮されている。

また、案内固定子部材４の他端側で可動子2bへのジョ
イント部は第３図に示すように構成されている。第３図
において６は可動子2bの所定位置に設けられた支点とな
る軸で、この軸６上には回動自在なローラ７が設けてあ
り、このローラ７は案内固定子部材４に設けられた長穴
貫通孔９内に隙間なく嵌合され、案内固定子部材４は可
動子1aの支点を中心として回動し、それに伴って可動子
2bのローラ７は長穴貫通孔９内をｘ軸方向と軸６を中心
として回動される構成になっている。

上記したジョイント構成および可動子1bおよび2bの位
置を検出する位置検出器３の作用によって位置決め装置
の案内固定子部材４は、ｙ軸方向と直交状態を保ってス
ムースに走行することが可能となる。そして、この走行
はｙ軸方向の案内固定部材1aと2aとの平行度、湾曲度ま
たは温度変化による伸縮にも関係なく移動させることが
できる。

（実施例２） 第２の構成となる位置決め装置は第４図に示すよう
に、案内固定部材1a上に設けられた可動子1b上で、前記
ジョイント部を形成している第２図の軸６を中心とした
回動状態に支持された案内固定子部材４上には、角度検
出器10が設けてある。この角度検出器10は例えば磁気円
板を内蔵した構成からなり、可動子1bと案内固定子部材
４との回転方向および角度を検出するもので、この検出
信号は別に設けられたＹの１軸モータへの制御装置へ送
られ、Ｙの１軸モータもしくはＹの２軸モータのいずれ
かをコントロールし同期することによって、位置決め装
置の案内固定子部材４は、ｙ軸方向と直交状態を保って
スムースに走行することが可能となる。そして、この走
行はｙ軸方向の案内固定部材1aと2aとの平行度、湾曲度
または温度変化による伸縮にも関係なく移動させること
ができる。

（実施例３） 第３の構成のものは第５図に示すように、基本的には
前記第１および第２の構成と同様で、Ｙの１軸モータ１
と同じ構造で所定間隔をおいて平行に設けられたＹの２
軸モータ２と、この２つのモータに直交して架設された
案内固定子部材４とＸ軸の可動子５よりなり、Ｙの１軸
モータ１の可動子1bと、Ｙの２軸モータ２の可動子2bと
のジョイント部はそれぞれ前記した第２図の貫通孔８お
よび第３図の長穴貫通孔９によって支持されてある。そ
して、案内固定子部材４上にはＸ軸の可動子５がｘ軸方
向へ移動することによって、可動子５の重さが移動方向
の可動子1bもしくは2bに加わり負荷となる。この負荷の
ためアンバランスの状態が発生するので、Ｙの１軸モー
タ１もしくはＹの２軸モータ２の電流値を増すことによ
って推力を強くして調整するものである。この調整によ
り可動子５の位置如何にかかわらず負荷によるアンバラ
ンスは解消され高精度の同期駆動が可能となる。なお、
可動子５の位置検出手段としては、例えば案内固定子部
材４に沿って第１図に示した位置検出器を用いれば容易
に検出可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明の位置決め装置は、 （１） 第１の軸方向に沿って配設された第１のリニア
モータと、この第１のリニアモータと所定間隔をあけて
前記第１の軸方向に平行に配設された第２のリニアモー
タと、前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に沿
い、かつ前記第１および第２のリニアモータがそれぞれ
構成する可動子に、一方の端部は回転方向にのみ移動可
能に支持され、他方の端部は前記第１の軸方向のみ移動
を拘束される支持とした第３の部材もしくはリニアモー
タとよりなり、各々のリニアモータを制御する制御装置
を有し、前記第１および第２のリニアモータにはそれぞ
れその位置を検出する位置検出器を設け、これらの位置
検出器の信号に基づき第１および第２のリニアモータを
同期駆動させたことを特徴とし、 （２） 第１の軸方向に沿って配設された第１のリニア
モータと、この第１のリニアモータと所定間隔をあけて
前記第１の軸方向に平行に配設された第２のリニアモー
タと、前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に沿
い、かつ前記第１および第２のリニアモータがそれぞれ
構成する可動子に、一方の端部は回転方向にのみ移動可
能に支持され、他方の端部は前記第１の軸方向のみ移動
を拘束される支持とした第３の部材もしくはリニアモー
タとよりなり、各々のリニアモータを制御する制御装置
を有し、前記第１および第２のリニアモータと第３の部
材もしくはリニアモータとの間に角度検出器の如き、第
１と第２のリニアモータ可動子間の相対的位置を検出す
る検出器を設け、この検出器の信号に基づき第１および
第２のリニアモータを同期駆動させたことを特徴とし （３） 前記第１項および第２項の位置決め装置におい
て、第１もしくは第２のリニアモータへの負荷、摩擦等
によるアンバランスを検出して、第１もしくは第２のリ
ニアモータの推力を調整するようにしたので、リニアモ
ータの特徴を行かすことのできる位置決め装置となり、
位置決めにおける誤差を完全になくすことが可能となる
利点がある。

上記各構成において、本発明では第３の部材もしくは
リニアモータの一端部の回動支持手段を、その案内固定
子部材に貫通孔を設け、その中心に固設した軸を設け、
この軸に回動自在なローラを設け、このローラにて回動
支持するようにし、該案内固定子部材の走行時に、第1,
第２のリニアモータとの平行度，湾曲度または温度変化
による伸縮にも関係なくスムースに走行するようにして
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における位置決め装置の要
部の斜視図、第２図（ａ）は第１図のジョイント部の斜
視図、動（ｂ）はジョイント部の断面図、第３図は第１
図の別のジョイント部の斜視図、第４図は第２実施例に
おける位置決め装置の要部の斜視図、第５図は第３実施
例における位置決め装置の要部の斜視図、第６図ないし
第８図はいずれも従来例の斜視図である。 １……Ｙの１軸モータ（第１のリニアモータ） ２……Ｙの２軸モータ（第２のリニアモータ） 1a、2a……案内固定部材 1b、2b……可動子 ３……位置検出器 ４……第３の部材もしくは第３のリニアモータ ５……可動子 ６、７、８、９……ジョイント構成部品 10……角度検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西口 登 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−186364（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−55707（ＪＰ，Ａ) 実公 昭47−3856（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の軸方向に沿って配設された第１のリ
   ニアモータ（１）と、この第１のリニアモータ（１）と
   所定間隔をあけて前記第１の軸方向に平行に配設された
   第２のリニアモータ（２）と、前記第1,第２の軸方向に
   対し直交して設けられ、かつ前記第１のリニアモータ
   （１）の可動子（1b）に一方の端部は回転方向にのみ移
   動可能に回動支持手段によって支持され、第２のリニア
   モータ側に連結される他方の端部は前記第1,第２の軸方
   向のみ移動を拘束される支持とした第３の部材もしくは
   リニアモータ（４）とよりなり、かつ各々のリニアモー
   タを制御する制御装置を有し、前記第１および第２のリ
   ニアモータ（１），（２）にはそれぞれの位置を検出す
   る位置検出器（13）を設け、これらの位置検出器（13）
   の信号に基づき第１および第２のリニアモータ（１），
   （２）は同期駆動され、かつ前記回動支持手段を、前記
   第３の部材もしくはリニアモータ（４）を構成する案内
   固定子部材（４）の一端部に貫通孔（８）を設け、その
   中心に固設した軸（６）に回動自在にローラ（７）を配
   し、このローラ（７）にて回動支持する構成としたこと
   を特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】第１および第２のリニアモータ（１），
   （２）と第３の部材もしくはリニアモータ（４）との間
   に角度検出器（10）の如き、第１および第２のリニアモ
   ータ（１），（２）の可動子間の相対的位置を検出する
   検出器を設け、この検出器の信号に基づき第１および第
   ２のリニアモータ（１），（２）を同期駆動させる請求
   項１記載の位置決め装置。
3. 【請求項３】第１もしくは第２のリニアモータ（１），
   （２）への負荷，摩擦等によるアンバランスを検出し
   て、第１もしくは第２のリニアモータ（１），（２）の
   推力を調整する請求項１記載の位置決め装置。