JPH086642A - 平面モータの位置決め装置 - Google Patents

平面モータの位置決め装置

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Publication number
JPH086642A
JPH086642A JP6160663A JP16066394A JPH086642A JP H086642 A JPH086642 A JP H086642A JP 6160663 A JP6160663 A JP 6160663A JP 16066394 A JP16066394 A JP 16066394A JP H086642 A JPH086642 A JP H086642A
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JP
Japan
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thrust
torque
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generator
force
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Application number
JP6160663A
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English (en)
Inventor
Yukio Aoyama
行夫 青山
Yuji Sugimoto
裕司 杉本
Masahiko Furuhashi
雅彦 古橋
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 より大きな回転抑止のトルクを発生させ得る
平面モータの位置決め装置を提供する。 【構成】 トルク制御余裕値算出回路170が、X軸方
向のリニアモータ52、58の発生し得る推力の最大値
と発生している推力との差と、Y軸方向のリニアモータ
54、56の発生し得る推力の最大値と発生している推
力との差とを比較し、この差の大きな方のリニアモータ
側により大きな回転トルクを分配する。このため、発生
し得る推力の最大値と発生している推力との差が大き
い、即ち、より大きな推力を発生し得るリニアモータ側
に大きな回転トルクを発生させるため、リニアモータ5
2、58とリニアモータ54、56とで発生し得る回転
トルクを高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面モータの位置決め
装置に関し、更に詳細には可動子をX軸方向及びY軸方
向へ送る平面モータの位置決め装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、位置決め装置や搬送装置用に平面
リニアパルスモータが実用化されている。特に位置決め
装置においては、制御が容易で、繰り返し精度が良いの
に加えて、閉ループ制御を用いれば高速性、高トルク性
が得られるため平面リニアパルスモータが有効であるこ
とが判明している。この平面リニアパルスモータの原理
は特公昭53−73号に開示されている。この平面リニ
アパルスモータの構造について図6、図7、図8を参照
して説明する。この平面リニアパルスモータは、図6に
示す可動子22と図7に示すプラテン24(平面レー
ル)とから成る。図6に示すように可動子22の底面に
は4個のリニアモータ52、54、56、58が配置さ
れ、リニアモータ52、58がX方向の推力を発生し、
リニアモータ54、56がY方向の推力を発生するよう
に構成されている。これらリニアモータ52、54、5
6、58の推力により、可動子22は、プラテン24上
をXY方向に自在に位置決めされる。なお、該可動子2
2には、エアーの吹き出し孔60が設けられ、ケーブル
340aを介して供給されたエアーが噴出される。これ
によりエアーベアリングが構成され、可動子22はプラ
テン24から僅かに浮上する。
【0003】一方、図7に示すようにプラテン24は、
磁性体材料である鋼板70の表面にXY軸方向に等間隔
に歯72を形成し、この歯72の溝部分72aに非磁性
体である例えばエポキシ樹脂74を充填して成る。
【0004】ここで、該平面リニアパルスモータの駆動
原理について図8を参照して説明する。図8は、図6に
示すリニアモータ56及び図7に示すプラテン24の断
面図である。この平面リニアパルスモータは、いわゆる
「ソーヤモータ」と呼ばれるPM型のリニアステップモ
ータである。リニアモータ56は、1対の永久磁石8
0、82と、この永久磁石80、82の端部に配置され
た磁極611、612、621、622、631、63
2、641、642と、各磁極の間に設けられた励磁巻
線84、86とから成る。2つの永久磁石80及び82
によって作り出されるバイアス磁束Φaとバイアス磁束
Φbとのプラテン24側への出入りの経路は、励磁巻線
84、86によって上記磁極611、612、621、
622、631、632、641、642の内から選択
される。なお、磁極611と612、621と622、
631と632、及び、641と642は、それぞれ逆
相に配置されている(プラテン24に対してτ/2ずれ
ている。ここで、τはプラテン24の歯72のピッ
チ)。また、磁極611と621、631と641の歯
の位置関係は、プラテン24に対して同相であり、そし
て、磁極611と631とはτ/4ずらして配置されて
いる。
【0005】ここで、例えば、励磁巻線84に図中に示
す向きに通電した場合には、この通電電流によって発生
する磁束とバイアス磁束Φaは、磁極611及び621
では同方向、磁極612及び622では逆方向となるた
め、バイアス磁束Φaは、主に磁極611及び621を
通り、従って、磁極611の歯がプラテン24側の歯と
整合するように力が作用する。なお、励磁巻線84、8
6に流す電流の波形は、矩形波でもよいが、正弦波状に
加えることにより滑らかな推力を得ることができる。こ
こで、図8に示されている安定状態から距離χだけ離れ
た安定点への移動は(但し、χ<τ)、プラテン24の
歯のピッチを一周期(2π)とし、励磁巻線84にI・
cos(2π・χ/τ)、また、励磁巻線86にI・s
in(2π・χ/τ)の電流を流すことにより行い得る
(但し、Iは定数)。
【0006】さらには、この任意の位置χにおいて、通
電電流の位相を進めて、励磁巻線84及び86にそれぞ
れ、I・cos(2π・χ/τ+θ)及びI・sin
(2π・χ/τ+θ)の電流を流したときの合計推力F
は、Cc・I・sin(θ)で表される(但し、θは所
謂ステップモータの進み角、Ccは定数)。従って、こ
のように励磁巻線84及び86に流す電流位相を変化さ
せることにより、リニアモータ56の推量を任意の位置
χに対して制御できる。
【0007】図9は、上記従来技術の平面モータの位置
決め装置に用いられる制御系を示すブロック図である。
可動子22に固定されている4個のリニアモータ52、
54、56、58内のX方向のリニアモータ52、58
についての制御系のみを図示し説明を行うが、Y方向の
リニアモータ54、56についても同様の制御系が備え
られている。
【0008】可動子22には、3個の加速度センサ20
1、202、203が取り付けられており、加速度セン
サ201はX軸方向の加速度成分αxを検出し、同極性
の加速度センサ202と加速度センサ203とは、Y軸
方向の加速度成分αy1及びαy2を検出する。これら加速
度成分は、成分分離回路150でX軸方向、Y軸方向、
及び、回転成分に分離される。即ち、該成分分離回路1
50は、X軸方向の加速度成分αxをそのままX軸加速
度成分αxとして出力し、Y軸方向の加速度成分αy1及
びαy2から(αy1+αy2)/2の演算を行いY軸加速度
成分αyを出力し、また、Y軸方向の加速度成分αy1及
びαy2から(αy1−αy2)/2の演算を行い回転成分α
p(時計周りを正とする)を出力する。
【0009】この制御系においては、X軸加速度成分α
xとY軸加速度成分αyとをそれぞれX、Y軸にフィー
ドバックしてリニアモータ52、54、56、58の推
力の調整を行う。ここで、X軸成分について説明すれ
ば、X軸加速度成分αx(フィードバック値)はノード
120に加えられ、加速度指令信号αiと比較され、そ
の差分が調節器108に加えられゲインの調整を受け
る。そして、ノード122に印加され、位置指令信号θ
iへ加えられてトルク指令信号θi’が作り出される。
なお、この位置指令信号θiは、可動子22の次の位置
を刻々と指令する信号であり、図示しないモータ位置指
令装置から送られてくる。また、加速度指令値αiは、
該位置指令信号θiを時間軸で2度微分した値である。
トルク指令信号θi’は、調整器106において、まず
ゲイン調整器105でゲイン調整を受けた後、リニアモ
ータ58用のノード124と、リニアモータ52用のノ
ード126とに分配される。この分配された信号は2相
変換器102、104に加えられる。該2相変換器10
2、104は、分配された信号の値に比例した位置角の
正弦波及び余弦波信号を発生する。そして、電流アンプ
112、114、116、118が該正弦波及び余弦波
信号に基づきリニアモータ52、58の励磁巻線に励磁
電流を流す。
【0010】リニアモータ52、58の励磁巻線には、
電流アンプ112〜118からそれぞれI・cos(2
π・χ/τ+θ)及びI・sin(2π・χ/τ+θ)
の電流が流される。これによるプラテン24との相対位
置χにおけるリニアモータ52、58の推力は、図10
に示すスティフネスカーブのように位置角θがπ/2程
度まで位置角θに比例するとみなせる。上述したように
2相変換器102、104は、任意の入力に比例した位
置角の正弦波及び余弦波信号を発生する。従って、2相
変換器102、104へ、入力としてリニアモータ5
2、58の現在位置角へ要求推力に必要な進み角を加え
た位置角に相当する信号を加えれば、任意の位置におい
て必要な推力を発生させることができる。このように位
置指令信号θiで可動子22を駆動させることにより、
位置指令信号θiに対して完全に同期した運転を実現し
ている。
【0011】ここで、この可動子22の回転抑圧動作に
ついて説明する。成分分離回路150からの回転成分α
pは、分配器160に加えられX軸リニアモータ用の回
転成分αpx(αp/2)とY軸リニアモータ用の回転
成分αpy(αp/2)とに均等に分割される。そし
て、該分配器160からX軸用の回転成分(αp/2)
が上述したX軸用の調整器106側へ出力される。該調
整器106では、ノード124において該回転成分(α
p/2)がトルク指令信号θi’に加算され、そして、
ノード126において該αp/2がトルク指令信号θ
i’から減算される。この結果、互いに偏位して配置さ
れたリニアモータ52とリニアモータ58とに発生する
トルクに、上記回転成分αp/2に相当する差が発生
し、可動子22の回転を抑圧する。なお、分配器160
で分割されたY軸用の回転成分αp/2は、図示しない
Y軸用の調節器に加えられ、リニアモータ54とリニア
モータ56とに発生するトルクに、上記回転成分αpy
(αp/2)に相当する差を発生させ、可動子22の回
転の抑圧を同様に行う。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式では、分配器160で加速度の姿勢制御成分(回転
成分αp)を均等にX軸及びY軸のフィードバック量と
して振り分けるため、リニアモータで発生させ得るトル
クを十分に活用していなかった。図11は、可動子22
に取り付けられたリニアモータ52(X1)、リニアモ
ータ58(X2)、リニアモータ54(Y1)、リニア
モータ56(Y2)のトルクの使用状況を示している。
図中で、実線は軸方向の推力成分(モータ移動トルク)
を、点線は回転を抑止させるため回転抑止成分(回転抑
止トルクC)を表している。また、Fmは最大発生トル
ク(図10に示すスティフネスカーブのθ=π/2で発
生するトルク)で、これはリニアモータ52、54、5
6、58で同じ値であり、リニアモータの仕様によって
一義的に定まる値である。ここで、可動子22に発生す
る回転力は、可動子22の使用環境により決定される値
であるため、上記回転抑止トルクCは、平面モータの設
計時に予想される回転力に対して回転が発生しないのに
十分な値、即ち、上限値が定められる。そして、図11
に示すように、上記最大発生トルクFmから回転抑止ト
ルクCを引いた値が、各軸の移動用に用い得る使用最大
トルクF1となる。
【0013】図11は、X軸方向に最大の推力を発生し
ているが、Y軸方向にはあまり大きな推力を発生してい
ない状態を示している。またここでは、上限値に相当す
る回転抑止トルクCがそれぞれX軸方向及びY軸方向に
加えられている。この図11から分かるように、X軸方
向にはリニアモータ58(X2)の最大発生トルクFm
まで使用しているが、Y軸方向にはリニアモータ56
(Y2)の最大発生トルクFmまで、図中Rで示す分だ
け余裕がある。このため従来の制御方式では、全体とし
てトルクの使用率が低かった。
【0014】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、より大
きな回転抑止のトルクを発生させ得る平面モータの位置
決め装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の平面リニアパルスモータ駆動装置では、磁
性区域を取り囲む非磁性材料の格子を可動部材と面する
面に備える平面部材と、X方向への推力を発生する偏位
して配置された一対のX方向推力発生器と、Y方向への
推力を発生する偏位して配置された一対のY方向推力発
生器とを備える可動部材とから成る平面モータの位置決
め装置であって、前記一対のX方向推力発生器に推力を
付与し前記可動部材をX方向へ移動させると共に、推力
に差を持たせた回転トルクを付与して前記可動部材の回
転力を打ち消させるX方向推力付与手段と、前記一対の
Y方向推力発生器に推力を付与し前記可動部材をY方向
へ移動させると共に、推力に差を持たせた回転トルクを
付与して前記可動部材の回転力を打ち消させるY方向推
力付与手段と、前記可動部材の回転力を検出する回転力
検出手段と、前記回転力検出手段により検出された回転
力に基づき決定される可動部材の回転を抑止させるため
の回転トルクを、前記X方向推力発生器の発生している
推力と、前記Y方向推力発生器の発生している推力とに
基づき、前記X方向推力付与手段と前記Y方向推力付与
手段とに分配する回転トルク分配手段と、を備えること
を特徴とする。
【0016】また上記目的を達成するため、本発明の平
面リニアパルスモータ駆動方法では、好適な態様におい
て、前記回転トルク分配手段が、前記X方向推力発生器
の発生し得る推力の最大値と発生している推力との差
と、前記Y方向推力発生器の発生し得る推力の最大値と
発生している推力との差とを比較し、この差の大きな方
の推力発生器側の推力付与手段へより大きな回転トルク
を分配することを特徴とする。
【0017】また上記目的を達成するため、本発明の平
面リニアパルスモータ駆動方法では、好適な態様におい
て、前記回転トルク分配手段が、前記X方向推力発生器
の発生ししている推力と、前記Y方向推力発生器の発生
している推力とを比較し、発生している推力が小さい方
の推力発生器側の推力付与手段へより大きな回転トルク
を分配することを特徴とする。
【0018】
【作用】上記のように構成された平面モータの位置決め
装置では、回転トルク分配手段が、X方向推力発生器の
推力とY方向推力発生器の推力とに基づき、可動部材の
回転抑止に必要な回転トルクをX方向推力付与手段とY
方向推力付与手段とに分配する。従来は、X方向推力付
与手段とY方向推力付与手段とに均等に分配していたた
め、X方向推力発生器とY方向推力発生器との推力の最
大値により与え得る回転トルクの大きさが制限を受けた
のに対して、本発明は、かかる制限を受けることなく高
い回転トルクを発生させることができ、平面モータの回
転の抑止を強力に行うことができる。
【0019】また、本発明の平面モータの位置決め装置
では、好適な態様において、回転トルク分配手段が、X
方向推力発生器の発生し得る推力の最大値と発生してい
る推力との差と、Y方向推力発生器の発生し得る推力の
最大値と発生している推力との差とを比較し、この差の
大きな方の推力発生器側の推力付与手段により大きな回
転トルクを分配する。このため、発生し得る推力の最大
値と発生している推力との差が大きい、即ち、より大き
な推力を発生し得る推力発生器側に大きな回転トルクを
発生させるため、X方向推力発生器とY方向推力発生器
とで発生し得る回転トルクを高めることができる。
【0020】また、本発明の平面モータの位置決め装置
では、好適な態様において、回転トルク分配手段が、前
記X方向推力発生器の発生している推力と、前記Y方向
推力発生器の発生している推力とを比較し、発生してい
る推力が小さい方の推力発生器側の推力付与手段により
大きな回転トルクを分配する。このため、現在発生して
いる推力が小さく、より大きな推力を発生し得る推力発
生器側に大きな回転トルクを発生させるため、X方向推
力発生器とY方向推力発生器とで発生し得る回転トルク
を高めることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図1〜図
8を参照して説明する。図1及び図2は、本発明の第1
実施例に係る平面モータの位置決め装置の制御系を示す
ブロック図である。この第1実施例の位置決め装置は、
従来技術の説明において図6〜図9を参照して前述した
平面モータの位置を制御する。なお、可動子22に固定
されている4個のリニアモータ52、54、56、58
内のX方向のリニアモータ52、58の制御系について
は図1に示し、Y方向のリニアモータ54、56の制御
系については図2に示す。
【0022】可動子22には、3個の加速度センサ20
1、202、203が取り付けられており、加速度セン
サ201はX軸方向の加速度成分αxを検出し、同極性
の加速度センサ202と加速度センサ203とは、Y軸
方向の加速度成分αy1及びαy2を検出する。これら加速
度成分は、成分分離回路150でX軸方向、Y軸方向、
及び、回転成分に分離される。即ち、該成分分離回路1
50は、X軸方向の加速度成分αxをそのままX軸加速
度成分αxとして出力し、Y軸方向の加速度成分αy1及
びαy2から(αy1+αy2)/2の演算を行いY軸加速度
成分αyを出力し、また、Y軸方向の加速度成分αy1及
びαy2から(αy1−αy2)/2の演算を行い回転成分α
p(時計周りを正とする)を出力する。
【0023】この制御系においては、X軸加速度成分α
xとY軸加速度成分αyとをそれぞれX、Y軸にフィー
ドバックしてリニアモータ52、54、56、58の推
力の調整を行う。先ず、X軸成分について説明すれば、
X軸加速度成分αx(フィードバック値)はノード12
0に加えられ、X軸方向の加速度指令信号αiと比較さ
れ、その差分が調節器108に加えられゲインの調整を
受ける。そして、ゲイン調整を受けた差分が、ノード1
22に印加され、位置指令信号θiへ加えられてトルク
指令信号θi’が作り出される。なお、この位置指令信
号θiは、可動子22の次のX軸上の位置を刻々と指令
する信号であり、図示しないモータ位置指令装置から送
られてくる。また、加速度指令値αiは、該位置指令信
号θiを時間軸で2度微分した値である。トルク指令信
号θi’は、調整器106において、まずゲイン調整器
105でゲイン調整を受けた後、リニアモータ58用の
ノード124と、リニアモータ52用のノード126と
に入力される。このトルク指令信号は2相変換器10
2、104へ加えられる。該2相変換器1002、10
4は、トルク指令信号の値に比例した位置角の正弦波及
び余弦波信号を発生する。そして、電流アンプ112、
114、116、118が該正弦波及び余弦波信号に基
づきリニアモータ52、58の励磁巻線に励磁電流を流
す。
【0024】次に、Y軸成分について図2を参照して説
明する。Y軸加速度成分αy(フィードバック値)はノ
ード220に加えられ、Y軸方向の加速度指令信号αj
と比較され、その差分が調節器208に加えられゲイン
の調整を受け、そして、ノード222に印加され、Y軸
の位置指令信号θjへ加えられてトルク指令信号θj’
が作り出される。なお、この位置指令信号θjは図示し
ないモータ位置指令装置から送られてくる。トルク指令
信号θj’は、調節器206において、まずゲイン調整
器205でゲイン調整を受けた後、リニアモータ56用
のノード224と、リニアモータ54用のノード226
とに入力される。このトルク指令信号は2相変換器20
2、204に加えられる。該2相変換器202、204
は、トルク指令信号の値に比例した位置角の正弦波及び
余弦波信号を発生する。そして、電流アンプ212、2
14がリニアモータ56に、また、電流アンプ216、
218がリニアモータ54に対して該正弦波及び余弦波
信号に基づき励磁電流を流す。
【0025】リニアモータ52、54、56、58の励
磁巻線には、電流アンプ112〜218からそれぞれI
・cos(2π・χ/τ+θ)及びI・sin(2π・
χ/τ+θ)の電流が流される。これによるプラテン2
4との相対位置χにおけるリニアモータの推力は、図1
1に示すスティフネスカーブのように位置角θがπ/2
程度まで位置角θに比例するとみなせる。上述したよう
に2相変換器102、104、202、204は、任意
の入力に比例した位置角の正弦波及び余弦波信号を発生
する。従って、2相変換器102〜204へ、入力とし
てリニアモータ52の現在位置角へ要求推力に必要な進
み角を加えた位置角に相当する信号を加えれば、任意の
位置において必要な推力を発生させることができる。こ
のように位置指令信号θi、θjで可動子22をX、Y
軸方向へ駆動させることにより、位置指令信号θi、θ
jに対して完全に同期した運転を実現している。
【0026】ここで、この可動子22の回転抑圧につい
て説明する。先ず、第1実施例のトルク余裕値算出回路
170の動作について図1乃至図3を参照して説明す
る。このトルク余裕値算出回路170には、ノード12
2の出力側からX軸側のトルク指令信号θi’が加えら
れるとともに、ノード222の出力側からY軸側のトル
ク指令値θj’が加えられる。当該トルク余裕値算出回
路170は、先ず、X軸について、予め設定されている
最大発生トルクFmからトルク指令信号θi’を引いた
トルク余裕値Rxを求める(図3参照)。同様に、Y軸
について予め設定されている最大発生トルクFmからト
ルク指令値θj’を引いたトルク余裕値Ryを求める。
そして、X軸のトルク余裕値RxとY軸のトルク余裕値
Ryとの比を分配器160側へ出力する。
【0027】分配器160は、成分分離回路150から
の回転成分αpを該入力された比に応じてX軸用の回転
成分αpxとY軸用の回転成分αpyとに分配する。即
ち、図3に示すように、トルク余裕値の小さなX軸側へ
の配分を小さくしたαpx〔αp・Rx/(Rx+R
y)〕をX軸側の調節器106のノード124、126
へ出力すると共に、トルク余裕値の大きなY軸側への配
分を大きくしたαpy〔αp・Ry/(Rx+Ry)〕
をY軸側の調節器206のノード224、226へ出力
する。X軸側の調整器106では、ノード124におい
て該(αp・Rx/(Rx+Ry))がトルク指令信号
θi’に加算され、そして、ノード126において該
(αp・Rx/(Rx+Ry))がトルク指令信号θ
i’から減算される。この結果、互いに偏位して配置さ
れたリニアモータ52とリニアモータ58とに発生する
トルクに、上記回転成分αpx(αp・Rx/(Rx+
Ry))に相当する差が発生し、可動子22の回転を抑
圧する。同様に、Y軸側の調節器206では、ノード2
24において(αp・Ry/(Rx+Ry))がトルク
指令信号θj’に加算され、そして、ノード226にお
いて該(αp・Ry/(Rx+Ry))がトルク指令信
号θj’から減算される。この結果、リニアモータ54
とリニアモータ56とに発生するトルクに、上記回転成
分αpy(αp・Ry/(Rx+Ry))に相当する差
が発生して可動子22の回転を抑圧する。
【0028】従来技術では、図11を参照して前述した
ように使用最大トルクF1を大きくするため、予想され
る可動子22の回転力に対応し得る必要最小限の値に回
転抑止トルクCを設定していたのに対して、上述した実
施例では、図3に示すように使用最大トルクF1を小さ
くすることなく回転抑止トルクCを大きすることができ
る。このため、可動子22の回転を防ぎ、姿勢制御の安
定を図ることが可能となる。
【0029】次に、本発明の第2実施例について図4、
図5を参照して説明する。図4は、第2実施例に係る平
面モータの位置決め装置の制御系を示すブロック図であ
る。この第2実施例でも、第1実施例と同様に図6〜図
9を参照した平面モータの位置を制御する。なお、可動
子22に固定されている4個のリニアモータ52、5
4、56、58内のX方向のリニアモータ52、58の
制御系についてのみ図示及び説明を行うが、Y方向のリ
ニアモータ54、56の制御系についてもX軸方向と同
様に制御される。また、この第2実施例において、第1
実施例の同様な部材については同様な参照符号を用いる
と共にその説明を省略する。
【0030】前述した第1実施例においては、トルク指
令信号θi’、θj’に応じて回転抑止トルク(回転成
分αpのフィードバック量)を分配したが、この第2実
施例においては、加速度センサ201、202、203
からの加速度成分αx、αyに応じて、回転抑止トルク
(回転成分αpのフィードバック量)を分配する。即
ち、成分分離回路150からのX軸方向の加速度成分α
xと、Y軸方向の加速度成分αyとが分配器260へ加
えられるように構成されており、該分配器260は、回
転成分αpをX軸側の加速度成分αxに逆比例させたα
p・αy/(αx+αy)の値をX軸側の調節器106
のノード124、126へ出力し、また、回転成分αp
をY軸側の加速度成分αyに逆比例させたαp・αx/
(αx+αy)の値をY軸側の調節器(図示せず)へ出
力する。X軸側の調整器106では、ノード124にお
いて該(αp・αy/(αx+αy))がトルク指令信
号θi’に加算され、そして、ノード126において該
(αp・αy/(αx+αy))がトルク指令信号θ
i’から減算される。この結果、互いに偏位して配置さ
れたリニアモータ52とリニアモータ58とに発生する
トルクに、上記回転成分(αp・αy/(αx+α
y))に相当する差が発生し、可動子22の回転力の抑
圧を行う。同様に、Y軸側の調節器は、(αp・αx/
(αx+αy))の値がトルク指令信号θj’に加減算
される。この結果、リニアモータ54とリニアモータ5
6とに発生するトルクに、上記回転成分(αp・αx/
(αx+αy))に相当する差が発生して可動子22の
回転力の抑圧を行う。
【0031】図5は、上述した第2実施例の位置決め装
置によるトルク分配を示している。この例では、X軸方
向のリニアモータ52(X1)、58(X2)は、使用
最大トルクF1を発生して可動子22をX軸方向に送っ
ているが、Y軸方向のリニアモータ54(Y1)、56
(Y2)はY軸方向のトルクを殆ど発生していない例を
示している。上述したように第2実施例では回転抑止力
を各軸の推力と逆比例させるために、図5に示すよう回
転抑止トルクは、Y軸側のリニアモータ54(Y1)、
56(Y2)にのみ発生していることが分かる。この第
2実施例では、可動子22を一方の軸上に送り、他方の
軸上に送らないとき、当該他方の軸上のみで回転抑止力
を発生するため、高い制御安定性を実現できる。
【0032】上述した第1実施例では、回転抑止力を指
令値を基に分配するため複雑な計算を必要とせず、分配
が容易である利点があり、第2実施例では、回転抑止力
を加速度を基に分配するため正確にリニアモータの出力
に応じて分配が可能である利点がある。また、上述した
第1、第2実施例では、平面モータに大きな回転力が発
生しないことが予測され、回転抑止トルクCを低い値に
設定し得る場合には、発生させる使用最大トルクF1
(図3及び図5参照)を最大発生トルクFmに近い値に
することができるため、平面モータの使用最大トルクF
1、即ち、X軸、Y軸への推力を高めることができる。
【0033】なお、以上説明した第1、第2実施例で
は、各部品を電子回路で構成する例について説明した
が、上記構成は、高速の演算機能を有するプロセッスユ
ニットを用いたソフトウェアーサーボユニットによって
も実現可能である。また、上述した実施例では、X軸と
Y軸とに回転抑止トルクを分配する例として、トルクの
余裕値に比例させる例と、発生トルクに逆比例させる例
とを示したが、回転抑止トルクの分配は種々の方法によ
り行い得ることは言うまでもない。
【0034】
【効果】以上説明したように、本発明の平面モータの位
置決め装置によれば、回転抑止力を高めることができる
ので、可動子の姿勢制御における安定性を高めることが
可能となる。また、本発明は、平面モータに発生させ得
るトルクを有効に活用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る位置決め装置の制御
系を示すブロック図である。
【図2】図1の位置決め装置の制御系を示すブロック図
である。
【図3】第1実施例のトルク配分を示すグラフである。
【図4】第2実施例に係る位置決め装置の制御系を示す
ブロック図である。
【図5】第2実施例のトルク配分を示すグラフである。
【図6】可動子の斜視図である。
【図7】平面レールの一部きり欠き斜視図である。
【図8】図6及び図7の断面図である。
【図9】従来技術の制御系を示すブロック図である。
【図10】位置角と発生トルクとの関係を示すグラフで
ある。
【図11】従来技術のトルク配分を示すグラフである。
【符号の説明】
22 可動子 24 プラテン 52 リニアモータ 56 リニアモータ 102 2相変換器 160 分配器 170 トルク余裕値算出回路 260 分配器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性区域を取り囲む非磁性材料の格子を
    可動部材と面する面に備える平面部材と、X方向への推
    力を発生する偏位して配置された一対のX方向推力発生
    器と、Y方向への推力を発生する偏位して配置された一
    対のY方向推力発生器とを備える可動部材とから成る平
    面モータの位置決め装置であって、 前記一対のX方向推力発生器に推力を付与し前記可動部
    材をX方向へ移動させると共に、推力に差を持たせた回
    転トルクを付与して前記可動部材の回転力を打ち消させ
    るX方向推力付与手段と、 前記一対のY方向推力発生器に推力を付与し前記可動部
    材をY方向へ移動させると共に、推力に差を持たせた回
    転トルクを付与して前記可動部材の回転力を打ち消させ
    るY方向推力付与手段と、 前記可動部材の回転力を検出する回転力検出手段と、 前記回転力検出手段により検出された回転力に基づき決
    定される可動部材の回転を抑止させるための回転トルク
    を、前記X方向推力発生器の発生している推力と、前記
    Y方向推力発生器の発生している推力とに基づき、前記
    X方向推力付与手段と前記Y方向推力付与手段とに分配
    する回転トルク分配手段と、を備えることを特徴とする
    平面モータの位置決め装置。
  2. 【請求項2】 前記回転トルク分配手段が、前記X方向
    推力発生器の発生し得る推力の最大値と発生している推
    力との差と、前記Y方向推力発生器の発生し得る推力の
    最大値と発生している推力との差とを比較し、この差の
    大きな方の推力発生器側の推力付与手段へより大きな回
    転トルクを分配することを特徴とする請求項1の平面モ
    ータの位置決め装置。
  3. 【請求項3】 前記回転トルク分配手段が、前記X方向
    推力発生器の発生ししている推力と、前記Y方向推力発
    生器の発生している推力とを比較し、発生している推力
    が小さい方の推力発生器側の推力付与手段へより大きな
    回転トルクを分配することを特徴とする請求項1の平面
    モータの位置決め装置。
  4. 【請求項4】 前記回転トルク分配手段が、前記X方向
    推力発生器の発生している推力と、前記Y方向推力発生
    器の発生している推力とを指令値を基に決定することを
    特徴とする請求項2又は3の平面モータの位置決め装
    置。
  5. 【請求項5】 前記回転トルク分配手段が、前記X方向
    推力発生器の発生している推力と、前記Y方向推力発生
    器の発生している推力とを可動部材に取り付けられた加
    速度センサからの加速度信号を基に決定することを特徴
    とする請求項2又は3の平面モータの位置決め装置。
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