JPS59123907A - ２軸位置決め装置 - Google Patents

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 本発明は計測・制御機器、事務機器、産業機器などの分
野に用いることのできるＸＹプロッタやＸＹテーブルな
どの２軸位置決め装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、２次元平面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せしめるために使用される２軸位置
決め装置は、駆動機構のアクチュエータとしてロータリ
型モータを用い、このモータの回転運動をベルトあるい
はスチールワイヤあるいはボールねじなどの伝達機構を
介して回転直進変換して１位置制御対象（例えば、ＸＹ
プロッタなら記録ペンを含むペンブロック）をＸＹ２軸
平面上で移動させたり１位置決めさせたりするよう構成
される場合が多い。特に、Ｘ軸用、Ｙ軸周モータを固定
した場合に前記伝達機構はかなり複雑なものとなる。２
軸位置決め装置における精密位置決めとい立場や信頼性
の面から見ると、前記のような回転→直進変換の伝達機
構を用いずに。

アクチュエータとしてリニア型モータを用いた方が好ま
しいことは云うまでもない。

第１図は駆動機構に開ループで機構の簡単なリニアパル
スモータを用い、ＸＹｌｌｌｆｌの２方向にペンブロッ
クを直接に駆動する従来のｘＹプロッタの概略斜視図を
示す。（１）　＋２１は第１のＸ軸すニアパルスモータ
の案内固定子部材とＸ軸可動子で、このＸ軸可動子（２
）は案内固定子部材（１）に沿ってＸ軸方向（図中、矢
印Ｘ方向）に直線的に移動する。（３）（４）は第２の
Ｘ軸すニアパルスモータの案内固定子部材とＸ軸可動子
で、このＸ軸可動子（４）は案内固定子部材（３）に沿
ってＸ軸方向に直線的に移動する。

（５）は両端が前記Ｘ軸可動子（２１（４月ζそれぞれ
取りつけられてＸ軸可動子（２）　（４）と−緒にＸ軸
方向に移動するＹ軸すニアパルスモータの案内固定子部
材、（６）はＹ軸すニアパルスモータのＹ軸可動子で、
このＹ軸可動子（６）は前記案内固定子部材（５）に沿
ってＸ軸方向と直交するＹ軸方向（図中矢印Ｙ方向）に
直線的に移動するものである。（７）はＹ軸可動子（６
）に取り付けられた位置制御対象としてのペンブロック
、（８）は平面台〔フラットベッド）　、　＋９）は記
録用紙、０１は前記ｆｆ４１１第２のＸ軸すニアパルス
モータの案内固定子部材（１）　（３）ならびに前記平
面台（８）などを支持するフレームである。なお、リニ
アパルスモータとは、１パルスが入力されると可動子が
一単位′距離だけ直線運動するものであって。

その速度は単位時間内の入力パルス数で決まる。

ところが、急加速、急減速させようとすると、リニアパ
ルスモータは開ループ制御方式のため、入力パルスに完
全に追従できず脱調という状態を起こし易い。また、高
速駆動時にも非常に脱調し易くなる。このため速度には
一定゛の限界があり、高速応答、高速化は難しいとされ
てきた。更に、第１図のＸＹプロッタの２つのＸ軸可動
子［２１（４）の片方に外力が加えられた場合には１本
来間期して作動すべきＸ軸可動子（２）と（４）とはス
テップずれを起こして１位置の（い違いを起こすことが
ある。一旦このような状態になるともとの同期した状態
に復元できないため、案内固定子部材（５）で連結され
たＸ軸可動子（２）と（４）に、いわゆる拗れが生じて
動きにくくなる。このＢθれのひどいときには案内固定
子部材（６）が全く動かなくなることもある。このよう
にリニアパルスモータを用いた装置は様々な欠点を持っ
ている。

発明の目的 本発明は１回転−直線変換の伝達機構を用いずにリニア
型モータをアクチュエータとして用い。

高精度、高信頼性を実現すると共に、脱調状態が発生せ
ず高速、高加速性能を有し、なめらかな動作を期待でき
る２軸位置決め装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明の２軸位置決め装置は、第１の軸方向に沿って配
設固定された第１の案内固定子部材とこの第１の案内固
定子部材に案内されて前記第１の軸方向に移動可能な第
１の可動子を備えた第１のリニアサーボモータと、前記
第１の案内固定子部材と所定間隔をあけて平行に配設固
定された第２の案内固定子部材とこの第２の案内固定子
部材に案内されて前記第１の軸方向に移動可能な第２の
可動子を備えた第２のリニアサーボモータと、前記第１
の軸と交差する第２の軸方向に沿いかつ前記第１及び第
２の可動子に支持された第８の案内固定子部材とこの第
８の案内固定子部材に案内されて前記第２の軸方向に移
動可能な第８の可動子を備えた第８のリニアサーボモー
タと、この第８のリニアサーボモータの第８の可動子に
取り付けられた２軸位置制御対象と、それぞれ第１の案
内固定子部材に対する第１の可動子、第２の案内固定子
部材に対する第２の可動子、第８の案内固定子部材に対
する第８の可動子の位置に応じた位置信号を出力する第
１、第２．第８の位置検出センサ手段と、別々の閉ルー
プサーボ回路を形成し第１、第２の位置検出センサ手段
の信号に基づいて位置を計測する電子スケール回路の出
力信号を帰還して第１の軸方向入力信号に追従して第１
、第２のリニアサーボモータを位置制御する第１．第２
の位置制御回路と、閉ループサーボ回路を形成し第８の
位置検出センサ手段の信号に基づいて位置を計測する電
子スケール回路の出力信号を帰還して第２の軸方向入力
信号に追従して第８のリニアサーボモータを位置制御す
る第８の位置制御回路とを設けると共に、第１．第２の
案内固定子部材には第１の軸方向に沿って、第８の案内
固定子部材には第２の軸方向に沿って一定ピッチで複数
の磁極歯を形成して第１．第２．第８の可動子にはそれ
ぞれ第１．第２、第８の案内固定子部材の前記磁極歯と
の対向面に励磁巻線で励磁される磁極歯群を設け、前記
第１．第２．第８の位置検出センサ手段を第１．第２．
第８の案内固定子部材の前記磁極歯を検出してそれぞれ
位相の異なる複数の位置信号を発生するよう構成したこ
とを特徴とする。

また１本発明の２軸位置決め装置は、第１の軸方向に沿
って配設固定された第１の案内固定子部材とこの第１の
案内固定子部材に案内されて前記第１の軸方向に移動可
能な＠１の可動子を備えた第１のリニアサーボモータと
、前記ｆ５１の案内固定子部材と所定間隔をあけて平行
に配設固定された第２の案内固定子部材とこの第２の案
内固定子部材に案内されて前記第１の軸方向に移動可能
な第２の可動子を備えた第２のリニアサーボモータと、
前記第１の軸と交差する第２の軸方向に沿いかつ前記第
１及び第２の可動子に支持された第８の案内固定子部材
とこの第８の案内固定子部材に案内されて前記第２の軸
方向に移動可能な第８の可動子を備えた第８のリニアサ
ーボモータと、この第８のリニアサーボモータの第８の
可動子に取り付けられた２軸位置制御対象と、それぞれ
第１の案内固定子部材に対する第１の可動子、第２の案
内固定子部材に対する第２の可動子、第８の案内固定子
部材に対する第８の可動子の位置に応じて位置信号を出
力する第１．第２．第８の位置検出センサ手段き、閉ル
ープサーボ回路を形成し第１の位置検出センサ手段の信
号に基づいて位置を計測する電子スケール回路の出力信
号を帰還して第１の軸方向入力信号に追従して第１のリ
ニアサーボモータを位置制御する第１の位置制御回路と
。

閉ループサーボ回路を形成し第２の位置センサ手段の信
号に基づいて位置を計測する電子スケール回路の出力信
号を帰還して第１の位置検出センサ手段の信号に追従し
て第２のリニアサーボモータを位置制御する第２の位置
制御回路と、閉ループサーボ回路を形成し、第８の位置
検出センサ手段の信号に基づいて位置を計測する電子ス
ケール回路の出力信号を帰還して第２の軸方向入力信号
に追従して第８のリニアサーボモータを位置制御する第
８の位置制御回路とを設けると共に第１．第２の案内固
定子部材には第１の軸方向に沿って。

第８の案内固定子部材には第２の軸方向に沿って一定ピ
ッチで複数の磁極歯を形成して第１．第２゜第８の可動
子にはそれぞれ第１．第２．第８の案内固定子部材の前
記磁極歯との対向面に励磁巻線で励磁される磁極歯群を
設け、前記第１．第２゜第８の位置検出センサ手段を第
１．第２．第８の案内固定子部材の前記磁極歯を検出し
てそれぞれ位相の異なる複数の位置信号を発生するよう
構成したことを特徴とする。

更に１本発明の２軸位置決め装置は、第１の軸方向に沿
って配設固定された第１の案内固定子部材とこの第１の
案内固定子部材に案内されて前記第１の軸方向に移動可
能な第１の可動子を備えた第１のリニアサーボモータと
、前記第１の案内固定子部材と所定間隔をあけて平行に
配設固定された第２の案内固定子部材とこの第・２・の
案内固定子部材に案内されて前記第１の軸方向に移動可
能な第２の可動子を備えた第２のリニアサーボモータと
、前記第１の軸と交差する第２の軸方向に沿いかつ前記
第１及び第２の可動子に支持された第８の案内固定子部
材とこの第８の案内固定子部材に案内されて前記第２の
軸方向に移動可能な第８の可動子を備えた第８のリニア
サーボモータと、この第８のリニアサーボモータの第８
の可動子に取り付けられた２軸位置制御対象と、それぞ
れ第１の案内固定子部材に対する第１の可動子、第２の
案内固定子部材に対する第２の可動子、第８の案内固定
子部材に対する第８の可動子の位置に応じて位置信号を
出力する第１．第２．第８の位置検出センサ手段と、閉
ループサーボ回路を形成し第１の位置検出センサ手段の
信号に基づいて位置を計測する電子スケール回路の出力
信号を帰還して第１の軸方向入力信号に追従して第１の
リニアサーボモータを位置制御する第１の位置制御回路
と。

第１の可動子の位置に追従して第２のリニアサーボモー
タを位置制御する第１の閉ループ回路と第１の軸方向入
力信号に追従して第２のリニアサーボモータを位置制御
する第２の閉ループ回路を備えた第２の位置制御回路と
、閉ループサーボ回路を形成し、第８の位置検出センサ
手段の信号に基づいて位置を計測する電子スケール回路
の出力信号を帰還して第２の軸方向入力信号に追従して
第８のリニアサーボモータを位置制御する第８の位置制
御回路とを設けると共に、第１、第２の案内固定子部材
には第１の軸方向に沿って、第８の案内固定子部材には
第２の軸方向に沿って一定ピッチで複数の磁極歯を形成
して第１．第２％第８の可動子にはそれぞれ第１、第２
、第８の案内固定子部材の前記磁極歯との対向面に励磁
巻線で励磁′される磁極歯群を設け、前記第１、第２．
第８の位置検出センサ手段を第１．第２ｓ第８の案内固
定子部材の前記磁極歯を検出してそれぞれ位相の異なる
複数の位置信号を発するよう構成したことを特徴とする
。

実施例の説明 以上１本発明の実施例を第２図〜第８図に基づいて説明
する。なお、以下の説明ではＸＹプロッタを例に挙げて
説明する。

第２図において、　（１１）（６）は第１のＸ軸すニア
サーボモータの案内固定子部材とＸ軸可動子で、Ｘ軸可
動子（２）はＸ軸案内固定子部材σηに沿ってＸ軸方向
（図中矢印Ｘ方向）に直線的に移動する。時ａ尋は第２
のｘ軸すニアサーボモータの案内固定子部材とＸ軸可動
子で、Ｘ軸回動子Ｑ４は案内固定子部材−に沿ってＸ軸
方向に直線的に移動する。（ト）は両端が前記Ｘ軸可動
子（財）ａ◆にそれぞれ取りつけられてＸ軸可動子（２
）Ｑ４と一緒にＸ軸方向に移動するＹ軸すニアサーボモ
ータの案内固定子部材、（イ）はＹ軸すニアサーボモー
タのＹ軸可動子で、このＹ軸可動子００はＹ軸案内固定
子部材（至）に沿ってＸ軸方向に直交するＹ軸方向（図
中矢印Ｙ方向）に直線的に移動する。ａ’ｔｔはＸ軸可
動子（６）に備えつけられた第１のセンサブロック、（
財）はＸ軸可動子ａ→に備えつけられた第２のセンサブ
ロック、　０１ｌＧはＹ軸可動子ａ呻に備えつけられた
第８のセンサブロック、（転）は前記Ｙ軸可動子Ｑｌに
取り付けられたペンブロック、ｅυは平面台、（イ）は
記録用紙、＠、は案内固定子部材Ｑυ時や平面台（ロ）
などを支持するフレームである。

第８図は第２図における第１のＸ軸すニアサーボモータ
の斜視図、第４図は第８図のＡ−Ｂ線に沿う断面図であ
る。前記案内固定子部材（ロ）の上面には、Ｘ軸方向に
沿って一定ピッチの凹凸状のａ極歯（ロ）が形成されて
いる。前記Ｘ軸可動子（２）の案内固定子部材ａ乃上面
との対向面には凹凸状の２列の磁極歯８￥（８２ａ）お
よびＣＢ２ｂ）が形成されており。

磁極歯ｌ￥（８２ａ）（８２ｂ）　　は磁極歯０１）の
面と僅かな間隙を隔てて対向している。詳しくは、この
Ｘ軸可動子（ロ）は、案内固定子部材ａ旬の磁極歯０υ
に面対向して位相がそれぞれ１２０°ずれた８つの前記
磁極歯１１（８２ａ）％（８２ｂ）を有する一対の鉄芯
（７）、（至）と、この一対の鉄芯ｍｗの間に介在され
バイアス磁束を供給する役目をもつ永久磁石（ロ）と、
磁極歯群（８２ａ　）及び（８２ｂ）に巻回された８つ
の第１の励磁巻線に）とで構成されている。また、　１
１？前記鉄芯ｆ４Ｃ４の磁極ｍｌ￥’、　（８２ａ）と
（８２ｂ）の位相関係は鉄芯間では互いに１８０°ずら
して配置されている。前記第１のセンサブロックＱ？）
は案内固定子部材σ旬の磁極歯０］）の凹凸を検出し１
位置に関して位相の異なる複数個の周期的な正弦波状信
号（位置信号）を出力する複数個の光学式（あるいは磁
気式など）のセンサ素子で構成されている。（ロ）はＸ
軸方向にＸ軸可動子（２）を案内するベアリングである
。なお、第８図ではＹ軸すニアサーボモータの案内固定
子部材α時とベアリング幹は省略されている。

次にこの第１のＸ軸すニアサーボモータの動作原理を説
明する。まず、永久磁石■は案内固定子部材ａηの磁極
歯（ロ）とＸ軸可動子斡の磁極歯群（８２ａ）及び（８
２ｂ）の対向する間隙にそれぞれ一定方向のバイパス磁
束と（至）を与える働きをする。いま、第１の励磁巻線
に）に、磁極歯群（８２ａ）と磁極歯（ロ）との間隙の
磁束を増大させるように励磁電流を流すと、この励磁電
流により発生する磁束がバイアス磁束と重畳し、磁極歯
ＩＩ（８２ａ）と磁極歯（ロ）との間隙の磁束が増大す
ると同時に、磁極歯群（８２ｂ）と磁極歯（ロ）との間
隙の磁束が減少する。この結果。

磁極歯群（８２ａ）と磁極歯０力とが互いに引き合い。

その間隙のレラクタンスの最も小さくなる位置まで動こ
うとする。このようにして連続的にＸ軸可動子（ロ）を
移動させると、第１のセンサブロックａηの出力には正
弦波状信号（以下１位置付号と称す）が表われる。また
、第１の励磁巻線（至）には、第１のセンサブロックＱ
ｆｉの位置信号に従って励磁電流を順次切り換えながら
流すと云う電子整流子による給電が位置制御装置を介し
て行われる。

なお、第２のＸ軸すニアサーボモータ及びＹ軸すニアサ
ーボモータの原理、構成も第１のＸ軸すニアサーボモー
タとほぼ同様なものであるのでその説明を省略する。

このように１本発明によるこのＸＹプロッタは。

ペンブロック（１）をＹ軸すニアサーボモータによって
直接に直線駆動し、このＹ軸すニアサーボモータの両端
が第１．第２のＸ軸すニアサーボモータで並列駆動され
る。位置制御対象としての前記ペンブロック翰はＸ軸方
向の変位に対してはＹ軸すニアサーボモータに結合され
ているため、事実上Ｘ軸すニアサーボモータで直接的に
直線駆動されると考えて良い。第１．第２のＸ軸すニア
サーボモータは１位置制御対象をＹ軸すニアサーボモー
タを含めて駆動するため、Ｙ軸すニアサーボモータより
も大きな推力を必要とする。従って２つのリニアサーボ
モータで並列駆動する方式は推力向上の点からも１機構
上のバランスの面からもすぐれている。

このように本発明によるこのＸＹプロッタは位置制御対
象を直接駆動するため、精度信頼性も高く、またパルス
モータのような脱調のおそれも無く、高速、高加速性能
を確保できるものであるが。

第１　、　第２のＸ軸すニアサーボモータが完全に同期
して駆動されなければ精度の内申を図るのは難しい。特
に極端な場合は％２つのＸ軸のリニアサーボモータのＸ
軸回動子Ｏａｔ　０４１同志が、案内固定子部材（ハ）
で連結されているため、いわゆる拗れを生じて、０きに
くくなったりする。しかし１本￥施例では、第１．笛２
のＸ軸すニアサーボモータが閉ループサーボ方式のため
このような事態を回避できる。

次に第１、第２のセンサブロックとで閉ループサーボ回
路を形成する（位置制御装置）の構成を説明する。第５
図は第１．第２のＸ軸すニアサーボモータの位置制御装
置を示す。（４１ａ　）（４１ｂ）（４１ｅ）は前述の
第１のセンサブロックα力の出力の位置信号で、案内固
定子部材σηの磁極歯の凹凸を認識するものである。四
は無接点の第１の電子整流子型駆動回路で、これは上記
位置信号（４１ａ）（４１ｂ）Ｃ４１ｃ）に応じて第１
のＸ軸すニアサーボモータの第１の励磁巻線（至）の通
電相の切り換えを位置に応じて順次行なう電子式スイッ
チから構成されている。（ト）は８つの位置信号（４１
ａ）（４１ｂ）（４１Ｃ）からＸ軸可動子（ロ）の位置
を高分解能で検知する第１の電子スケール回路、（至）
はＸ軸位置入力信号Ｐｒｅｆが入力される入力端子、に
）はこのＸ軸位置入力信号Ｐｒｅｆと前記第１の電子ス
ケール回路帥の出力の位置情報ＰＸＩとの差分を取り出
す第１の減算器、ｆ４は減算器（へ）出力をアナログ変
換する第１のＤ／Ａ変換器。

参Ｊは第１のＤ／Ａ変換変換器用力を増幅して閉ループ
サーボの負帰還ゲインを適切に定める機能を含めた第１
の誤差増幅器で、この出力は前記第１の電子整流子型駆
動回路に）の駆動入力σ１となる。

このような構成で第１のＸ軸すニアサーボモータはＸ軸
位置入力信号Ｐｒｅｆに従って閉ループサーボで制御さ
れる。

また、　（５２１１）（５’８ｂ）（５８ｃ）は第２の
センサブロック（至）の位置信号で、案内固定子部材ａ
葎の磁極歯の凹凸を認識するものである。（財）は無接
点の第２の電子整流子型駆動回路、＠は第２のＸ軸すニ
アサーボモータのＸ軸回動子ｃＬ４に設けられた第２の
励磁巻線で、第１のＸ軸すニアサーボモータの第１の励
磁巻線曽に相当する。鋪は第１の電子スケール回路に）
に相当する第２の電子スケール回路、−は前記Ｘ軸位置
入力信号Ｐｒｅｆと第２の電子スケール回路−の出力の
位置情報、ＰＸ３との差分を取り出す第２の減算器、ｍ
は第２のＤ／Ａ変換器、−は第２の誤差増幅器で、この
出力は前記第２の電子整流子型駆動回路（財）への駆動
入力（２）となる。

このような構成で第２のＸ軸すニアサーボモータもまた
Ｘ軸位置入力信号Ｐｒｅｆに従って閉ループサーボ制御
される。なお、第５図において位置情報ＰＸＩ　、　Ｐ
Ｘ２およびＸ軸位置入力信号Ｐｒｅｆをデジグル信号と
したが、アナログ信号の場合にはＤ／Ａ変換器曽−は不
要である。

第５図の構成を・更に詳しく説明すると、第１の電子整
流子駆動回路−は位置信号（４１ａ）（４１ｂ）（４１
Ｃ）の大小関係に基づいて第１の励磁巻線に）の通電相
の切り換えを行う。この切り換えの方式は公知の電子整
流子方式であって１機械的な接点を介さすに電気的な信
号（位置信号）によって１位置に応じて定められた励磁
巻線（２）への通電を順次行なう電子式スイッチで構成
されている。この時の通電電流量は駆動入力−の大きさ
に比例して決められている。このような電子整流子によ
る励磁電流の供給は、Ｘ軸可動子（２）の位置に応じて
第１の励磁巻線（至）が定められているので、Ｘ軸可動
子（２）をある方向に動かそうとするとき、どのような
状態であってもいつも一定の方向に揃った推力を発生さ
′せることができる。この点でパルスモータ夕のような
脱調などの心配が無いものである。第２の電子整流子型
駆動回路（財）もまた同等の機能を有する。

第１の電子スケール回路峙は前記の位置′信号（４１ａ
）（４１ｂ）（４１ｃ）を用いて、Ｘ軸可動子（２）の
位置を高い分解能で検知するもので第６図はその基本的
構成を示す。（１０１）は正弦波状の位置信号（４１ａ
）（４１ｂ）（４１（：）に基づいて、この１周期〔こ
れは磁極歯ＣＩ＋）の１ピツチに対応する〕の中を内挿
（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）　することによって細
かい分解能で位置を検知する第１の内挿回路、　（１０
２）はこの第１の内挿回路（１０１）の出力から、Ｘ軸
可動子（６）の方向を弁別する第１の方向弁別回路、　
（１０Ｂ）は第１の方向弁別回路（１Ｇ２）からの方向
弁別された位置パルス〔これは例えば可動子の動く方向
によって弁別されたアップカウントパルス、ダウンカウ
ントパルスの２つになる）を累積的に可逆計数する第１
の可逆計数カウンタである。この第１の可逆計数６ｘつ
：＝、ン夕（’＋１ａ９）の出力が前記位置情報ＰＸＩ
である。

第２の電子スケール回路−も上記の第１の電子スケール
回路−と同様の構成である。すなわち、第２の内挿回路
、第２の方向弁別回路、第２の可逆計数カウンタによっ
て構成される。なお、この第１、第２の電子スケール回
路師（財）は具体的には本発明者の先願、特願昭５７−
４０５８号に示されるような方式が適用され得る。

以上に説明した２軸位置決め装置のＸ軸すニアサーボモ
ータの位置制御装置の実施例は第１．第２のＸ軸すニア
サーボモータがＸ軸位置入力信号Ｐｒｅｆに追従してそ
れぞれ独立して閉ループサーボ制御されるので、従来例
のリニアパルスモータのように片方が税調、ステップず
れを起して位置のくい違いを起したり、拗れを生ずるこ
とは無い。

２つのＸ軸すニアサーボモータの同期性（（い違いを起
さないで並列運転されること）を確保するため１本発明
の２軸位置決め装置のＸ軸すニアサーボモータの位置制
御装置は変形として第７図、第８図に示すような実施例
も考えられる。なお。

第７図、第８図は何れも閉ループサーボ系の構成だけが
第５図とは異なり、同一の機能を有するものには同一符
号を付けてその説明を省く。

先ず、第７図の位置制御装置の構成および動作を説明す
る。第１のＸ軸すニアサーボモータは第１の電子スケー
ル回路（ト）によってその位置が位置情報ＰＸＩとして
認識される。そして、Ｘ軸位置入力信号Ｐｒｅｆと位置
情報ＰＸＩとの差分は第１のＤ／Ａ変換器曽を介して第
１の誤差増幅器−で増幅され。

この出力は第１の電子整流子型駆動回路的の入力−とな
る。このような構成で第１のＸ軸すニアサーボモータは
Ｘ軸位置入力信号Ｐｒｅｆに従って閉ループサーボ制御
される。これに対して第２のＸ軸すニアサーボモータで
は、第１．第２の電子スケール回路に）藺のそれぞれの
位置情報ＰＸＩとＰＮ２との差分が第２のＤ／Ａ変換器
（２）、第２の誤差増幅器−を介して第２の電子整流子
型駆動回路（財）の入力（２）となる。したがって第２
のＸ軸すニアサーボモータは第１の電子スケール回路−
の位置情報ＰＸＩ（すなわち第１のＸ軸すニアサーボモ
ータのＸ軸可動子０’４の位置）Ｆζ追従するよう閉ル
ープ制御され、第５図よりも高精度でＸ軸可動子（ロ）
とＱΦとを同期運転できる。

次に第８図の位置制御装置の構成は、第５図の構成に第
１の電子スケール回路−の出力の位置情報Ｐｘｌと第２
の電子スケール回路−の出力の位置情報ＰＸ２との差分
をとり出す第８の減算器−と。

第８のＤ／Ａ変換器（至）と、第２のＤ／Ａ変換器−と
第８のＤ／Ａ変換器（２）の出力を加算する加算器Ｖ４
とをつけ加えたものである。この第８図では第１のＸ軸
すニアサーボモータの制御は＠５図に示す位置制御装置
の場合と全く同様であり、閉ループ位置サーボ系の構成
によって、Ｘ軸位置入力信号Ｐｒｅｆに従ってその位置
が制御される。これに対して第２のＸ軸すニアサーボモ
ータでは、第１及び第２の電子スケール回路師及び匈の
それぞれの位置情報ＰＸＩとＰＮ２との差分は第８のＤ
／Ａ変換器四を介して、また１位置情報ＰＸ２とＸ軸位
置入力信号Ｐｒｅｆ　との差分は第２のＤ／Ａ変換器Ｉ
υを介して出力されて、この両者が加算器ケ菊で加算さ
れる。さらに加算器ヴ４の出力が第２の誤差増幅器−を
介して第２の電子整流子型駆動回路（財）の入力（２）
となる。

したがって第２のＸ軸すニアサーボモータは第１のＸ軸
すニアサーボモータのＸ軸可動子（ロ）の位置に追従す
る要素とＸ軸位置入力信号Ｐｒｅｆに追従する要素との
２つの要素で閉ループ制御され、第７図の場合よりも高
精度にＸ軸可動チーと（１４を同期運転できる。

本発明の２軸位置決め装置のＹ軸すニアサーボモータの
位置制御装置の構成は、基本的には第５図１ｃ　示すＸ
軸すニアサーボモータの位置制御装置の実施例の第１も
しくは第２のＸ軸すニアサーボモータの閉ループ制御回
路と同様であるので図面に基づく説明は省略する。Ｙ軸
すニアサーボモータは、Ｙ軸位置入力信号に追従して制
御され、一般に、Ｘ軸すニアサーボモータとは独立して
作動するように、第８の内挿回路、第８の方向弁別回路
、第８の可逆計数カウンタで構成される第８の電子スケ
ール回路を有しており、同様に閉ループサーボを形成し
て位置制御されている。

上記実施例において、第１〜第８のリニアサーボモータ
はモータの相数、コイル数が８個で、また第１〜第８の
センサブロックは８つの位相が異なる信号を出力するよ
うに構成したが、これは８個に限定されるべきものでは
ない。またモータの磁気回路の構造も上記実施例に限定
されるものではない。永久磁石の有無も本発明の主旨と
無関係である。本発明の装置に適応されるリニアサーボ
モータは固定子部材、可動子共に対向面に磁極歯が形成
されていること、案内固定子部材の磁極歯の凹凸を検出
するセンサが可動子に装着されていること１位置制御装
置はこのセンサの出力に基づいて閉ループサーボされる
構成を持つことが主要な要件となる。

上記実施例において２軸をそれぞれＸ軸、Ｙ軸のいわゆ
る直交軸系としたが、これは必ずしも直交軸系に限定さ
れることは無い。

発明の詳細 な説明のように本発明の２軸位置決め装置によると１次
のような効果が得られる。

（１３本発明の２軸位置決め装置は複数個のリニアサー
ボモータを組み合せて駆動機構を構成し、制御対象を直
接駆動するため、従来のロータリ型モータの場合のよう
な複雑な伝達機構を必要とせず簡素であると同時に精度
が高く、信頼性の面ですぐれている。またモータを閉ル
ープサーボ方式で駆動することによりリニアパルスモー
タのような脱調の危険性を防止し、高速、高加速性能を
向上させることができ、ＸＹプロッタのような装置では
作画。

作字速度を向上させ１作画時間を短縮できる。

（２）　　本発明の２軸位置決め装置は、２軸のうち一
方の軸は制御対象を直接駆動する第８のリニアサーボモ
ータを配して位置制御し、他方の軸は制御対象を含む第
８のリニアサーボモータ全体を直接駆動する第１．第２
のリニアサーボモータを配し、この第１の軸方向の位置
入力信号に追従させて第１．第２のリニアサーボモータ
をそれぞれ独立して閉ループ制御するか、一方のモータ
を位置入力信号に追従させて閉ループ制御し他方はとの
モータの位置に追従させて閉ループ制御するか、あるい
はこの両方の制御方式を併用するような制御方式を実現
させて位置制御するため、これら第１．第２のリニアサ
ーボモータの同期性を確保し１位置のくい違いや、こじ
れなどの機構上の問題を排除し、なめらかな動作を実現
できる。

（３）　　本発明の２軸位置決め装置は、案内固定子部
材、可動子共に磁極歯を有するリニアサーボモータを用
い、固定子の磁極歯の凹凸を検出するセンサを可動子に
設け、この出力を用いて電子スケールを構成しているた
め、閉ループサーボに不可欠なリニアエンコーダのごと
き位置検出器をリニアサーボモータとは別個に設置する
必要が無く、リニアパルスモータのような開ループ制御
のものを適用する場合と比べて遜色のない程簡素にして
低価格。

かつ量産性の良好な装置を実現でき、特に。

小型な装置１例えばＸＹプロッタのごときものはペンの
位置決め機構そのものを小型、軽量にする必要があるの
で、最適な装置となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸＹプロッタの駆動機構の概略斜視図、
第２図は本発明の２軸位置決め装置の一実施例のＸＹプ
ロッタの駆動機構の概略斜視図。 第８図は第２図の第１のＸ軸すニアサーボモータの概略
斜視図、第４図は第８図のＡＢ断面図、第６図はＸ軸す
ニアサーボモータの位置制御装置の回路ブロック図、第
６図は第６図の要部構成図。 第７図と第８図はそれぞれ第５図のその他の実施例の回
路ブロック図である。 ｏｎ　Ｏ，Ｉ　Ｕ・・・案内固定子部材、（イ）Ｏｎ・
・・・Ｘ軸可動子、（ホ）・・・ペンブロック、０ηｏ
４０ｅ−・・第１．第２．第８のセンサブロック、ｅｅ
−・・磁極歯、　（８２ａ）（８２ｂ）　＝−磁極歯群
、（至）・・・励磁巻線、帽ｔｎ−・・第１、第２の電
子スケール回路、…ｆ１１（７’ｍ−・・第１．第２．
第８のＤ／Ａ変換器、拘四・・・第１、第２の誤差増幅
器、ＧＬ１１４１−・・第１、第２の電子整流子型駆動
回路、−ｍ−・・・減算器、ヴ蜀・・・加算器 代理人　森本義弘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の軸方向に沿って配設固定された第１の案内固
   定子部材とこの第１の案内固定子部材に案内されて前記
   第１の軸方向に移動可能な第１の可動子を備えた第１の
   リニアサーボモータと、前記第１の案内固定子部材と所
   定間隔をあけて平行に配設固定された第２の案内固定子
   部材とこの第２の案内固定子部材に案内されて前記第１
   の軸方向に移動可能な第２の可動子を備えた第２のリニ
   アサーボモータと、前記第１の軸と交差する第２の軸方
   向に沿いかつ第１及び第２の可動子に支持された第８の
   案内固定子部材とこの第８の案内固定子部材に案内され
   て前記第２の軸方向に移動可能な第８の可動子を備えた
   第８のリニアサーボモータと、この第８のリニアサーボ
   モータの第８の可動子に取り付けられた２軸位置制御対
   象と、それぞれ第１の案内固定子部材に対する第１の可
   動子、第２の案内固定子部材に対する第２の可動子、第
   ８の案内固定子部材に対する第８の可動子の位置に応じ
   た位置信号を出力する第１．第２、＠８の位置検出セン
   サ手段と、別々の閉ループサーボ回路を形成し第１％第
   ２の位置検出センサ手段の信号に基づいて位置を計測す
   る電子スケール回路の出力信号゛を帰還して第１の軸方
   向入力信号に追従して第１．ｆｉ２のリニアサーボモー
   タを位置制御する第１．第２の位置制御回路と、閉ルー
   プサーボ回路を形成しＩ第８の位置検出センサ手段の信
   号に基づいて位置を計測する゛電子スケール回路の出力
   信号を帰還して第２の軸方向入力信号に追従して第８の
   リニアサーボモータを位置制御する第８の位置制御回路
   とを設けると共に、第１．第２の案内固定子部材には第
   １の軸方向に沿って。 第８の案内固定子部材には第２の軸方向に沿っチ一定ヒ
   ツチで複数の磁極歯を形成して第１、第２．第８の可動
   子にはそれぞれ第１゜第２．第８の案内固定子部材の前
   記磁極歯との対向面に励磁巻線で励磁される磁極歯群を
   設け１前記第１．第２．第８の位置検出センサ手段を第
   １．第２％第８の案内固定子部材の前記磁極歯を検出し
   てそれぞれ位相の異なる複数の位置信号を発生するよう
   構成した２軸位置決め装置。 １　第１の軸方向に沿って配設固定された第１の案内固
   定子部材とこの第１の案内固定子部材に案内されて前記
   第１の軸方向に移動可能な第１の可動子を備えた第１の
   リニアサーボモータと、前記第１の案内固定子部材と所
   定間隔をあけて平行に配設固定された第２の案内固定子
   部材とこの第２の案内固定子部材に案内されて前記第１
   の軸方向に移動可能な第２の可動子を備えた第２のリニ
   アサーボモータト、前記第１の軸と交差する第２の軸方
   向に沿いかつ前記第１及び第２の可動子に支持された第
   ８の案内固定子部材とこの第８の案内固定子部材に案内
   されて前記第２の軸方向に移動可能な第８の可動子を備
   えた第８のリニアサーボモータと、この第８のリニアサ
   ーボモータの第８の可動子に取り付けられた２軸位置制
   御対象と、それぞれ第１の案内固定子部材に対する第１
   の可動子、第２の案内固定子部材に対する第２の可動子
   、第８の案内固定子部材に対する第８の可動子の位置に
   応じて位置信号を出力する第１、第２．第８の位置検出
   センサ手段と、閉ループサーボ回路を形成し第１の位置
   検出センサ手段の信号に基づいて位置を１１測する電子
   スケール回路の出力信号を帰還して第１の軸方向入力信
   号に追従して第１のリニアサーボモータを位置制御する
   第１の位置制御回路と、閉ループサーボ回路を形成し第
   ２の位置センサ手段の信号に基づいて位置を計測する電
   子スケール回路の出力信号を帰還して第１の位置検出セ
   ンサ手段の信号に追従して第２のリニアサーボモータを
   位置制御する第２の位置制御回路と。 閉ループサーボ回路を形成し第８の位置検出センサ手段
   の信号に基づいて位置を計測する電子スケール回路の出
   力、信号を帰還して第２の軸方向入力信号に追従して第
   ８のリニアサーボモータを位置制御する第８の位置制御
   回路とを設けると共に！第１．第２の案内固定子部材に
   は第１の軸方向に沿って、第８の案内固定子部材には第
   ２の軸方向に沿って一定ピッチで複数の磁極歯を形成し
   て第１．第２゜第８の可動子にはそれぞれ第１．第２、
   第８の案内固定子部材の前記磁極歯との対向面に励磁巻
   線で励磁される磁極歯群を設け、前記第１．第２．第８
   の位置検出センサ手段を第１、第２．第８の案内固定子
   部材の前記磁極歯を検出してそれぞれ位相の異なる複数
   の位置信号を発生するよう構成した２軸位置決め装置。 ８、第１の軸方向に沿って配設固定された第１の案内固
   定子部材とこの第１の案内固定子部材に案内さ、れて前
   記第１の軸方向に移動可能な第１の可動子を備えた第１
   のリニアサーボモータと、前記第１の案内固定子部材と
   所定間隔をあけて平行に配設固定された第２の案内固定
   子部材とこの第２の案内固定子部材に案内されて前記第
   １の軸方向に移動可能な第２の可動子を備えた第２のリ
   ニアサーボモータと、前記第１の軸と交差する第２の軸
   方向に沿いかつ前記第１及び第２の可動子に支持された
   第８の案内固定子部材とこの第８の案内固定子部材に案
   内されて前記第２の軸方向に移動可能な第８の可動子を
   備えた第８のリニアサーボモータと、この第８のリニア
   サーボモータの第８の可動子に取り付けられた２軸位置
   制御対象と、それぞれ第１の案内固定子部材に対する第
   １の可動子、第２の案内固定子部材に対する第２の可動
   子、第８の案内固定子部材に対する第８の可動子の位置
   に応じて位置信号を出力する第１、第２．第８の位置検
   出センサ手段と、閉ループサーボ回路を形成し第１の位
   置検出センサ手段の信号に基づいて位置を計測する電子
   スケール回路の出力信号を帰還して第１の軸方向入力信
   号に追従して第１のリニアサーボモータを位置制御する
   第１の位置制御回路と、第１の可動子の位置に追従して
   第２のリニアサーボモータを位置制御する第１の閉ルー
   プ回路と第１の軸方向入力信号に追従して第２のリニア
   サーボモータを位置制御する第２の閉ループ回路を備え
   た第２の位置制御回路と、閉ループサーボ回路を形成し
   第８の位置検出センサ手段の信号に基づいて位置を計測
   する電子スケール回路の出力信号を帰還して第２の軸方
   向入力信号に追従して第８のリニアサーボモータを位置
   制御する第８の位置制御回路を設けると共に、第１．第
   ２の案内固定子部材には第１の軸方向に沿って、第８の
   案内固定子部材には第２の軸方向に沿って一定ピッチで
   複数の磁極歯を形成して第１．第２．第８の可動子には
   それぞれ第１．第２．第８の案内固定子部材の前記磁極
   歯との対向面に励磁巻線で励礎される磁極歯群を設け、
   前記第１．第２゜第８の位置検出センサ手段を第１．第
   ２．第８の案内固定子部材の前記磁極歯を検出してそれ
   ぞれ位相の異なる複数の位置信号を発生するよう構成し
   た２軸位置決め装置。