JPS62123983A - 極性切替式リニアモ−タの推力補正方式 - 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】 〔概要〕 磁束の方向に対応してコイルに流れる電流の極性を切替
え、同一方向の推力を得るリニアモータにおいて、異な
る磁界中に一つのコイルが跨る時に生ずる推力のむらを
補正するため、リニアモータの位置信号からこの補正信
号を記憶する記憶手段のアドレスを得て、このアドレス
で続出した補正信号をＤ／Ａ変換手段のディジタル人力
とし、リニアモータの現在位置と目的位置との差からり
ニアモータの駆動信号を求めて、Ｄ／Ａ変換手段の基準
電圧とし、ディジタル入力と基準電圧とを乗算させるこ
とで、見掛は上一定の推力を得る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は極性切替式リニアモータに係り、特に磁界の方
向が異なる６１石にまたがって進行する際に生ずる推力
のむらを補正する極性切替式リニアモータの推力補正方
式に関する。

極性切替式リニアモータは回転モータを利用した回転推
進機構を用いずに、直進運動が実現出来ると共に、非接
触駆動で長ストロークの動作範囲がとれることから、高
精度Ｘ−Ｙステージや直交座標型ロボット等によく用い
られる。

第２図は極性切替式リニアモータの一例を説明する図で
ある。

鉄心６にコイル１と２とを巻いたボビン３が矢印Ａ又は
矢印Ｂの方向に移動自在に、且つ鉄心６には非接触では
め込まれている。この鉄心６を挟みボビン３が通過する
隙間を設けて、磁石５と７が対向して配置され、更にこ
の磁石５と７を挟む形で鉄心４と８が配置される。

磁石５は複数の磁石５１〜５４の集合体であり、磁石７
も複数の磁石７１〜７６の集合体である。

そして磁石５１の鉄心６に対向する面がＳ極であると、
隣の磁石５２は鉄心６に対向する面がＮ極を形成する。

このように順次隣接する磁石の極性は、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓ
の繰り返しとなる。

磁石７１は鉄心６を介して磁石５１に対向し、その鉄心
６に対向する面の極性は磁石５１と同様Ｓ極である。又
磁石７１の隣の磁石７２は磁石５２と対向しその面の極
性は磁石５２と同様Ｎ極である。そして、このように隣
接するるＨ石の極性は、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓの繰り返しとな
る。

ここでコイル１の取方向に電流を流した時、矢印Ｂの方
向にボビン３が移動するとすれば、上記と逆方向に電流
を流した時、矢印Ａの方向にボビン３は移動する。コイ
ル２についても同様であり、ボビン３が例えば矢印Ａ方
向に移動するとすれば、磁石７３と７４の間にコイル１
が差し掛かると、徐々に押し戻される力が作用するよう
になるが、コイル２は磁石７３が構成する磁界内にある
ため、一様の力で矢印Ａ方向に移動しようとすることと
なる。

従って上記の状態となった時コイル１の電流を停止し、
コイル２にのみ電流を供給することで、矢印Ａ方向にボ
ビン３を移動させ、コイル１が磁石７４と５３が形成す
る磁界内に入り、コイル２がその境界に差し掛かる時、
コイル１に前記と逆方向の電流を供給すると共に、コイ
ル２の電流を停止する。

このようにコイル１又はコイル２が夫々磁界の異なる境
界に達する時、交互に電流の供給を停止すると共に、そ
の電流の極性も切替えてボビン３を移動させる。

第３図は直進テーブルの一例を示す図である。

テーブル９はガイド１４に嵌合しており、矢印Ｃ−Ｄの
方向に移動自在に構成される。そして、第２図に示すボ
ビン３を格納するキャリア１０を備え、極性切替式リニ
アモータ１３により、ボビン３に得られる駆動力により
矢印Ｃ又はＤの方向に移動する。

ところで、テーブル９はリニアスケール１２に設けたス
ケールを読取るリニアスケール検知器１１を持ち、この
リニアスケール検知器１１が読取るスケール信号から、
磁界方向の異なる境界位置を検出し、前記の如きコイル
１又は２に対する電流供給のタイミングを得ている。

上記の如くコイル１及び２は電流の供給が切替えられる
と共に、コイル１又は２が磁界の異なる境界付近で、進
行方向と逆な推力を受けることを完全に逃れることは出
来ないため、その推力はむらが発生し、例えば鋸歯状波
形に変動する。従ってこの鋸歯状波形と逆な波形により
推力変動を打ち消し、円滑な移動を可能とする手段が考
慮されているが、この手段は簡易で経済的であることが
望ましい。

〔従来の技術〕

第４図は従来の推力補正を示す回路のブロック図である
。

この回路は昭和５５年精機学会秋季大会学術講演会論文
集［２０６微細位置決め用アクチュエータの設計試作」
に紹介されているものである。

論理演算部１５は位置検出器２５から、リニアモータの
位置信号を得て、ｉｌｌｌｌ正補正パターン込まれたＲ
ＯＭ１７のアドレスを演算し、このアドレスをＲＯＭ１
７に送出する。ＲＯＭ１７はこのアドレスに従い、リニ
アモータの位置に対応して、コイル１又はコイル２の推
力の変動を補正する信号を読出し、コイル１用としてＤ
／Ａ変換回路１８に、コイル２用としてＤ／Ａ変換回路
１９に夫々送出する。

Ｄ／Ａ変換回路１８でアナログ値に変換された補正信号
はアナログ乗算回路２１に、Ｄ／Ａ変換回路１９でアナ
ログ値に変換された補正信号はアナログ乗算回路２２に
送出される。

論理演算部１５はリニアモータの速度指令をＤ／Ａ変換
回路１６に送り、Ｄ／Ａ変換回路１６でアナログ値に変
換された速度指令は引算回路２０に送出される。又位置
検出器２５から得られる位置信号から演算回路２６は、
速度と加速度とを演算し、引算回路２０に送出する。

引算回路２０で得られたりニアモータに対する駆動信号
は、アナログ乗算回路２１とアナログ乗算回路２２に送
出され、アナログ乗算回路２１はＤ／Ａ変換回路１８の
出力を乗算して、推力の変動を除去する駆動信号に変換
し、増幅回路２３を経てコイル１に送出する。又アナロ
グ乗算回路２２はＤ／Ａ変換回路１９の出力を乗算して
、推力の変動を除去する駆動信号に変換し、増幅回路２
４を経てコイル２に送出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如く、従来の極性切替式リニアモータの推力補正
回路には、アナログ乗算回路が使用されているが、アナ
ログ乗算回路は回路が複雑で、且つ高価であるという問
題がある。

本発明はこのような問題点に鑑み、Ｄ／Ａ変換回路が備
えている乗算機能を利用し得るようにして、アナログ乗
算回路を必要としない推力補正回路を提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の一実施例を示す回路のブロック図であ
る。

２７は例えば第３図に示すテーブル９の位置を指示する
プロセッサ、２８．２９はデータをラッチするランチ回
路、３０はテーブル９の現在位置とプロセッサ２７が指
示する位置の差を求める引算回路、３１は引算回路３０
が求めた差をＰＩＤ（比例、積分、微分）等の処理をし
てＤ／Ａ変換回路３５及び３６に基準電圧として送出す
る補償回路である。

３２はテーブル９の位置を計数値として送出するカウン
タ、３３はコイル１の推力補正値を格納するＲＯＭ、３
４はコイル２の推力補正値を格納するＲＯＭ、３５はＲ
ＯＭ３３の送出する推力補正値と補償回路３１の送出す
る基準電圧を乗算しコイル１の駆動信号を送出するＤ／
Ａ変換回路、３６はＲＯＭ３４の送出する推力補正値と
補償回路３１の送出する基準電圧を乗算しコイル２の駆
動信号を送出するＤ／Ａ変換回路である。

３７はＤ／Ａ変換回路３５が送出する駆動信号を増幅し
コイル１を駆動する電力を供給する増幅回路、３８はＤ
／Ａ変換回路３６が送出する駆動信号を増幅しコイル２
を駆動する電力を供給する増幅回路、１１は第３図に示
すリニアスケール１２からテーブル９の位置を検出する
リニアスケール検知器である。

プロセッサ２７がテーブルの目標位置を指示すると、カ
ウンタ３２がテーブルの現在位置を送出し、この差をＰ
ＡＤ等の補償回路３１が処理してＤ／Ａ変換回路３５及
び３６の基準電圧とし、ＲＯＭ３３及び３４が送出する
推力補正信号をＤ／Ａ変換回路３５及び３６が該基準電
圧と乗算することで、見掛は上一定推力の駆動信号とし
てコイル１及び２の駆動を行う構成とする。

〔作用〕

一ヒ記構成とすることにより、コイル１及び２は見掛は
上一定推力を発生させることが出来る。

〔実施例〕

第１図において、プロセッサ２７は第３図に示すテーブ
ル９の移動目的位置示す信号をラッチ回路２８に送出す
る。ラッチ回路２８はこの目的位置信号をラッチし、引
算回路３０に送出する。

リニアスケール検知器１１は第３図に示すリニアスケー
ル１２から、テーブル９の位置を読取り、アップ／ダウ
ンパルスをカウンタ３２に送出する。

カウンタ３２はこのパルスを計数し、ＲＯＭ３３と３４
のアドレスとして送出すると共に、ラッチ回路２９にも
送出する。

引算回路３０はラッチ回路２８と２９がう・７チした値
の差を求め、補償回路３１に送出する。補償回路３１は
この差をＰＡＤ等の処理を行い、基準電圧としてＤ／Ａ
変換回路３５と３６に送出する。

Ｄ／Ａ変換回路３５はＲＯＭ３３の送出するコイル１に
対する推力補正値と、補償回路３１の送出する基準電圧
とを乗算し、見掛は上一定地力となる波形の駆動信号を
増幅回路３７に送り、増幅回路３７はこの駆動信号を増
幅し、コイル１に駆動電力として供給する。

Ｄ／Ａ変換回路３６はＲＯＭ３４の送出するコイル２に
対する推力補正値と、補償回路３１の送出する基準電圧
とを乗算し、見掛は上一定地力となる波形の駆動信号を
増幅回路３８に送り、増幅回路３８はこの駆動信号を増
幅し、コイル２に駆動電力として供給する。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明はＤ／Ａ変換回路が備える乗
算機能を利用するため、複雑で高価なアナログ乗算回路
の使用を不要とすることが出来る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す回路のブロック図、 第２図は極性切替式リニアモータの一例を説明する図、 第３図は直進テーブルの一例を示す図、第４図は従来の
推力補正を示す回路のブロック図である。 図において、 １．２はコイル　　　　３はボビン、 ４．６．８は鉄心、　　　　５．７は磁石、９はテーブ
ル、　　　　１０はキャリア、１１はキャリアスケール
検知器、 １２はキャリアスケール、 １３は極性切替式リニアモータ、 １４はガイド、　　　　　１５は論理演算部、１６、１
８．１９，３５．３６はＤ／Ａ変換回路、１７．３３．
３４はＲＯＭ、　　２０．３０は引算回路、２１．２２
はアナログ乗算回路、 ２３．２４，３７．３８は増幅回路、 ２５は位置検出器、　　　２６は演算回路、２７はプロ
セッサ、　　　２８．２９はラッチ回路、３１は補償回
路、　　　　３２はカウンタである。 ′、’（３−ｊ、；；

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁束の方向が反転する磁界内を移動するコイル（１）（
   ２）に、磁束の方向が反転する度に該コイル（１）（２
   ）に流す電流の極性を切替えて、同一方向の推力を得る
   極性切替式リニアモータにおいて、 磁束の方向が反転する位置に対応して該リニアモータに
   発生する推力のむらを補償する補正信号を記憶する記憶
   手段（３３、３４）と、 該リニアモータの移動先と現在位置の差から得られるリ
   ニアモータ駆動信号と該補正信号とを乗算し、リニアモ
   ータに見掛け上一定推力となる補正済み駆動信号を送出
   するＤ／Ａ変換手段（３５、３６）とを設け、 リニアモータの現在位置を検出して前記記憶手段（３３
   、３４）に補正信号を読出すアドレスを供給すると共に
   、リニアモータの移動先位置との差を求め、リニアモー
   タ駆動信号を作成して前記Ｄ／Ａ変換手段（３５、３６
   ）に供給することを特徴とする極性切替式リニアモータ
   の推力補正方式。