JPH04199206A - 位置決め装置及び位置決め制御方法 - 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〕 本発明は半導体製造装置や自動組立機の産業用ロボット
などの位置決め部分に適応可能な摩擦力を用いた予圧力
可変機能を有する位置決め装置及び位置決め制御方法に
関する。

〔従来の技術〕

摩擦駆動を行なうものとしては、１９８４年８月２０日
から２５日に行なわれたシーアイアールピー　アセンブ
リー（ＣＩＲＰ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関するシーアイ
アールピー　アセンブリー　ペーパー（ＣＸＲＰ　Ａｓ
５ｅｏ＋ｂｌｙ　Ｐａｐｅｒ）の中のドナルドソンとマ
ダツクス（Ｒ，Ｒ，ＤｏｎａｌｄｓｏｎとＡ、Ｓ、Ｍｕ
ｄｄｕｘ）の論文である、デザイン　オブ　ア　ハイ　
パフォーマンススライド　アンド　ドライブ　システム
　フォー　ア　スモール　プレシジヤン　マシニングリ
サーチ　レイズ（Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　）Ｉｉｇｈ
　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　５ｌｉｄｅ　ａｎｄ　Ｄｒ
ｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ａ　５ｇ１ａｌｌ　Ｐ
ｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｒｅ５ｅａｒ
ｃｈ　Ｌａｔｈｅ）に示されたものかあった。この論文
の中では、第８図に示すように、モータ等に直結された
駆動＠１００とバックアップローラ１０１との間にトラ
クションバー１０２を挾み込み、駆動軸１００とトラク
ションバー１０２との間に働く摩擦力とによりトラクシ
ョンバー１０２を推すようになっている。この装置はバ
ックアップローラ１０１は静圧軸受１０４を介して板ば
ねｌＯ５によりトラクションバー１０２に押しつけられ
ている。これにより予圧を発生するような構成である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、推力である摩擦力を発生させること
が必要であるが、駆動輪１００やバックアップローラ１
０１とトラクションバー１０２との間にはころがり摩擦
が発生する。迅速な位置決めを行なうために急加速、急
減速を行なうためには、予圧力を大きくして推力が大き
く取れるようにすればよいが、この場合ころがり摩擦が
増大することによって、最終的な位置決めにおいて偏差
が残ってしまうという問題があった。

本発明の目的は上記従来技術の問題を解決し、高速で、
最終位置決めの偏差が小さい位置決め装置及び位置決め
制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

摩擦力を用いて物体の位置決めを行なう装置において、
駆動軸と被動部との間に加えられる予圧力を被動部の加
速度に対応するよう制御する予圧力制御手段を有するも
のである。

また、予圧力制御手段は、移動部の目標位置を入力し、
この入力された目標位置から目標速度線図を設定し、目
標速度線図を微分し加速度を求め、各時点で必要となる
加速度に対応する予圧力を算出し、駆動輪と被動部の間
の圧力が算出された予圧力となるように制御するもので
ある。

〔作用〕

被動部を駆動輪とバックアップローラにより挾み込み、
被動部の規準位置が目標位置に短時間で位置するように
するため、位置決め装置に予圧力制御装置を設け、移動
部の加速度が大きい時には、予圧力を大きくシ、移動部
の加速度が小さいときは、予圧力を小さくするように予
圧力を制御するようにした。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。第１
図は本発明の予圧力可変装置を備えた位置決めの斜視図
である。案内棒１により案内されて案内棒１の長手方向
に運動可能な被動部である移動部２に支持板６を介して
直動レール７が取り付けられている。案内棒１はその両
側に設けられた取付部材３により定盤４に固定されてい
る。案内棒１は移動部２を貫通しているが、両者の間に
はすきま１３があり、移動部２に設けられた空気供給口
５から供給される空気圧により、いわゆる静圧案内を構
成し、移動部２は案内棒１に接触することなく、案内棒
１の長手方向に滑らかに摺動することができる。

移動部２の駆動を、第２図により説明する。直動レール
７の両側にはそれぞれ駆動軸である駆動軸９と予圧軸１
０が配置され、駆動軸９はモータ８の回転軸に直結され
ている。モータ８のハウジングは定ｇ１４に固定された
角溝をもつ案内板１１にはめ合わされる駆動部支持台１
６に固定されている。

駆動部保持台１６の他端には、電歪素子１７の一端が取
り付けられ、電歪素子１７の他端は予圧軸保持部１５に
取り付けられている。予圧軸１０は軸受１４を介して予
圧軸保持部１５により支えられる。移動部２の定盤４も
しくは案内棒１に対する移動量や速度はレーザ測長＠１
２等により計測され、マイコン１８、Ｄ／Ａ変換器２２
、モータコントローラ２３からなるモータ制御装置によ
り演算処理されてモータ８の回転を制御し、駆動輪９を
駆動する。

モータ制御装置からの信号により駆動輪９が回転すると
駆動輪９と直動レール７との間の摩擦力により直動レー
ル７は、案内棒１の長手方向に運動し、直動レール７に
接続されている移動部２も同様に運動する。

このとき、電歪素子１７は電圧を加えることにより伸縮
し、その結果駆動部保持台１６と予圧軸保持部１５との
間隔が変化する。これにより電歪素子１７に加える電圧
を加減することで、予圧軸１０と駆動軸９とが直動レー
ル７を挾む力（予圧力）を加減することができる。

を圧力と最大推力との関係は一般に第３図に丞したよう
に、予ＢニカＮを大きくすると駆動輪９が直動レール７
を推す推力の最大値Ｆ　、、ａｗを大きくすることがで
き、二九により移動部２を移動させるための加減速度を
大きく設定でき、迅速な位置決めが可能となる。

一方、予圧力Ｎを増していくと、第４図に示したように
駆動力の損失となるころがり摩擦力が増加する。駆動力
の損失となるころがり摩擦力りは精密位置決めには害と
なるもので、通常の比例制御を行なった場合、ころがり
摩擦力りの大きさと位置決め誤差δとの間には第５図の
関係があるとされる。

次に本発明の特色である高速かつ高精度な位置決めを行
なう方法について述べる。

本実施例では、予圧力を制御するために、マイコン１８
、Ｄ／Ａ変換器１９．電圧制御装置２０、電圧制御アン
プ２１よりなる予圧力装置を設ける。これにより、まず
、移動部２の規準位置２４の目標位置を設定し、目標位
置のパラメータをマイコン１８に入力する。マイコン１
８では第６図に示したように、目標位置から例えば第７
図（Ａ）に示したような迅速な位置決めを行なうための
最適な目標速度線を設定し、次に目標速度線を微分する
ことによって第７図（Ｂ）に示したような移動部２の加
速度を算出し、この移動部２の加速度の絶対値を正にと
り、この加速度に対応する予圧力に変換するここで加速
度から予圧力への変換は駆動輪９と直動レール７との間
に滑りが発生しないための最低必要な予圧力となるよう
にすればよい。そのため、移動する部材の総質量をＭと
し、必要な加速度をａとすれば、必要な推力Ｆは次式で
求まる。

Ｆ　＝　Ｍ　ａ このＦを発生できる予圧力を与えれば良い。これまでの
研究により、予圧力ＮとＦとの関係式はＦ＝μＮとおい
たとき、一般にμ＝０．１近くであるので、これを上式
に代入して Ｎ　＝　Ｍ　ａ、　／μ によりＮを与えた。（第７図（Ｃ）参照）最後に一定速
度駆動時においては加速度がＯとなるが直動レール７と
駆動輪９との間にも、ある一定の予圧力が必要であるの
で一定速度駆動時における予圧力を第７図（Ｃ）で示し
た予圧力に加える補正を行ない第７図（Ｄ）のようにす
る。ここまがマイコン内で行なわれる処理であり、目標
位置よりそれに対応する予圧力を算出する。マイロン１
８より出力されたディジタル信号をＤ／Ａ変換器１９に
入力し、アナログ信号に変換し、このアナログ信号を制
御電圧装置ｉ２０に入力し、アナログ信号に対応する電
圧ヤを発生させ、電圧νを電歪素子アンプ２１で増幅し
て電歪素子１７に電圧を印加させる。

従来は同じ図の一点破線に示すように常時最大駆動力が
得られるように設定してあったわけだが、今回発明した
方法はこれまでの方法に比べ大きな駆動力を必要としな
い区間では予圧力を小さくしている。これによって、定
速区間において予圧力を必要最小限しか加えないために
、摩擦力もそれにつられて小さくなり、より高速の運動
が可能になること、もう一つには減速がほぼ終った時点
で予圧力を小さくするため、抵抗力（摩擦）が小さくな
り、最終的な位置決め精度を向上させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ころがり摩擦を最小限にすることによ
り、高速位置決めを可能とし、しかも最終位置決め精度
を向上させることができる。また、動力損失を小さくす
ることができ、装置を長寿命とすることができる。

また、予圧力を与える手段として、電歪素子または磁気
歪素子を採用したことにより、−層早い位置決めをする
ことができる。

また、運転に合わせて予圧を変えることができるので、
意図的に低い推力として過加重予防などに使用すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の位置決め装置の斜視図、第２図は、
位置決め装置の能動部分の斜視図、第３図は、予圧力Ｎ
と最大推力Ｆ　＋ｎ　ａ　ｘとの関係を表す概念図、第
４図は、予圧力Ｎところがり摩擦りと、の関係を表す概
念図、第５図は、比例制御をした場合の位置決め誤差δ
ところがり摩擦りとの関係を表す概念図、第６図は、目
標位置から電歪素子の変位に到るまでの流れ図、第７図
（Ａ）は、移動部２の速度線図、第７図（Ｂ）は移動部
２の加速線図、第７図（Ｃ）、（Ｄ）は予圧力線図、第
８図は、従来技術を示した図である。 符号の説明 １・・・案内棒、２・・・移動部、 ３・・・取付部材、４・・・定盤、 ７・・・直動レール、８・・・モータ。 ９・・・駆動軸、１０・・・予圧軸、 １２・・・レーザ測長器、１７・・電歪素子、１８・・
・マイコン、１９．２２・・・Ｄ／Ａ変換器、２０・・
・電圧制御装置、２１・・・電歪素子アンプ、２３・・
・モータコントローラ 代理へ升埋士小用＃男 躬　帽 躬　２　図 目ａ位ｌ 第　３目 第　４図 子圧力Ｎ 第　５　目 こうがり摩擦り 第　６　閉 躬　１ （ｐ） 一亡 躬　８国 ＩＩＩ″′／ｉ＃蘇ｌθθ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、摩擦力を用いて物体の位置決めを行なう装置におい
   て、駆動輪と被動部との間に加えられる予圧力を被動部
   の加速度に対応するよう制御する予圧力制御手段を有す
   ることを特徴とする位置決め装置。 ２、予圧力を電歪素子若しくは磁歪素子により与えるこ
   とを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。 ３、駆動輪により移動部を駆動する装置の制御方法にお
   いて、移動部の目標位置を入力し、この入力された目標
   位置から目標速度線図を設定し、目標速度線図を微分し
   加速度を求め、各時点で必要となる加速度に対応した予
   圧力を算出し、駆動輪と被動部の間の圧力が前記算出さ
   れた予圧力となるように制御することを特徴とする位置
   決め制御方法。