JPH072036B2 - コイル可動形リニア直流モ−タ - Google Patents
コイル可動形リニア直流モ−タInfo
- Publication number
- JPH072036B2 JPH072036B2 JP61094521A JP9452186A JPH072036B2 JP H072036 B2 JPH072036 B2 JP H072036B2 JP 61094521 A JP61094521 A JP 61094521A JP 9452186 A JP9452186 A JP 9452186A JP H072036 B2 JPH072036 B2 JP H072036B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- positioning
- motor
- linear
- movable
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- Linear Motors (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコイル可動形リニア直流モータに係り、特に可
動範囲が比較的長くしかも位置決め精度の厳しく要求さ
れる位置決め装置の駆動機構に好適なコイル可動形リニ
ア直流モータに関する。
動範囲が比較的長くしかも位置決め精度の厳しく要求さ
れる位置決め装置の駆動機構に好適なコイル可動形リニ
ア直流モータに関する。
従来のコイル可動形リニア直流モータはたとえば特公昭
58-49099号公報に開示されているように１組のコイル及
びアンプからなつており、コイルが分割されているのは
モータの力定数を全ストロークにわたつて均一にさせる
ためであつた。
58-49099号公報に開示されているように１組のコイル及
びアンプからなつており、コイルが分割されているのは
モータの力定数を全ストロークにわたつて均一にさせる
ためであつた。
上記従来技術は比較的長いストロークを高速移動し、し
かもストローク中の任意の位置に高精度に位置決めを行
うには下記の点について不十分であつた。たとえば、位
置決め範囲10cm、位置決め精度0.1μｍの位置決め装置
を考えた場合、このときの位置決め精度に対する位置決
め範囲のレンジは106となる。このような位置決め装置
にサーボ系を構成して位置決めを行う場合、位置決め制
御性（位置決め精度や位置決め時間）を向上するために
は、サーボ系の剛性（モータ推力（Ｎ）／偏差量
（ｍ））を安定な範囲内で大きくすればよい。ところ
が、微小な偏差量で十分な推力を発生して剛性を確保し
ようとすると、上記の例のような広いレンジを有する装
置においては、アンプの電圧飽和やモータの電流制限を
考慮すると、最大推力が十分にとれないという問題があ
る。又、逆に最大推力を設定すると、微小駆動時の剛性
が十分でなくなるという問題がある。
かもストローク中の任意の位置に高精度に位置決めを行
うには下記の点について不十分であつた。たとえば、位
置決め範囲10cm、位置決め精度0.1μｍの位置決め装置
を考えた場合、このときの位置決め精度に対する位置決
め範囲のレンジは106となる。このような位置決め装置
にサーボ系を構成して位置決めを行う場合、位置決め制
御性（位置決め精度や位置決め時間）を向上するために
は、サーボ系の剛性（モータ推力（Ｎ）／偏差量
（ｍ））を安定な範囲内で大きくすればよい。ところ
が、微小な偏差量で十分な推力を発生して剛性を確保し
ようとすると、上記の例のような広いレンジを有する装
置においては、アンプの電圧飽和やモータの電流制限を
考慮すると、最大推力が十分にとれないという問題があ
る。又、逆に最大推力を設定すると、微小駆動時の剛性
が十分でなくなるという問題がある。
本発明の目的は、前述の事柄にもとづいてなされたもの
で、移動距離が長く、しかも位置決め精度が高い位置決
め装置に適したコイル可動形リニア直流モータを提供す
ることにある。
で、移動距離が長く、しかも位置決め精度が高い位置決
め装置に適したコイル可動形リニア直流モータを提供す
ることにある。
本発明の上記の目的は、コイル可動形リニア直流モータ
を構成する可動コイルを高速移動用と微小位置決め用と
のコイルに分けて、それぞれを同一の可動子（ボビン）
に固着し、これらのコイルに目標値と変位値との、偏差
量にもとづいてコイルの電流供給量を制御する制御回路
を接続することにより達成される。
を構成する可動コイルを高速移動用と微小位置決め用と
のコイルに分けて、それぞれを同一の可動子（ボビン）
に固着し、これらのコイルに目標値と変位値との、偏差
量にもとづいてコイルの電流供給量を制御する制御回路
を接続することにより達成される。
まず高速高精度位置決めを行せる場合には、目標値と現
在値の偏差量を判定して、ある値より大きい場合は、高
速移動用コイルに通電し、大きな推力で高速に目標値ま
で近づける。偏差量がある値より小さくなると、微小位
置決め用コイルに切換え、サーボ剛性を高めて、短時間
で目標値に整定させる。
在値の偏差量を判定して、ある値より大きい場合は、高
速移動用コイルに通電し、大きな推力で高速に目標値ま
で近づける。偏差量がある値より小さくなると、微小位
置決め用コイルに切換え、サーボ剛性を高めて、短時間
で目標値に整定させる。
以下、本発明の実施例を第１図により説明する。
第１図は本発明のコイル可動形リニア直流モータの一実
施例を示したものでこの図において１はアウタヨーク、
２はセンタヨーク、３はサイドヨーク、４はアウタヨー
ク１の内側に設けた永久磁石、５はセンタヨークに沿つ
て移動するコイル及びボビンからなる可動部で、この可
動部は３個の高速移動用コイル51a,51b,51cを３組備え
たものと、３個の微小位置決め用コイル52a,52b,52cの
１組とで構成され、各高速移動用コイルおよび微小位置
決め用コイルの符号の添字a,b,cは３相コイルの各相を
表わしている。６は微小位置決め用コイル52a〜52cに設
けたコイル切換用の界磁センサ、７は界磁センサ検出回
路、８は高速移動用の３相コイル切換回路、９はスイツ
チング増幅器、10は微小位置決め用の３相コイル切換回
路、11はリニア増幅器、12は高速移動用コイルと微小位
置決め用コイルとの切換回路、13は制御回路、14は偏差
信号発生回路、15は目標値発生回路、16は位置検出器
（図示せず）からの信号の検出回路である。
施例を示したものでこの図において１はアウタヨーク、
２はセンタヨーク、３はサイドヨーク、４はアウタヨー
ク１の内側に設けた永久磁石、５はセンタヨークに沿つ
て移動するコイル及びボビンからなる可動部で、この可
動部は３個の高速移動用コイル51a,51b,51cを３組備え
たものと、３個の微小位置決め用コイル52a,52b,52cの
１組とで構成され、各高速移動用コイルおよび微小位置
決め用コイルの符号の添字a,b,cは３相コイルの各相を
表わしている。６は微小位置決め用コイル52a〜52cに設
けたコイル切換用の界磁センサ、７は界磁センサ検出回
路、８は高速移動用の３相コイル切換回路、９はスイツ
チング増幅器、10は微小位置決め用の３相コイル切換回
路、11はリニア増幅器、12は高速移動用コイルと微小位
置決め用コイルとの切換回路、13は制御回路、14は偏差
信号発生回路、15は目標値発生回路、16は位置検出器
（図示せず）からの信号の検出回路である。
次に上述した本発明のリニアモータの一実施例の動作を
説明する。
説明する。
目標値発生回路15と位置検出の回路16との偏差ｅが偏差
信号発生回路14より求められ、制御回路13によつて安定
化がはかられる。又、切換回路12によつて偏差の大きさ
に従つて電流を供給するコイルの選定が行われ、制御回
路13の出力が高速移動用の３相コイル切換回路8,又は微
小位置決め用の３相コイル切換回路10のいずれかに供給
される。偏差ｅがある設定値より、大きいときは、高速
移動用の３相コイル切換回路８に信号が供給される。こ
の回路８では、コイル切換用の界磁センサ６の出力が界
磁センサ検出回路７を通して、回路８に入力され、コイ
ルの位置に従つて３相コイルのうち通電すべきコイルが
選択される。次に回路８の出力信号がスイツチング増幅
器９によつて電流増幅された後、コイル51a〜51cに電流
供給される。コイル51a〜51cは、永久磁石４とアウタヨ
ーク１およびセンタヨーク２からなる磁気回路中のギヤ
ツプに挿入されており、磁束とコイルに通電される電流
の相互作用により、長手方向に推力が発生し可動部５が
駆動される。
信号発生回路14より求められ、制御回路13によつて安定
化がはかられる。又、切換回路12によつて偏差の大きさ
に従つて電流を供給するコイルの選定が行われ、制御回
路13の出力が高速移動用の３相コイル切換回路8,又は微
小位置決め用の３相コイル切換回路10のいずれかに供給
される。偏差ｅがある設定値より、大きいときは、高速
移動用の３相コイル切換回路８に信号が供給される。こ
の回路８では、コイル切換用の界磁センサ６の出力が界
磁センサ検出回路７を通して、回路８に入力され、コイ
ルの位置に従つて３相コイルのうち通電すべきコイルが
選択される。次に回路８の出力信号がスイツチング増幅
器９によつて電流増幅された後、コイル51a〜51cに電流
供給される。コイル51a〜51cは、永久磁石４とアウタヨ
ーク１およびセンタヨーク２からなる磁気回路中のギヤ
ツプに挿入されており、磁束とコイルに通電される電流
の相互作用により、長手方向に推力が発生し可動部５が
駆動される。
次に、コイルを含む可動部５が移動して偏差ｅがある設
定値より小さくなると、コイル切換回路12により、微小
位置決め用の３相コイル切換回路10に信号が供給され、
リニア増幅器11によつて電流増幅された後、微小位置決
め用のコイル52a〜52cに電流が供給される。すなわち、
この実施例によれば、偏差ｅに従つて高速移動用のコイ
ル51a〜51cと微小位置決め用のコイル52a〜52cのいずれ
かが選択され、それぞれに対応した駆動回路に信号が供
給される。このことにより、偏差ｅが大きいときは大き
な推力を得ることにより高速移動が可能になり、偏差ｅ
が小さくなると、推力は小さくよいがサーボ剛性（推力
／偏差量）の高い駆動が実現でき、目標値にすばやくか
つ精密に整定することができる。
定値より小さくなると、コイル切換回路12により、微小
位置決め用の３相コイル切換回路10に信号が供給され、
リニア増幅器11によつて電流増幅された後、微小位置決
め用のコイル52a〜52cに電流が供給される。すなわち、
この実施例によれば、偏差ｅに従つて高速移動用のコイ
ル51a〜51cと微小位置決め用のコイル52a〜52cのいずれ
かが選択され、それぞれに対応した駆動回路に信号が供
給される。このことにより、偏差ｅが大きいときは大き
な推力を得ることにより高速移動が可能になり、偏差ｅ
が小さくなると、推力は小さくよいがサーボ剛性（推力
／偏差量）の高い駆動が実現でき、目標値にすばやくか
つ精密に整定することができる。
第２図は本発明の他の実施例を示すもので、この図にお
いて第１図と同符号のものは同一部分である。この第２
図において、17は高速移動用制御回路、18は微小位置決
め用制御回路、19は高速移動および微小位置決め用切換
回路である。この本実施例では、コイルに対応した制御
回路を別に設けるものであり、高速移動用制御回路17
は、たとえば最短時間制御則にのつとつた制御回路であ
り、微小位置決め用制御回路18は、たとえば状態フイー
ドバツクを有する位置制御系である。この本実施例によ
れば、制御回路も切換えることにより、より制御性を高
めることができる。
いて第１図と同符号のものは同一部分である。この第２
図において、17は高速移動用制御回路、18は微小位置決
め用制御回路、19は高速移動および微小位置決め用切換
回路である。この本実施例では、コイルに対応した制御
回路を別に設けるものであり、高速移動用制御回路17
は、たとえば最短時間制御則にのつとつた制御回路であ
り、微小位置決め用制御回路18は、たとえば状態フイー
ドバツクを有する位置制御系である。この本実施例によ
れば、制御回路も切換えることにより、より制御性を高
めることができる。
なお、上述の実施例においては３相コイルを用いたが、
この代わりに２相コイルを用いることもできる。
この代わりに２相コイルを用いることもできる。
第３図は本発明のコイル可動形リニア直流モータを用い
た直角座標形位置決めユニツトの一実施例である。同図
において101a,101bはＸ軸リニア直流モータ、102はＹ軸
リニア直流モータ、103はＸ軸方向の位置を検出するＸ
軸リニアスケール、104はＹ軸方向の位置を検出するＹ
軸リニアスケール、105a,105bはＸ軸案内機構で本図で
は円筒形状の固定部上にこれを取り囲んでいる可動部が
静圧で支持されている構造となつている。又、106はＹ
軸案内機構で２本の円筒形状固定部上にこれを取り囲ん
でいる可動部が静圧で支持されている構造となつてい
る。107はＹ軸案内機構106の固定部に沿つてＹ軸方向に
自在に動くＹキヤリツジであり、108はＸ軸案内機構105
の固定部に沿つてＸ軸方向に自在に動くＸキヤリツジで
Ｘ軸案内機構105、Ｙ軸リニア直流モータ102,Y軸リニア
スケール104及びＸキヤリツジ107からなる。ここでＸ軸
リニア直流モータ101,Y軸リニア直流モータ102は本発明
のコイル可動形リニア直流モータであり、その構造は本
発明の第１の実施例として第１図に示されている構造と
同一である。第１図におけるコイル及びボビンからなる
可動部５が、Ｘ軸リニア直流モータ101の場合はＸ軸案
内機構105に直結され、同コイルに通電することにより
Ｘキヤリツジ108を駆動する。一方、Ｙ軸リニア直流モ
ータ102の場合はＹ軸案内機構106に直結され同コイルに
通電することによりＹキヤリツジ107を駆動する。
た直角座標形位置決めユニツトの一実施例である。同図
において101a,101bはＸ軸リニア直流モータ、102はＹ軸
リニア直流モータ、103はＸ軸方向の位置を検出するＸ
軸リニアスケール、104はＹ軸方向の位置を検出するＹ
軸リニアスケール、105a,105bはＸ軸案内機構で本図で
は円筒形状の固定部上にこれを取り囲んでいる可動部が
静圧で支持されている構造となつている。又、106はＹ
軸案内機構で２本の円筒形状固定部上にこれを取り囲ん
でいる可動部が静圧で支持されている構造となつてい
る。107はＹ軸案内機構106の固定部に沿つてＹ軸方向に
自在に動くＹキヤリツジであり、108はＸ軸案内機構105
の固定部に沿つてＸ軸方向に自在に動くＸキヤリツジで
Ｘ軸案内機構105、Ｙ軸リニア直流モータ102,Y軸リニア
スケール104及びＸキヤリツジ107からなる。ここでＸ軸
リニア直流モータ101,Y軸リニア直流モータ102は本発明
のコイル可動形リニア直流モータであり、その構造は本
発明の第１の実施例として第１図に示されている構造と
同一である。第１図におけるコイル及びボビンからなる
可動部５が、Ｘ軸リニア直流モータ101の場合はＸ軸案
内機構105に直結され、同コイルに通電することにより
Ｘキヤリツジ108を駆動する。一方、Ｙ軸リニア直流モ
ータ102の場合はＹ軸案内機構106に直結され同コイルに
通電することによりＹキヤリツジ107を駆動する。
さて、第３図に示した直角座標位置決めユニツトは、リ
ニア直流モータによる非接触直接駆動、静圧案内による
非接触案内の構造となつているため、位置決め精度が高
く、しかも位置決め時間の短い動作が可能である。この
ため、本ユニツトは、電子チツプ部品の基板への搭載、
組付けや光フアイバの部分の組立等ミクロンオーダの位
置決め装置として用いられる。本ユニツトの動作は、部
品を部品供給ツールにより取り出して組み付け対象物ま
で移動する動作１と部品を精密に組み付ける動作２より
なる。ここで動作１は移動距離が長く、しかもタクトタ
イムの短縮のため高速移動が要求されている。又、動作
２はミクロンオーダの精密位置決めが要求されている。
このように本ユニツトは高速移動と精密位置決めの２つ
の動作が必要とされる。そこで本ユニツトの駆動機構に
本発明のコイル可動形リニア直流モータを用いることに
より上述の２つの動作を複数のコイル及び制御回路にそ
れぞれ分担させることができ、各動作共最適に行うこと
ができるという効果がある。
ニア直流モータによる非接触直接駆動、静圧案内による
非接触案内の構造となつているため、位置決め精度が高
く、しかも位置決め時間の短い動作が可能である。この
ため、本ユニツトは、電子チツプ部品の基板への搭載、
組付けや光フアイバの部分の組立等ミクロンオーダの位
置決め装置として用いられる。本ユニツトの動作は、部
品を部品供給ツールにより取り出して組み付け対象物ま
で移動する動作１と部品を精密に組み付ける動作２より
なる。ここで動作１は移動距離が長く、しかもタクトタ
イムの短縮のため高速移動が要求されている。又、動作
２はミクロンオーダの精密位置決めが要求されている。
このように本ユニツトは高速移動と精密位置決めの２つ
の動作が必要とされる。そこで本ユニツトの駆動機構に
本発明のコイル可動形リニア直流モータを用いることに
より上述の２つの動作を複数のコイル及び制御回路にそ
れぞれ分担させることができ、各動作共最適に行うこと
ができるという効果がある。
なお、本発明のコイル可動形リニア直流モータは、第３
図の構造の一軸分のみで構成される位置決めユニツトに
対しても適用でき、同様な効果がある。
図の構造の一軸分のみで構成される位置決めユニツトに
対しても適用でき、同様な効果がある。
本発明によれば、１つのリニア直流モータでたとえば高
速移動と縮小位置決めとの２つの機能を合わせもつこと
ができる。このことにより、本発明のコイル可動形リニ
ア直流モータはモータの大きさを変えることなく、位置
決めの高速化、高精度化がはかれ、位置決めの性能が向
上できるという効果がある。
速移動と縮小位置決めとの２つの機能を合わせもつこと
ができる。このことにより、本発明のコイル可動形リニ
ア直流モータはモータの大きさを変えることなく、位置
決めの高速化、高精度化がはかれ、位置決めの性能が向
上できるという効果がある。
第１図は本発明のリニアモータの一実施例の構成を示す
図、第２図は本発明のリニアモータの他の実施例の構成
を示す図、第３図は本発明のリニアモータ装置の実施例
の構造である。 １……アウタヨーク、２……センタヨーク、３……サイ
ドヨーク、４……永久磁石、５……可動部、51a〜51c…
…高速移動用コイル、52a〜52c……微小位置決め用コイ
ル、６……コイル切換用の界磁センサ、７……界磁セン
サ検出回路、８……高速移動用の３相コイル切換回路、
９……スイツチング増幅器、10……微小位置決め用の３
相コイル切換回路、11……リニア増幅器、12……高速移
動用コイルと微小位置決め用のコイル切換回路、17……
高速移動用制御回路、18……微小位置決め用制御回路。
図、第２図は本発明のリニアモータの他の実施例の構成
を示す図、第３図は本発明のリニアモータ装置の実施例
の構造である。 １……アウタヨーク、２……センタヨーク、３……サイ
ドヨーク、４……永久磁石、５……可動部、51a〜51c…
…高速移動用コイル、52a〜52c……微小位置決め用コイ
ル、６……コイル切換用の界磁センサ、７……界磁セン
サ検出回路、８……高速移動用の３相コイル切換回路、
９……スイツチング増幅器、10……微小位置決め用の３
相コイル切換回路、11……リニア増幅器、12……高速移
動用コイルと微小位置決め用のコイル切換回路、17……
高速移動用制御回路、18……微小位置決め用制御回路。
Claims (3)
- 【請求項１】永久磁石と、前記永久磁石を固着せしめて
いるアウタヨークと、前記永久磁石と間隔をあけて設け
られたセンタヨークと、前記アウタヨークと前記センタ
ヨークとを接続するサイドヨークとからなる固定部と、 前記永久磁石と前記センタヨークとの間の空隙に長手方
向に自在に移動できるボビンと、前記ボビンに巻かれて
いるコイルとを含む可動部とによって構成されるコイル
可動形リニア直流モータにおいて、 前記コイルは、互いに独立した高速移動用コイルと微小
位置決め用コイルとで構成され、前記高速移動用コイル
は、推力に寄与するコイルのターン数が前記微小位置決
め用コイルに比べて多く、かつ前記高速移動用コイルは
前記微小位置決め用コイルに比べて駆動電圧の高い増幅
器と、前記増幅器に制御信号を出力する高速移動用制御
回路に接続されており、 前記微小位置決め用コイルは、推力に寄与するコイルの
ターン数は前記高速移動用コイルに比べて少なく、前記
微小位置決め用コイルは目標位置と前記可動部の現在位
置との偏差に対する駆動電流の増幅率が前記高速移動用
コイルに比べて大きい増幅器と、前記増幅器に制御信号
を出力する微小位置決め用制御回路に接続されており、 更に目標位置と前記可動部の現在位置との偏差に応じ
て、前記２つの制御回路を選択する手段を備えている、
ことを特徴としたコイル可動形リニア直流モータ。 - 【請求項２】前記高速移動用コイル及び前記微小位置決
め用コイルは、３相コイルで構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のコイル可動形リニア直流モ
ータ。 - 【請求項３】前記高速移動用コイル及び前記微小位置決
め用コイルは、２相コイルで構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のコイル可動形リニア直流モ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61094521A JPH072036B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | コイル可動形リニア直流モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61094521A JPH072036B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | コイル可動形リニア直流モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62254682A JPS62254682A (ja) | 1987-11-06 |
| JPH072036B2 true JPH072036B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=14112632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61094521A Expired - Lifetime JPH072036B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | コイル可動形リニア直流モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072036B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140038505A (ko) * | 2011-06-07 | 2014-03-28 | 마그네모션, 인코포레이티드 | 선형 동기 모터 추진 시스템의 다목적 제어 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002064968A (ja) | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Nippon Thompson Co Ltd | 可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置 |
| JP4543375B2 (ja) * | 2003-07-22 | 2010-09-15 | 日立金属株式会社 | 可動コイル型リニアモータ及びその制御方法 |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP61094521A patent/JPH072036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140038505A (ko) * | 2011-06-07 | 2014-03-28 | 마그네모션, 인코포레이티드 | 선형 동기 모터 추진 시스템의 다목적 제어 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62254682A (ja) | 1987-11-06 |
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