リニアモータシステム
【課題】リニアモータの推力定数誤差（バラツキ）を簡便に自動補正し、低減できるようにする。
【解決手段】リニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムにおいて、リニアモータに抵抗器２８を取り付け、その抵抗器２８はリニアモータの推力定数誤差に対応する抵抗値を有するものとする。電流アンプ４０には抵抗器２８の抵抗値を読み取る手段と、その読み取った抵抗値から推力定数誤差を演算し、その演算した推力定数誤差に基づき、電流を調整する手段（演算回路４１）を設ける。
【解決手段】リニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムにおいて、リニアモータに抵抗器２８を取り付け、その抵抗器２８はリニアモータの推力定数誤差に対応する抵抗値を有するものとする。電流アンプ４０には抵抗器２８の抵抗値を読み取る手段と、その読み取った抵抗値から推力定数誤差を演算し、その演算した推力定数誤差に基づき、電流を調整する手段（演算回路４１）を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はリニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なリニアモータは、磁界中を電流が流れると、電流が流れる導体に対して磁束の向きと電流の向きの双方に直交する方向に力が発生する「フレミングの左手の法則」を基本原理として動作する。リニアモータは磁束を発生する永久磁石と、発生した磁束の経路となるヨークと、電流を流すコイルとを基本要素として構成され、一般的に永久磁石によって発生する磁束の向きに直交する位置関係にコイルが置かれ、これらに直交する方向にコイルに流れた電流の大きさに比例した力（推力）がコイルに発生する。図３はこの様子を模式的に示したものであり、図中、１１は永久磁石を示し、１２はコイルを示す。
【０００３】
コイルに流す電流に対して発生する力の比例係数（以下、推力定数と言う）は、永久磁石の磁束密度のバラツキや組立寸法のバラツキ、ヨークの透磁率のバラツキなどにより必ずしも同じにならず、バラツキが生じる。一般的に、このバラツキは数％程度になり、大きい場合には１０％程度になる。
【０００４】
このバラツキを許容すると、コイルに同一の電流を流したにも拘らず、数％〜１０％程度の発生推力のバラツキが個体差によって生じることになる。従って、非常に小さな推力定数誤差が要求される場合には、リニアモータに起因するバラツキの要因を厳密に管理して推力定数誤差を抑えるか、あるいはリニアモータに電流を供給する電流アンプのゲインを、接続されるリニアモータの推力定数誤差に応じて一台ずつ調整する必要があるが、いずれも手間とコストがかかるという問題があり、また電流アンプのゲインを調整する方法は例えば電流アンプに接続されるリニアモータが変わると再調整しなければならないという問題もある。
【０００５】
このような問題に対処すべく、モータユニット内にデータメモリを組み込むことが特許文献１に記載されている。特許文献１ではサーボモータとモータセンサとが一体化されてなるモータユニットと、サーボドライバとからなるサーボモータシステムにおいて、モータユニット内に組み込むデータメモリにサーボモータ及びモータセンサそれぞれの固有の誤差データ、制御に必要な各種モータパラメータを記憶させ、それら記憶させた情報をサーボドライバが読み取ってサーボモータを駆動制御するものとなっており、これによりサーボモータを非常に高い精度で、適切に駆動制御することができるものとなっている。
【特許文献１】特開平７−３０３３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載されているようなモータシステムによれば、モータ自体の精度（バラツキ）やユニットの組立精度（組立バラツキ）等は駆動制御時に補正されるため、それらに高い精度は必要ではなくなり、その分コストを下げることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法ではデータメモリに情報（誤差情報）を書き込むものであるため、その際、データメモリとのインタフェース回路、誤差情報入力用のコンピュータさらには、データメモリを駆動するための電源等が必要になり、データメモリ書き込み用の大掛りな装置が必要となる。
【０００８】
この発明の目的はこのような状況に鑑み、リニアモータシステムにおいて大掛りな装置を用いることなく、極めて簡便にリニアモータの推力定数誤差を補正し、低減することができるようにしたシステム構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明によれば、リニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムにおいて、リニアモータに抵抗器が取り付けられ、その抵抗器はリニアモータの推力定数誤差に対応する抵抗値を有し、電流アンプに前記抵抗値を読み取る手段と、その読み取った抵抗値から推力定数誤差を演算し、その演算した推力定数誤差に基づき、前記電流を調整する手段が設けられる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、抵抗器が可変抵抗器とされる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、大掛りな装置を用いることなく、極めて簡便にリニアモータのバラツキに起因する推力定数誤差を自動的に補正し、低減することができるものとなっており、よってリニアモータを高い精度で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるリニアモータシステムの一実施例におけるリニアモータの構成を示したものであり、図２はリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプの構成を示したものである。まず、図１を参照してリニアモータの構成を説明する。
この図１に示したリニアモータは例えば半導体露光装置における制振（振動制御）等に使用されるもので、図中、２１は可動子を示し、２２は固定子を示す。この例では可動子２１は軟磁性材によって形成されてヨークとして機能し、この可動子２１に永久磁石２３が取り付けられている。
【００１２】
可動子２１は上板２１ａと底板２１ｂと一対の側板２１ｃ，２１ｄとよりなり、これらがボルト２４により互いに固定されてＸ方向に開口した箱状とされている。上板２１ａ及び底板２１ｂの内面にはそれぞれ一対の永久磁石２３が図１Ｄに示したように取り付けられており、これら永久磁石２３と可動子２１の上板２１ａ及び底板２１ｂとによって磁気回路が図１Ｄに矢印を付して示したように形成されている。
【００１３】
可動子２１内には固定子２２が位置され、この固定子２２にコイル２５が取り付けられている。固定子２２はこの例では方形状板部２２ａと、そのＸ方向に平行な対向２辺に板部２２ａを挟むようにそれぞれ取り付けられた一対の挟持部２２ｂ，２２ｃとよりなり、これらはボルト２６により互いに固定されている（図１Ｃ参照）。
【００１４】
コイル２５は固定子２２の板部２２ａの中央に形成された開口に位置されて固定子２２に取り付けられており、このコイル２５が図１Ｄに示したように磁気回路内に、永久磁石２３と所定の空隙を介して位置される。なお、図１Ｄでは可動子２１の上板２１ａ及び底板２１ｂ、永久磁石２３、コイル２５以外の部品の図示は省略している。
【００１５】
固定子２２の板部２２ａのＸ方向一端側には、この例では一対の接続端子２７が植設されており、さらに可変抵抗器２８が図１Ａ，Ｃに示したように搭載されている。一対の接続端子２７には図示を省略しているが、コイル２５の両端がそれぞれ接続される。一対の接続端子２７にはケーブル２９がそれぞれ接続され、また可変抵抗器２８にも２本のケーブル２９が接続され、この例ではこれら４本のケーブル２９がまとめられて、それらケーブル２９にコネクタ３１が取り付けられている。なお、図１Ｂ，Ｃではケーブル２９及びコネクタ３１の図示は省略している。
【００１６】
上記のような構成を有するリニアモータはコイル２５に電流を供給することにより、その電流に応じて可動子２１がＸ方向に移動する。図には詳細に示していないが、固定子２２は筐体等に固定され、また可動子２１はガイドレール等に案内支持されてＸ方向に移動自在とされている。
【００１７】
固定子２２に搭載固定されている可変抵抗器２８の抵抗値は、このリニアモータを製作する際の検査等で判明する推力定数誤差に応じて、その抵抗値が予め定めておいた推力定数誤差に対応した抵抗値に調整され、リニアモータの推力定数誤差に対応した抵抗値を有するものとされる。
【００１８】
可変抵抗器２８の抵抗値はコネクタ３１を電流アンプに接続することにより、電流アンプで読み取られる。電流アンプ４０はこの例では図２に示したように演算回路４１とＡ／Ｄ変換器４２と固定抵抗器４３を備えている。なお、図２中、４４は基準電圧（定電圧源）を示す。
【００１９】
可変抵抗器２８の抵抗値は、基準電圧４４が固定抵抗器４３と可変抵抗器２８とで分圧された電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器４２でデジタルコードに変換されて演算回路４１に入力される。演算回路４１は可変抵抗器２８の抵抗値の大きさを検出し、その抵抗値の大きさから電流アンプ４０に接続されたリニアモータの推力定数誤差を演算し、その演算して求めた推力定数誤差に基づき、リニアモータのコイル２５に供給する電流を調整する。
【００２０】
つまり、この例では電流アンプ４０は電流指令値に対して、認識した推力定数誤差を考慮した電流をリニアモータに出力するものとなっており、例えば接続されたリニアモータの推力定数が５％大きいと認識した場合、出力電流を５％減じ、これにより電流アンプ４０への電流指令値に対するリニアモータの発生推力の誤差を補正し、低減することができるものとなっている。
【００２１】
なお、この例では従来のようなデータメモリをモータユニット内に組み込むものと異なり、可変抵抗器２８をリニアモータに組み込み、その可変抵抗器２８の抵抗値をリニアモータの推力定数誤差に応じて調整して誤差情報を持たせるものとなっており、よって誤差情報を持たせる際、必要となるものは可変抵抗器２８の抵抗値を調整するための調整具（例えば小さなネジ回し等）と抵抗値を測定するための抵抗計とがあればよく、大掛りな装置は必要としない。
【００２２】
また、リニアモータと電流アンプ４０を接続するのみで、電流アンプ４０は自動的に可変抵抗器２８の抵抗値を読み込み、推力定数誤差を演算してリニアモータに出力する電流を推力定数誤差に応じて調整するものとなっており、よって手間がかからず、極めて簡便にリニアモータの推力定数誤差の補正・低減を図ることができる。
なお、上述した例では可変抵抗器２８を固定子２２の板部２２ａに搭載固定しているが、これに限らず、可変抵抗器２８をリニアモータの他の箇所に取り付けるようにしてもよい。
【００２３】
また、可変抵抗器２８に替え、リニアモータの推力定数誤差に応じて設定すべき抵抗値を有する固定抵抗器をリニアモータに取り付けるようにしてもよく、この場合、各種抵抗値の固定抵抗器の準備及び選択作業が必要となるものの、可変抵抗器を用いる場合における抵抗値の調整作業や測定作業は不要となり、かつ調整具や抵抗計も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明によるリニアモータシステムの一実施例におけるリニアモータの構成を示す図、Ａは平面図、Ｂは正面図、Ｃは斜視図、Ｄは一部省略したＥＥ断面図。
【図２】この発明によるリニアモータシステムの一実施例における電流アンプの構成を説明するための図。
【図３】リニアモータの基本構造を説明するための図。
【技術分野】
【０００１】
この発明はリニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なリニアモータは、磁界中を電流が流れると、電流が流れる導体に対して磁束の向きと電流の向きの双方に直交する方向に力が発生する「フレミングの左手の法則」を基本原理として動作する。リニアモータは磁束を発生する永久磁石と、発生した磁束の経路となるヨークと、電流を流すコイルとを基本要素として構成され、一般的に永久磁石によって発生する磁束の向きに直交する位置関係にコイルが置かれ、これらに直交する方向にコイルに流れた電流の大きさに比例した力（推力）がコイルに発生する。図３はこの様子を模式的に示したものであり、図中、１１は永久磁石を示し、１２はコイルを示す。
【０００３】
コイルに流す電流に対して発生する力の比例係数（以下、推力定数と言う）は、永久磁石の磁束密度のバラツキや組立寸法のバラツキ、ヨークの透磁率のバラツキなどにより必ずしも同じにならず、バラツキが生じる。一般的に、このバラツキは数％程度になり、大きい場合には１０％程度になる。
【０００４】
このバラツキを許容すると、コイルに同一の電流を流したにも拘らず、数％〜１０％程度の発生推力のバラツキが個体差によって生じることになる。従って、非常に小さな推力定数誤差が要求される場合には、リニアモータに起因するバラツキの要因を厳密に管理して推力定数誤差を抑えるか、あるいはリニアモータに電流を供給する電流アンプのゲインを、接続されるリニアモータの推力定数誤差に応じて一台ずつ調整する必要があるが、いずれも手間とコストがかかるという問題があり、また電流アンプのゲインを調整する方法は例えば電流アンプに接続されるリニアモータが変わると再調整しなければならないという問題もある。
【０００５】
このような問題に対処すべく、モータユニット内にデータメモリを組み込むことが特許文献１に記載されている。特許文献１ではサーボモータとモータセンサとが一体化されてなるモータユニットと、サーボドライバとからなるサーボモータシステムにおいて、モータユニット内に組み込むデータメモリにサーボモータ及びモータセンサそれぞれの固有の誤差データ、制御に必要な各種モータパラメータを記憶させ、それら記憶させた情報をサーボドライバが読み取ってサーボモータを駆動制御するものとなっており、これによりサーボモータを非常に高い精度で、適切に駆動制御することができるものとなっている。
【特許文献１】特開平７−３０３３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載されているようなモータシステムによれば、モータ自体の精度（バラツキ）やユニットの組立精度（組立バラツキ）等は駆動制御時に補正されるため、それらに高い精度は必要ではなくなり、その分コストを下げることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法ではデータメモリに情報（誤差情報）を書き込むものであるため、その際、データメモリとのインタフェース回路、誤差情報入力用のコンピュータさらには、データメモリを駆動するための電源等が必要になり、データメモリ書き込み用の大掛りな装置が必要となる。
【０００８】
この発明の目的はこのような状況に鑑み、リニアモータシステムにおいて大掛りな装置を用いることなく、極めて簡便にリニアモータの推力定数誤差を補正し、低減することができるようにしたシステム構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明によれば、リニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムにおいて、リニアモータに抵抗器が取り付けられ、その抵抗器はリニアモータの推力定数誤差に対応する抵抗値を有し、電流アンプに前記抵抗値を読み取る手段と、その読み取った抵抗値から推力定数誤差を演算し、その演算した推力定数誤差に基づき、前記電流を調整する手段が設けられる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、抵抗器が可変抵抗器とされる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、大掛りな装置を用いることなく、極めて簡便にリニアモータのバラツキに起因する推力定数誤差を自動的に補正し、低減することができるものとなっており、よってリニアモータを高い精度で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるリニアモータシステムの一実施例におけるリニアモータの構成を示したものであり、図２はリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプの構成を示したものである。まず、図１を参照してリニアモータの構成を説明する。
この図１に示したリニアモータは例えば半導体露光装置における制振（振動制御）等に使用されるもので、図中、２１は可動子を示し、２２は固定子を示す。この例では可動子２１は軟磁性材によって形成されてヨークとして機能し、この可動子２１に永久磁石２３が取り付けられている。
【００１２】
可動子２１は上板２１ａと底板２１ｂと一対の側板２１ｃ，２１ｄとよりなり、これらがボルト２４により互いに固定されてＸ方向に開口した箱状とされている。上板２１ａ及び底板２１ｂの内面にはそれぞれ一対の永久磁石２３が図１Ｄに示したように取り付けられており、これら永久磁石２３と可動子２１の上板２１ａ及び底板２１ｂとによって磁気回路が図１Ｄに矢印を付して示したように形成されている。
【００１３】
可動子２１内には固定子２２が位置され、この固定子２２にコイル２５が取り付けられている。固定子２２はこの例では方形状板部２２ａと、そのＸ方向に平行な対向２辺に板部２２ａを挟むようにそれぞれ取り付けられた一対の挟持部２２ｂ，２２ｃとよりなり、これらはボルト２６により互いに固定されている（図１Ｃ参照）。
【００１４】
コイル２５は固定子２２の板部２２ａの中央に形成された開口に位置されて固定子２２に取り付けられており、このコイル２５が図１Ｄに示したように磁気回路内に、永久磁石２３と所定の空隙を介して位置される。なお、図１Ｄでは可動子２１の上板２１ａ及び底板２１ｂ、永久磁石２３、コイル２５以外の部品の図示は省略している。
【００１５】
固定子２２の板部２２ａのＸ方向一端側には、この例では一対の接続端子２７が植設されており、さらに可変抵抗器２８が図１Ａ，Ｃに示したように搭載されている。一対の接続端子２７には図示を省略しているが、コイル２５の両端がそれぞれ接続される。一対の接続端子２７にはケーブル２９がそれぞれ接続され、また可変抵抗器２８にも２本のケーブル２９が接続され、この例ではこれら４本のケーブル２９がまとめられて、それらケーブル２９にコネクタ３１が取り付けられている。なお、図１Ｂ，Ｃではケーブル２９及びコネクタ３１の図示は省略している。
【００１６】
上記のような構成を有するリニアモータはコイル２５に電流を供給することにより、その電流に応じて可動子２１がＸ方向に移動する。図には詳細に示していないが、固定子２２は筐体等に固定され、また可動子２１はガイドレール等に案内支持されてＸ方向に移動自在とされている。
【００１７】
固定子２２に搭載固定されている可変抵抗器２８の抵抗値は、このリニアモータを製作する際の検査等で判明する推力定数誤差に応じて、その抵抗値が予め定めておいた推力定数誤差に対応した抵抗値に調整され、リニアモータの推力定数誤差に対応した抵抗値を有するものとされる。
【００１８】
可変抵抗器２８の抵抗値はコネクタ３１を電流アンプに接続することにより、電流アンプで読み取られる。電流アンプ４０はこの例では図２に示したように演算回路４１とＡ／Ｄ変換器４２と固定抵抗器４３を備えている。なお、図２中、４４は基準電圧（定電圧源）を示す。
【００１９】
可変抵抗器２８の抵抗値は、基準電圧４４が固定抵抗器４３と可変抵抗器２８とで分圧された電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換器４２でデジタルコードに変換されて演算回路４１に入力される。演算回路４１は可変抵抗器２８の抵抗値の大きさを検出し、その抵抗値の大きさから電流アンプ４０に接続されたリニアモータの推力定数誤差を演算し、その演算して求めた推力定数誤差に基づき、リニアモータのコイル２５に供給する電流を調整する。
【００２０】
つまり、この例では電流アンプ４０は電流指令値に対して、認識した推力定数誤差を考慮した電流をリニアモータに出力するものとなっており、例えば接続されたリニアモータの推力定数が５％大きいと認識した場合、出力電流を５％減じ、これにより電流アンプ４０への電流指令値に対するリニアモータの発生推力の誤差を補正し、低減することができるものとなっている。
【００２１】
なお、この例では従来のようなデータメモリをモータユニット内に組み込むものと異なり、可変抵抗器２８をリニアモータに組み込み、その可変抵抗器２８の抵抗値をリニアモータの推力定数誤差に応じて調整して誤差情報を持たせるものとなっており、よって誤差情報を持たせる際、必要となるものは可変抵抗器２８の抵抗値を調整するための調整具（例えば小さなネジ回し等）と抵抗値を測定するための抵抗計とがあればよく、大掛りな装置は必要としない。
【００２２】
また、リニアモータと電流アンプ４０を接続するのみで、電流アンプ４０は自動的に可変抵抗器２８の抵抗値を読み込み、推力定数誤差を演算してリニアモータに出力する電流を推力定数誤差に応じて調整するものとなっており、よって手間がかからず、極めて簡便にリニアモータの推力定数誤差の補正・低減を図ることができる。
なお、上述した例では可変抵抗器２８を固定子２２の板部２２ａに搭載固定しているが、これに限らず、可変抵抗器２８をリニアモータの他の箇所に取り付けるようにしてもよい。
【００２３】
また、可変抵抗器２８に替え、リニアモータの推力定数誤差に応じて設定すべき抵抗値を有する固定抵抗器をリニアモータに取り付けるようにしてもよく、この場合、各種抵抗値の固定抵抗器の準備及び選択作業が必要となるものの、可変抵抗器を用いる場合における抵抗値の調整作業や測定作業は不要となり、かつ調整具や抵抗計も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明によるリニアモータシステムの一実施例におけるリニアモータの構成を示す図、Ａは平面図、Ｂは正面図、Ｃは斜視図、Ｄは一部省略したＥＥ断面図。
【図２】この発明によるリニアモータシステムの一実施例における電流アンプの構成を説明するための図。
【図３】リニアモータの基本構造を説明するための図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムにおいて、
前記リニアモータに抵抗器が取り付けられ、その抵抗器は前記リニアモータの推力定数誤差に対応する抵抗値を有し、
前記電流アンプに、前記抵抗値を読み取る手段と、その読み取った抵抗値から前記推力定数誤差を演算し、その演算した推力定数誤差に基づき、前記電流を調整する手段が設けられていることを特徴とするリニアモータシステム。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータシステムにおいて、
前記抵抗器が可変抵抗器とされていることを特徴とするリニアモータシステム。
【請求項１】
リニアモータと、そのリニアモータのコイルに電流を供給する電流アンプとを備えるリニアモータシステムにおいて、
前記リニアモータに抵抗器が取り付けられ、その抵抗器は前記リニアモータの推力定数誤差に対応する抵抗値を有し、
前記電流アンプに、前記抵抗値を読み取る手段と、その読み取った抵抗値から前記推力定数誤差を演算し、その演算した推力定数誤差に基づき、前記電流を調整する手段が設けられていることを特徴とするリニアモータシステム。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータシステムにおいて、
前記抵抗器が可変抵抗器とされていることを特徴とするリニアモータシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１７７９７６（Ｐ２００９−１７７９７６Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９９３（Ｐ２００８−１４９９３）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（０００２３１０７３）日本航空電子工業株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（０００２３１０７３）日本航空電子工業株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
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