位置決め装置
【課題】安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現する。
【解決手段】互いに直交するＸ軸およびＹ軸の少なくとも１軸方向に位置制御されるスライダ１と、このスライダ１と対向する面に磁極の歯が形成されてスライダ１と平面モータを構成するプラテン１０とを備えた位置決め装置において、
スライダ１の１軸方向の位置を検出するレゾルバ２と、
このレゾルバ２のスライダ１の進行方向側に隣接して配置されたレゾルバ２ａ，２ｂと、
このレゾルバ２ａ，２ｂの出力に基づいてレゾルバ２の出力を補正する補正部と、
この補正部からの出力に基づいてスライダ１の位置を算出する位置算出部と、
を備えたことを特徴とする。
【解決手段】互いに直交するＸ軸およびＹ軸の少なくとも１軸方向に位置制御されるスライダ１と、このスライダ１と対向する面に磁極の歯が形成されてスライダ１と平面モータを構成するプラテン１０とを備えた位置決め装置において、
スライダ１の１軸方向の位置を検出するレゾルバ２と、
このレゾルバ２のスライダ１の進行方向側に隣接して配置されたレゾルバ２ａ，２ｂと、
このレゾルバ２ａ，２ｂの出力に基づいてレゾルバ２の出力を補正する補正部と、
この補正部からの出力に基づいてスライダ１の位置を算出する位置算出部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置決め装置に関し、詳しくは、平面モータを構成するプラテンに対するスライダの位置を制御する位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の位置決め装置の一例を示す構成図である。四辺形のプラテン１０上に四辺形のスライダＡ，Ｂが搭載されており、プラテン１０上でそれぞれ個別にＸ軸方向およびＹ軸方向に位置制御される。プラテン１０とスライダＡ，Ｂのそれぞれの対向面には所定ピッチの磁極の歯（以下単に歯という）が形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダＡ，Ｂはそれぞれ指定された位置に移動する。
【０００３】
スライダＡ，Ｂの側辺の３辺にはバーミラーが設けられている。プラテン１０の各辺１０ａ〜１０ｄには複数のレーザ干渉計が固定配置されている。一方の対向する辺１０ａ，１０ｂに配置されたレーザ干渉計はスライダＡ，ＢのＸ軸方向の位置検出を行い、他方の対向する辺１０ｃ，１０ｄに配置されたレーザ干渉計はスライダＡ，ＢのＹ軸方向の位置検出を行う。これらのレーザ干渉計は、出射したレーザ光とこのレーザ光が各スライダＡ，Ｂのバーミラーで反射されて戻ってくる反射光との干渉に基づき、スライダＡ，Ｂの位置検出を行う。下記特許文献１には、レーザ干渉計を用いてスライダの位置検出を行う位置決め装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６３４１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スライダの位置検出に上記のようなレーザ干渉計を使用したシステムを採用すると、レーザ干渉計やバーミラーが高価であるため、多額の費用がかかるという問題がある。位置検出の精度や位置決め装置の規模によっては、スライダ１台につき３０００万円に達する場合もある。さらに、レーザ干渉計に用いるレーザ光源は寿命が短く、１万〜数万時間程度で交換が必要となる。
【０００６】
また、レーザ干渉計を使用したシステムでは、レーザ光を遮るものがあると位置検出ができないため、位置決め装置全体としての設計の自由度が低いという問題がある。たとえば図９の例では、スライダＢのＸ軸方向の位置はプラテン１０の辺１０ｂに配置されたレーザ干渉計で検出されるが、スライダＢがスライダＡの背後（すなわちスライダＡと辺１０ａの間）に回り込んでしまうと、辺１０ｂのレーザ干渉計からのレーザ光がスライダＡで遮られ、位置検出ができなくなってしまう。したがって、スライダＡ，Ｂの可動範囲は制約され、この点を考慮して位置決め装置を設計しなければならない。
【０００７】
さらに、レーザ干渉計を使用したシステムでは、レーザ光を利用するため、温度や空気の揺らぎなどの周囲環境による影響が大きいという問題がある。
【０００８】
本発明は、従来技術の問題をなくし、安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
互いに直交するＸ軸およびＹ軸の少なくとも１軸方向に位置制御されるスライダと、このスライダと対向する面に磁極の歯が形成されてスライダと平面モータを構成するプラテンとを備えた位置決め装置において、
スライダの１軸方向の位置を検出する主レゾルバと、
この主レゾルバのスライダの進行方向側に隣接して配置された副レゾルバと、
この副レゾルバの出力に基づいて主レゾルバの出力を補正する補正部と、
この補正部からの出力に基づいてスライダの位置を算出する位置算出部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、
請求項１に記載の位置決め装置において、補正部は、副レゾルバの出力と、この副レゾルバの出力の理論値との差分を求め、主レゾルバの出力の補正値とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、
請求項１または２に記載の位置決め装置において、補正部は、副レゾルバが主レゾルバの現在地を通過したときに得られた出力を用いて主レゾルバの現在地における出力を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、
スライダの位置検出に、レーザ干渉計ではなくレゾルバを利用することによって、安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することができる。
また、副レゾルバの出力に基づいて主レゾルバの出力を補正する補正部を備えているため、主レゾルバの出力をリアルタイムに補正して、主レゾルバによる位置検出精度を高めることができる。
また、副レゾルバは主レゾルバのスライダの進行方向側に隣接して配置されているため、主レゾルバが通過するある地点における補正値の算出に必要なデータを、副レゾルバが先に通過することで事前に取得しておくことができる。
また、主レゾルバおよび副レゾルバが隣接して配置されているため、スライダの速度や加速度などのパラメータを、主レゾルバと副レゾルバとにおいてほぼ同等とみなすことができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、
副レゾルバの出力とこの副レゾルバの出力の理論値との差分を主レゾルバの出力の補正値とするため、スライダの位置をより正確に検出することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、
演算部において、副レゾルバが主レゾルバの現在地を通過したときに得られた出力を用いて主レゾルバの現在地における出力を補正するため、スライダの位置をより正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、レゾルバを用いてスライダの位置の検出を行う。レゾルバは、コアとコイルのみで構成されているため、レーザ干渉計など他のセンサに比較して構造が簡単で安価であり、また高い耐環境性を持っている。さらに、レゾルバにはレーザ干渉計のレーザ光源のように寿命の短い部品がないため、メンテナンスが容易である。まず、レゾルバによるスライダの位置検出の動作原理について説明する。
【００１６】
図１はレゾルバによる位置検出の動作原理の説明図である。レゾルバのセンサ部２００は、コア２０１と、このコア２０１に巻かれたコイル２０２で構成される。センサ部２００はプラテン１０上に所定の空隙を介して配置される。コア２０１のプラテン１０と対向する面には、プラテン１０の歯と同じピッチＰで歯が形成されている。
【００１７】
プラテン１０とコア２０１との間には、プラテン１０の歯とコア２０１の歯の相対位置に応じたインピーダンスＺが存在する。コイル２０１に励磁電圧として一定振幅の矩形電圧を入力すると、コア２０１が励磁されてプラテン１０との間に磁気回路Ｂが形成される。この磁気回路ＢはインピーダンスＺにより影響を受けるため、結果としてコイル２０２の端子間電圧はプラテン１０とコア２０１の相対位置に応じて変化する。そこで、コイル２０２の端子間電圧を取り出し、その振幅を検出信号とする。
【００１８】
図１の（ａ）は、コア２０１の歯とプラテン１０の歯との対向する面積が最大、すなわち位相差が０°となる相対位置を示している。このときインピーダンスＺは最小となり、検出信号は最大となる。
一方、図１の（ｂ）は、コア２０１の歯とプラテン１０の歯との対向する面積が最小、すなわち位相差が１８０°となる相対位置を示している。このときインピーダンスＺは最大となり、検出信号は最小となる。
【００１９】
センサ部２００がプラテン１０上を移動すると、インピーダンスＺは正弦波状に変化する。そのため、検出信号は、図１の（ｃ）に示すように、ピッチＰの周期で正弦波状に変化する。
【００２０】
レゾルバは、このようなセンサ部２００を２組用意し、図２に示すようにプラテン１０に対する位相を９０°ずらして配置して構成する。センサ部２００の一方をｓｉｎ相、他方をｃｏｓ相とし、これらのセンサ部から得られる検出信号のアークタンジェントを取ることによって、レゾルバのプラテン１０に対する位相差、すなわちプラテン１０の歯に対する相対位置が求められる。なお、プラテン１０のどの歯に対する相対位置かは、検出信号が原点位置から繰り返す正弦波の山の数をカウントして求められる。
以上により、原点位置を基準として、プラテン１０上におけるレゾルバの位置を精度よく検出することができる。
【実施例１】
【００２１】
図３は本発明をリニアモータに適用した実施例の構成を示す図である。
プラテン１０上にはスライダ１が搭載されており、プラテン１０上でＸ軸方向に位置制御される。プラテン１０とスライダ１のそれぞれの対向面にはＸ軸方向に一定ピッチＰで歯１０ａが形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダ１はプラテン１０上の指定されたＸ位置に移動する。なお、本図ではプラテン１０の歯を一部省略して示している。
【００２２】
スライダ１は矩形状をしており、スライダ１の各辺はＸ軸またはこのＸ軸に直交するＹ軸のいずれかに沿うようにプラテン１０上に配置されている。
【００２３】
スライダ１のＸ軸に沿った側面の一方に、Ｘ軸方向の位置を検出するレゾルバ２が固定されている。レゾルバ２はスライダ１の側面のＸ軸方向の中央部に配置されている。レゾルバ２の検出値は、スライダ１のＸ位置として、スライダ１を駆動する平面モータにフィードバックされ、位置制御や姿勢制御に利用される。
【００２４】
レゾルバ２ａが、レゾルバ２の＋Ｘ方向側に隣接して配置されている。また、レゾルバ２ｂが、レゾルバ２の−Ｘ方向側に隣接して配置されている。レゾルバ２ａ，２ｂは、レゾルバ２と構成および性能が同じものを使用する。レゾルバ２ａ，２ｂは、レゾルバ２と同様に、Ｘ軸方向の位置の検出を行う。レゾルバ２，２ａ，２ｂのプラテン１０との対向面にはＸ軸方向に一定ピッチＰで歯が形成されており、これらの歯がプラテン１０の歯と対向するように配置されている。
【００２５】
図４はレゾルバ２，２ａ，２ｂの検出信号の例を示す図である。
レゾルバ２，２ａ，２ｂの検出信号には、理論値から構成される理想波形が存在する。理想波形は、プラテン１０やスライダ１、レゾルバ自体の設計値に基づいて算出可能である。
しかし、プラテン１０やスライダ１には、製作時の機械加工に起因して、寸法や歯ピッチに個体差が存在する。また、プラテン１０とスライダ１を対向させた際のギャップにも個体差が存在する。そのため、レゾルバの検出信号には、プラテン１０上でのスライダ１の位置に依存した振幅変化が生じる。
また、スライダ１とプラテン１０との間に構成される平面モータ自体から、スライダ１の移動速度に応じた漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束によっても、検出信号にオフセットや振幅変化などの影響が出る。
さらに、図２ではレゾルバのｓｉｎ相、ｃｏｓ相を１極ずつしか示していないが、各相を複数の極を組み合わせて構成する場合がある。このような場合には、各極の信号を合成する際にｓｉｎ相とｃｏｓ相との間に位相ずれが生じることがある。
そのため、レゾルバ２，２ａ，２ｂから実際に得られる検出信号には、理想波形と比較して、オフセットや位相ずれ、振幅変化など種々の誤差が生じている。
【００２６】
図４の（ａ）はレゾルバの理想波形（破線）に対しオフセットが生じた例、図４の（ｂ）は振幅変化が生じた例、図４の（ｃ）は位相ずれが生じた例である。実際にレゾルバ２，２ａ，２ｂから得られる検出信号は、オフセットや振幅変化、位相ずれなど種々の誤差が混在し、図４の（ｄ）のような状態となっている。したがって、レゾルバの検出信号をそのまま用いても精度の高いスライダ位置の測定はできない。
【００２７】
以下に本実施例の動作について説明する。まず、レゾルバ２とレゾルバ２ａについて説明する。
スライダ１が＋Ｘ方向に移動中であり、レゾルバ２がプラテン１０上の地点ＸＡを現在通過しているものとする。レゾルバ２ａはレゾルバ２の進行方向側に配置されているため、レゾルバ２が地点ＸＡを通過する少し前にレゾルバ２ａが地点ＸＡを通過する。
そこで、レゾルバ２よりも少し前に地点ＸＡを通過したレゾルバ２ａの検出信号をレゾルバ２の補正用データとして取得しておき、この補正用データに基づいて地点ＸＡにおける補正値を算出する。そして、この補正値でレゾルバ２の検出信号を補正し、スライダ１の位置検出を行う。
なお、レゾルバ２ａとレゾルバ２は隣接しているため、それぞれが地点ＸＡを通過する際のスライダの速度や加速度などのパラメータは、ほぼ同等とみなすことができる。
【００２８】
レゾルバ２，２ａから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３に入力される。
【００２９】
図５は演算部３の詳細な構成を示す図である。
スライダ１の移動にともない、レゾルバ２ａからの検出信号が順次メモリ３ａに格納される。
【００３０】
レゾルバ２が地点ＸＡを通過した時刻をｔ１とし、このときレゾルバ２が取得した検出信号をＳＡとする。
比較部３ｂは、時刻ｔ１におけるスライダ１の速度や加速度に基づいて、レゾルバ２ａが地点ＸＡを通過した時刻ｔ１’を算出する。そして、時刻ｔ１’にレゾルバ２ａが取得した検出信号ＳＡ’をメモリ３ａから読み出す。比較部３ｂは、検出信号ＳＡ’を、レゾルバ２ａが地点ＸＡにおいて得るべき理想波形ＳＡＩと比較する。
【００３１】
理想波形ＳＡＩは、プラテン１０やスライダ１、レゾルバ自体の設計値に基づいて算出される理論値である。理想波形ＳＡＩは、レゾルバ２ａが地点ＸＡで静止状態にある場合に得られる理想的な波形である。理想波形ＳＡＩは、あらかじめ演算により算出しておき、比較部３ｂに記憶させておく。
【００３２】
比較部３ｂは、レゾルバ２ａの検出信号ＳＡ’から理想波形ＳＡＩを減算し、差分値を求める。この差分値は、レゾルバ２ａが地点ＸＡを通過した際に、レゾルバ２ａの検出信号に含まれるオフセットや位相ずれ、振幅誤差などが種々混在した誤差である。比較部３ｂは、この差分値を、地点ＸＡにおける種々の誤差を打ち消す補正値ｐとして、補正部３ｃに出力する。
【００３３】
補正部３ｃにはレゾルバ２からの検出信号ＳＡが入力される。補正部３ｃは、レゾルバ２の検出信号にレゾルバ２ａと同じ誤差が生じているとみなし、検出信号ＳＡから補正値ｐを減算する。検出信号ＳＡから補正値ｐを減算することによって、検出信号ＳＡに含まれるオフセットや位相ずれ、振幅変化などの種々の誤差が除去される。誤差が除去されたレゾルバ２の検出信号ＳＡ”は、算出部３ｄに入力される。
【００３４】
算出部３ｄは、補正部３ｃから入力された検出信号ＳＡ”に基づいてレゾルバ２のＸ位置を算出する。算出されたレゾルバ２のＸ位置は演算部３の外部に出力され、スライダ１のＸ位置を示す位置データとして利用される。
なお、図５においては演算部３を機能ブロックで表現したが、実際にはプログラムがダウンロードされたＣＰＵなどで構成される。
【００３５】
ここまでスライダ１が＋Ｘ方向に移動した場合について説明した。逆に、スライダ１が−Ｘ方向に移動する場合には、レゾルバ２ｂがレゾルバ２の進行方向側にあるレゾルバとなる。そこで、レゾルバ２ｂの検出信号を補正用データとして利用し、レゾルバ２の検出信号を補正する。
【００３６】
本実施例は以上のように構成され、
スライダ１の位置検出に、レーザ干渉計ではなくレゾルバを利用することによって、安価で簡易な構成によりスライダ１の位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することができる。
また、スライダ１の位置を検出するレゾルバ２の出力を、レゾルバ２ａ，２ｂの出力に基づいて補正することにより、レゾルバ２の出力をリアルタイムに補正して、スライダ１の位置検出を高い精度で行うことができる。
レゾルバ２ａはレゾルバ２の＋Ｘ方向側に隣接して配置されているため、スライダ１が＋Ｘ方向に移動している場合に、レゾルバ２の補正用データをレゾルバ２ａで事前に取得しておくことができる。
レゾルバ２ｂはレゾルバ２の−Ｘ方向側に隣接して配置されているため、スライダ１が−Ｘ方向に移動している場合に、レゾルバ２の補正用データをレゾルバ２ｂで事前に取得しておくことができる。
演算部３において、レゾルバ２ａまたは２ｂがレゾルバ２の現在地ＸＡを通過したときに得た出力を用いてレゾルバ２の出力を補正するため、スライダ１をより正確に位置制御することができる。
【００３７】
また、レゾルバ２ａ，２ｂはそれぞれレゾルバ２に隣接しているため、レゾルバ２ａ，２ｂが地点ＸＡを通過した際のスライダ１の速度や加速度などのパラメータを、レゾルバ２が地点ＸＡを通過したときのパラメータとほぼ同等とみなすことができる。
【００３８】
なお、本実施例では、レゾルバ２の両側に配置された２つのレゾルバ２ａ，２ｂのうち、スライダの進行方向前方にあるレゾルバのみから補正用データを取得した。しかし、進行方向後方にあるレゾルバからも補正用データを取得し、レゾルバ２の補正に利用してもよい。レゾルバ２ｂがレゾルバ２と同じ地点を通過するのを待たなければならないため、スライダ１の位置検出の処理時間は長くなるが、レゾルバ２ａ，２ｂの両方の出力に基づいてレゾルバ２の出力を補正できるため、補正の精度を高めることができる。
【００３９】
また、本実施例では、スライダ１にレゾルバを３つ搭載し、うち２つを補正用データ取得用とした。しかし、スライダ１に搭載するレゾルバを２つとし、スライダ１の進行方向に応じて補正用データを取得するレゾルバを切り替えてもよい。スライダ１に搭載するレゾルバの個数を減らすことができ、スライダ１の重量軽減やコストダウンの効果がある。
【００４０】
なお、本実施例におけるＸ軸は、請求項における１軸方向に相当する。また、レゾルバ２は請求項の主レゾルバに相当し、レゾルバ２ａ，２ｂは副レゾルバに相当する。
【実施例２】
【００４１】
図６は本発明を２次元方向の平面モータに適用した実施例の構成を示す図である。
プラテン１０上にはスライダ１が搭載されており、プラテン１０上でＸ軸方向およびＹ軸方向に位置制御される。プラテン１０とスライダ１のそれぞれの対向面にはＸ軸方向およびＹ軸方向に一定ピッチＰの格子状に歯１０ｂが形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダ１はプラテン１０上の指定されたＸ位置およびＹ位置に移動する。なお、本図ではプラテン１０の歯１０ｂを一部のみに示している。
【００４２】
スライダ１は矩形状をしており、スライダ１の各辺はＸ軸またはこのＸ軸に直交するＹ軸のいずれかに沿うようにプラテン１０上に配置されている。
【００４３】
スライダ１の各側面の中央部にレゾルバ２０〜２３が固定されている。スライダ１のＸ軸に沿う対向辺にレゾルバ２０，２１が配置され、Ｙ軸に沿う対向辺にレゾルバ２２，２３が配置されている。レゾルバ２０，２１はＸ軸方向の位置を検出し、レゾルバ２２，２３はＹ軸方向の位置を検出する。レゾルバ２０，２１に基づいてスライダ１のＸ位置の検出を行い、レゾルバ２２，２３に基づいてスライダ１のＹ位置の検出を行う。また、レゾルバ２０〜２３から得られる位置情報に基づいて、スライダ１の回転角θを検出する。スライダ１のＸ位置、Ｙ位置および回転角θは、スライダ１を駆動する平面モータにフィードバックされ、位置制御や姿勢制御に利用される。
【００４４】
レゾルバ２０の両側にレゾルバ２０ａ，２０ｂが固定されている。また、レゾルバ２１の両側にレゾルバ２１ａ，２１ｂが固定されている。レゾルバ２０ａ，２１ａは、それぞれレゾルバ２０，２１の＋Ｘ方向側に隣接している。レゾルバ２０ｂ，２１ｂは、それぞれレゾルバ２０，２１の−Ｘ方向側に隣接している。
【００４５】
レゾルバ２２の両側にレゾルバ２２ａ，２２ｂが固定されている。また、レゾルバ２３の両側にレゾルバ２３ａ，２３ｂが固定されている。レゾルバ２２ａ，２３ａは、それぞれレゾルバ２２，２３の−Ｙ方向側に隣接している。レゾルバ２２ｂ，２３ｂは、それぞれレゾルバ２０，２１の＋Ｙ方向側に隣接している。
【００４６】
レゾルバ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは、レゾルバ２０，２１と同じく、Ｘ軸方向の位置を検出するレゾルバである。
また、レゾルバ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは、レゾルバ２２，２３と同じく、Ｙ軸方向の位置を検出するレゾルバである。
レゾルバは、すべて構成および性能が同じものを使用する。
【００４７】
スライダ１の各辺において、前記実施例１におけるレゾルバ２，２ａ，２ｂと同様の処理を行い、主レゾルバの位置検出の精度を高める。
すなわち、スライダ１が＋Ｘ方向に移動する場合には、レゾルバ２０ａ，２１ａは、それぞれレゾルバ２０，２１の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２０，２１がＸ軸方向のある地点ＸＡを通過する少し前に、レゾルバ２０ａ，２１ａがその地点ＸＡを通過する。
そこで、レゾルバ２０，２１よりも少し前に地点ＸＡを通過したレゾルバ２０ａ，２１ａの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２０，２１の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２０ａ，２１ａとレゾルバ２０，２１はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＸＡにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００４８】
逆に、スライダ１が−Ｘ方向に移動する場合には、レゾルバ２０ｂ，２１ｂは、それぞれレゾルバ２０，２１の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２０，２１がＸ軸方向のある地点ＸＢを通過する少し前に、レゾルバ２０ｂ，２１ｂがその地点ＸＢを通過する。
そこで、レゾルバ２０，２１よりも少し前に地点ＸＢを通過したレゾルバ２０ｂ，２１ｂの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２０，２１の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２０ｂ，２１ｂとレゾルバ２０，２１はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＸＢにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００４９】
同様に、スライダ１が−Ｙ方向に移動する場合には、レゾルバ２２ａ，２３ａは、それぞれレゾルバ２２，２３の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２２，２３がＹ軸方向のある地点ＹＡを通過する少し前に、レゾルバ２２ａ，２３ａがその地点ＹＡを通過する。
そこで、レゾルバ２２，２３よりも少し前に地点ＹＡを通過したレゾルバ２２ａ，２３ａの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２２，２３の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２２ａ，２３ａとレゾルバ２２，２３はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＹＡにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００５０】
スライダ１が＋Ｙ方向に移動する場合には、レゾルバ２２ｂ，２３ｂは、それぞれレゾルバ２２，２３の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２２，２３がＹ軸方向のある地点ＹＢを通過する少し前に、レゾルバ２２ｂ，２３ｂがその地点ＹＢを通過する。
そこで、レゾルバ２２，２３よりも少し前に地点ＹＢを通過したレゾルバ２２ｂ，２３ｂの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２２，２３の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２２ｂ，２３ｂとレゾルバ２２，２３はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＹＢにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００５１】
図７は本実施例における演算部を示す図である。
レゾルバ２０，２０ａ，２０ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３０に入力される。また、レゾルバ２１，２１ａ，２１ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３１に入力される。
演算部３０，３１は、前記実施例１における演算部３と同じ構成のものである。演算部３０，３１は、スライダ１が＋Ｘ方向に移動している場合にはレゾルバ２０ａ，２１ａの出力を利用してレゾルバ２０，２１の出力を補正する。また、演算部３０，３１は、スライダ１が−Ｘ方向に移動している場合にはレゾルバ２０ｂ，２１ｂの出力を利用してレゾルバ２０の出力を補正する。
【００５２】
同様に、レゾルバ２２，２２ａ，２２ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３２に入力される。演算部３２は、スライダ１の進行方向に応じてレゾルバ２２ａまたは２２ｂから取得した検出信号を利用して、レゾルバ２２の出力を補正する。
また、レゾルバ２３，２３ａ，２３ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３３に入力される。演算部３３は、スライダ１の進行方向に応じてレゾルバ２３ａまたは２３ｂから取得した検出信号を利用して、レゾルバ２３の出力を補正する。
【００５３】
演算部３０〜３３は、前記実施例１と同様に、プログラムがダウンロードされたＣＰＵなどで構成される。
【００５４】
本実施例は以上のように構成され、スライダ１の複数個所に本発明を適用することによって、スライダ１のＸ位置、Ｙ位置の検出精度を高めることができる。
【００５５】
なお、前記実施例１および本実施例では、各レゾルバがスライダ１の側面外部に取り付けられていた。しかし、レゾルバは、スライダ１のプラテン１０との対向面の平面モータが構成されていない辺縁部に埋設されていてもよい。
【００５６】
図８は、本実施例の位置決め装置において、レゾルバをスライダ１のプラテン１０との対向面に埋設して設けた例を示す図である。図８はスライダ１の対向面を上から透かし見た図である。
１ａ，１ｂはスライダ１のプラテン１０との対向面にＸ軸方向に形成された歯である。また、１ｃ，１ｄはスライダ１のプラテン１０との対向面にＹ軸方向に形成された歯である。これらの歯がプラテン１０の歯とそれぞれＸ軸方向用およびＹ軸方向用の平面モータを構成している。
【００５７】
１ｅは、スライダ１のプラテン１０との対向面の辺縁部であり、歯１ａ〜１ｄが形成されていない部分である。この辺縁部１ｅに各レゾルバを埋設する。レゾルバ２０〜２３をスライダ１の辺縁部１ｅの各辺中央に埋設する。レゾルバ２０ａ，２０ｂをレゾルバ２０の両側に埋設する。レゾルバ２１ａ，２１ｂをレゾルバ２１の両側に埋設する。レゾルバ２２ａ，２２ｂをレゾルバ２２の両側に埋設する。レゾルバ２３ａ，２３ｂをレゾルバ２３の両側に埋設する。
【００５８】
レゾルバをスライダ１に埋設することによって、スライダ１の省スペース化を図ることができる。また、レゾルバをスライダ１にねじ止め固定した場合よりも、スライダに対する取り付け位置が正確になる。
【００５９】
なお、図８では本実施例の位置決め装置においてレゾルバをスライダ１のプラテン１０との対向面に埋設した例を示したが、前記実施例１の位置決め装置においても、レゾルバをスライダ１のプラテン１０との対向面に埋設して設けてもよい。
【００６０】
なお、本実施例におけるレゾルバ２０〜２３は請求項の主レゾルバに相当する。また、レゾルバ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは副レゾルバに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】レゾルバによる位置検出の動作原理を説明図である。
【図２】レゾルバの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１を示す図である。
【図４】レゾルバの検出信号の例を示す図である。
【図５】演算部３の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２を示す図である。
【図７】実施例２の演算部を示す図である。
【図８】実施例２の変形例を示す図である。
【図９】従来例の位置決め装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ スライダ
２，２ａ，２ｂ レゾルバ
３ 演算部
３ａ メモリ
３ｂ 比較部
３ｃ 補正部
３ｄ 算出部
１０ プラテン
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置決め装置に関し、詳しくは、平面モータを構成するプラテンに対するスライダの位置を制御する位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の位置決め装置の一例を示す構成図である。四辺形のプラテン１０上に四辺形のスライダＡ，Ｂが搭載されており、プラテン１０上でそれぞれ個別にＸ軸方向およびＹ軸方向に位置制御される。プラテン１０とスライダＡ，Ｂのそれぞれの対向面には所定ピッチの磁極の歯（以下単に歯という）が形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダＡ，Ｂはそれぞれ指定された位置に移動する。
【０００３】
スライダＡ，Ｂの側辺の３辺にはバーミラーが設けられている。プラテン１０の各辺１０ａ〜１０ｄには複数のレーザ干渉計が固定配置されている。一方の対向する辺１０ａ，１０ｂに配置されたレーザ干渉計はスライダＡ，ＢのＸ軸方向の位置検出を行い、他方の対向する辺１０ｃ，１０ｄに配置されたレーザ干渉計はスライダＡ，ＢのＹ軸方向の位置検出を行う。これらのレーザ干渉計は、出射したレーザ光とこのレーザ光が各スライダＡ，Ｂのバーミラーで反射されて戻ってくる反射光との干渉に基づき、スライダＡ，Ｂの位置検出を行う。下記特許文献１には、レーザ干渉計を用いてスライダの位置検出を行う位置決め装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６３４１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スライダの位置検出に上記のようなレーザ干渉計を使用したシステムを採用すると、レーザ干渉計やバーミラーが高価であるため、多額の費用がかかるという問題がある。位置検出の精度や位置決め装置の規模によっては、スライダ１台につき３０００万円に達する場合もある。さらに、レーザ干渉計に用いるレーザ光源は寿命が短く、１万〜数万時間程度で交換が必要となる。
【０００６】
また、レーザ干渉計を使用したシステムでは、レーザ光を遮るものがあると位置検出ができないため、位置決め装置全体としての設計の自由度が低いという問題がある。たとえば図９の例では、スライダＢのＸ軸方向の位置はプラテン１０の辺１０ｂに配置されたレーザ干渉計で検出されるが、スライダＢがスライダＡの背後（すなわちスライダＡと辺１０ａの間）に回り込んでしまうと、辺１０ｂのレーザ干渉計からのレーザ光がスライダＡで遮られ、位置検出ができなくなってしまう。したがって、スライダＡ，Ｂの可動範囲は制約され、この点を考慮して位置決め装置を設計しなければならない。
【０００７】
さらに、レーザ干渉計を使用したシステムでは、レーザ光を利用するため、温度や空気の揺らぎなどの周囲環境による影響が大きいという問題がある。
【０００８】
本発明は、従来技術の問題をなくし、安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
互いに直交するＸ軸およびＹ軸の少なくとも１軸方向に位置制御されるスライダと、このスライダと対向する面に磁極の歯が形成されてスライダと平面モータを構成するプラテンとを備えた位置決め装置において、
スライダの１軸方向の位置を検出する主レゾルバと、
この主レゾルバのスライダの進行方向側に隣接して配置された副レゾルバと、
この副レゾルバの出力に基づいて主レゾルバの出力を補正する補正部と、
この補正部からの出力に基づいてスライダの位置を算出する位置算出部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、
請求項１に記載の位置決め装置において、補正部は、副レゾルバの出力と、この副レゾルバの出力の理論値との差分を求め、主レゾルバの出力の補正値とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、
請求項１または２に記載の位置決め装置において、補正部は、副レゾルバが主レゾルバの現在地を通過したときに得られた出力を用いて主レゾルバの現在地における出力を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、
スライダの位置検出に、レーザ干渉計ではなくレゾルバを利用することによって、安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することができる。
また、副レゾルバの出力に基づいて主レゾルバの出力を補正する補正部を備えているため、主レゾルバの出力をリアルタイムに補正して、主レゾルバによる位置検出精度を高めることができる。
また、副レゾルバは主レゾルバのスライダの進行方向側に隣接して配置されているため、主レゾルバが通過するある地点における補正値の算出に必要なデータを、副レゾルバが先に通過することで事前に取得しておくことができる。
また、主レゾルバおよび副レゾルバが隣接して配置されているため、スライダの速度や加速度などのパラメータを、主レゾルバと副レゾルバとにおいてほぼ同等とみなすことができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、
副レゾルバの出力とこの副レゾルバの出力の理論値との差分を主レゾルバの出力の補正値とするため、スライダの位置をより正確に検出することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、
演算部において、副レゾルバが主レゾルバの現在地を通過したときに得られた出力を用いて主レゾルバの現在地における出力を補正するため、スライダの位置をより正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、レゾルバを用いてスライダの位置の検出を行う。レゾルバは、コアとコイルのみで構成されているため、レーザ干渉計など他のセンサに比較して構造が簡単で安価であり、また高い耐環境性を持っている。さらに、レゾルバにはレーザ干渉計のレーザ光源のように寿命の短い部品がないため、メンテナンスが容易である。まず、レゾルバによるスライダの位置検出の動作原理について説明する。
【００１６】
図１はレゾルバによる位置検出の動作原理の説明図である。レゾルバのセンサ部２００は、コア２０１と、このコア２０１に巻かれたコイル２０２で構成される。センサ部２００はプラテン１０上に所定の空隙を介して配置される。コア２０１のプラテン１０と対向する面には、プラテン１０の歯と同じピッチＰで歯が形成されている。
【００１７】
プラテン１０とコア２０１との間には、プラテン１０の歯とコア２０１の歯の相対位置に応じたインピーダンスＺが存在する。コイル２０１に励磁電圧として一定振幅の矩形電圧を入力すると、コア２０１が励磁されてプラテン１０との間に磁気回路Ｂが形成される。この磁気回路ＢはインピーダンスＺにより影響を受けるため、結果としてコイル２０２の端子間電圧はプラテン１０とコア２０１の相対位置に応じて変化する。そこで、コイル２０２の端子間電圧を取り出し、その振幅を検出信号とする。
【００１８】
図１の（ａ）は、コア２０１の歯とプラテン１０の歯との対向する面積が最大、すなわち位相差が０°となる相対位置を示している。このときインピーダンスＺは最小となり、検出信号は最大となる。
一方、図１の（ｂ）は、コア２０１の歯とプラテン１０の歯との対向する面積が最小、すなわち位相差が１８０°となる相対位置を示している。このときインピーダンスＺは最大となり、検出信号は最小となる。
【００１９】
センサ部２００がプラテン１０上を移動すると、インピーダンスＺは正弦波状に変化する。そのため、検出信号は、図１の（ｃ）に示すように、ピッチＰの周期で正弦波状に変化する。
【００２０】
レゾルバは、このようなセンサ部２００を２組用意し、図２に示すようにプラテン１０に対する位相を９０°ずらして配置して構成する。センサ部２００の一方をｓｉｎ相、他方をｃｏｓ相とし、これらのセンサ部から得られる検出信号のアークタンジェントを取ることによって、レゾルバのプラテン１０に対する位相差、すなわちプラテン１０の歯に対する相対位置が求められる。なお、プラテン１０のどの歯に対する相対位置かは、検出信号が原点位置から繰り返す正弦波の山の数をカウントして求められる。
以上により、原点位置を基準として、プラテン１０上におけるレゾルバの位置を精度よく検出することができる。
【実施例１】
【００２１】
図３は本発明をリニアモータに適用した実施例の構成を示す図である。
プラテン１０上にはスライダ１が搭載されており、プラテン１０上でＸ軸方向に位置制御される。プラテン１０とスライダ１のそれぞれの対向面にはＸ軸方向に一定ピッチＰで歯１０ａが形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダ１はプラテン１０上の指定されたＸ位置に移動する。なお、本図ではプラテン１０の歯を一部省略して示している。
【００２２】
スライダ１は矩形状をしており、スライダ１の各辺はＸ軸またはこのＸ軸に直交するＹ軸のいずれかに沿うようにプラテン１０上に配置されている。
【００２３】
スライダ１のＸ軸に沿った側面の一方に、Ｘ軸方向の位置を検出するレゾルバ２が固定されている。レゾルバ２はスライダ１の側面のＸ軸方向の中央部に配置されている。レゾルバ２の検出値は、スライダ１のＸ位置として、スライダ１を駆動する平面モータにフィードバックされ、位置制御や姿勢制御に利用される。
【００２４】
レゾルバ２ａが、レゾルバ２の＋Ｘ方向側に隣接して配置されている。また、レゾルバ２ｂが、レゾルバ２の−Ｘ方向側に隣接して配置されている。レゾルバ２ａ，２ｂは、レゾルバ２と構成および性能が同じものを使用する。レゾルバ２ａ，２ｂは、レゾルバ２と同様に、Ｘ軸方向の位置の検出を行う。レゾルバ２，２ａ，２ｂのプラテン１０との対向面にはＸ軸方向に一定ピッチＰで歯が形成されており、これらの歯がプラテン１０の歯と対向するように配置されている。
【００２５】
図４はレゾルバ２，２ａ，２ｂの検出信号の例を示す図である。
レゾルバ２，２ａ，２ｂの検出信号には、理論値から構成される理想波形が存在する。理想波形は、プラテン１０やスライダ１、レゾルバ自体の設計値に基づいて算出可能である。
しかし、プラテン１０やスライダ１には、製作時の機械加工に起因して、寸法や歯ピッチに個体差が存在する。また、プラテン１０とスライダ１を対向させた際のギャップにも個体差が存在する。そのため、レゾルバの検出信号には、プラテン１０上でのスライダ１の位置に依存した振幅変化が生じる。
また、スライダ１とプラテン１０との間に構成される平面モータ自体から、スライダ１の移動速度に応じた漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束によっても、検出信号にオフセットや振幅変化などの影響が出る。
さらに、図２ではレゾルバのｓｉｎ相、ｃｏｓ相を１極ずつしか示していないが、各相を複数の極を組み合わせて構成する場合がある。このような場合には、各極の信号を合成する際にｓｉｎ相とｃｏｓ相との間に位相ずれが生じることがある。
そのため、レゾルバ２，２ａ，２ｂから実際に得られる検出信号には、理想波形と比較して、オフセットや位相ずれ、振幅変化など種々の誤差が生じている。
【００２６】
図４の（ａ）はレゾルバの理想波形（破線）に対しオフセットが生じた例、図４の（ｂ）は振幅変化が生じた例、図４の（ｃ）は位相ずれが生じた例である。実際にレゾルバ２，２ａ，２ｂから得られる検出信号は、オフセットや振幅変化、位相ずれなど種々の誤差が混在し、図４の（ｄ）のような状態となっている。したがって、レゾルバの検出信号をそのまま用いても精度の高いスライダ位置の測定はできない。
【００２７】
以下に本実施例の動作について説明する。まず、レゾルバ２とレゾルバ２ａについて説明する。
スライダ１が＋Ｘ方向に移動中であり、レゾルバ２がプラテン１０上の地点ＸＡを現在通過しているものとする。レゾルバ２ａはレゾルバ２の進行方向側に配置されているため、レゾルバ２が地点ＸＡを通過する少し前にレゾルバ２ａが地点ＸＡを通過する。
そこで、レゾルバ２よりも少し前に地点ＸＡを通過したレゾルバ２ａの検出信号をレゾルバ２の補正用データとして取得しておき、この補正用データに基づいて地点ＸＡにおける補正値を算出する。そして、この補正値でレゾルバ２の検出信号を補正し、スライダ１の位置検出を行う。
なお、レゾルバ２ａとレゾルバ２は隣接しているため、それぞれが地点ＸＡを通過する際のスライダの速度や加速度などのパラメータは、ほぼ同等とみなすことができる。
【００２８】
レゾルバ２，２ａから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３に入力される。
【００２９】
図５は演算部３の詳細な構成を示す図である。
スライダ１の移動にともない、レゾルバ２ａからの検出信号が順次メモリ３ａに格納される。
【００３０】
レゾルバ２が地点ＸＡを通過した時刻をｔ１とし、このときレゾルバ２が取得した検出信号をＳＡとする。
比較部３ｂは、時刻ｔ１におけるスライダ１の速度や加速度に基づいて、レゾルバ２ａが地点ＸＡを通過した時刻ｔ１’を算出する。そして、時刻ｔ１’にレゾルバ２ａが取得した検出信号ＳＡ’をメモリ３ａから読み出す。比較部３ｂは、検出信号ＳＡ’を、レゾルバ２ａが地点ＸＡにおいて得るべき理想波形ＳＡＩと比較する。
【００３１】
理想波形ＳＡＩは、プラテン１０やスライダ１、レゾルバ自体の設計値に基づいて算出される理論値である。理想波形ＳＡＩは、レゾルバ２ａが地点ＸＡで静止状態にある場合に得られる理想的な波形である。理想波形ＳＡＩは、あらかじめ演算により算出しておき、比較部３ｂに記憶させておく。
【００３２】
比較部３ｂは、レゾルバ２ａの検出信号ＳＡ’から理想波形ＳＡＩを減算し、差分値を求める。この差分値は、レゾルバ２ａが地点ＸＡを通過した際に、レゾルバ２ａの検出信号に含まれるオフセットや位相ずれ、振幅誤差などが種々混在した誤差である。比較部３ｂは、この差分値を、地点ＸＡにおける種々の誤差を打ち消す補正値ｐとして、補正部３ｃに出力する。
【００３３】
補正部３ｃにはレゾルバ２からの検出信号ＳＡが入力される。補正部３ｃは、レゾルバ２の検出信号にレゾルバ２ａと同じ誤差が生じているとみなし、検出信号ＳＡから補正値ｐを減算する。検出信号ＳＡから補正値ｐを減算することによって、検出信号ＳＡに含まれるオフセットや位相ずれ、振幅変化などの種々の誤差が除去される。誤差が除去されたレゾルバ２の検出信号ＳＡ”は、算出部３ｄに入力される。
【００３４】
算出部３ｄは、補正部３ｃから入力された検出信号ＳＡ”に基づいてレゾルバ２のＸ位置を算出する。算出されたレゾルバ２のＸ位置は演算部３の外部に出力され、スライダ１のＸ位置を示す位置データとして利用される。
なお、図５においては演算部３を機能ブロックで表現したが、実際にはプログラムがダウンロードされたＣＰＵなどで構成される。
【００３５】
ここまでスライダ１が＋Ｘ方向に移動した場合について説明した。逆に、スライダ１が−Ｘ方向に移動する場合には、レゾルバ２ｂがレゾルバ２の進行方向側にあるレゾルバとなる。そこで、レゾルバ２ｂの検出信号を補正用データとして利用し、レゾルバ２の検出信号を補正する。
【００３６】
本実施例は以上のように構成され、
スライダ１の位置検出に、レーザ干渉計ではなくレゾルバを利用することによって、安価で簡易な構成によりスライダ１の位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することができる。
また、スライダ１の位置を検出するレゾルバ２の出力を、レゾルバ２ａ，２ｂの出力に基づいて補正することにより、レゾルバ２の出力をリアルタイムに補正して、スライダ１の位置検出を高い精度で行うことができる。
レゾルバ２ａはレゾルバ２の＋Ｘ方向側に隣接して配置されているため、スライダ１が＋Ｘ方向に移動している場合に、レゾルバ２の補正用データをレゾルバ２ａで事前に取得しておくことができる。
レゾルバ２ｂはレゾルバ２の−Ｘ方向側に隣接して配置されているため、スライダ１が−Ｘ方向に移動している場合に、レゾルバ２の補正用データをレゾルバ２ｂで事前に取得しておくことができる。
演算部３において、レゾルバ２ａまたは２ｂがレゾルバ２の現在地ＸＡを通過したときに得た出力を用いてレゾルバ２の出力を補正するため、スライダ１をより正確に位置制御することができる。
【００３７】
また、レゾルバ２ａ，２ｂはそれぞれレゾルバ２に隣接しているため、レゾルバ２ａ，２ｂが地点ＸＡを通過した際のスライダ１の速度や加速度などのパラメータを、レゾルバ２が地点ＸＡを通過したときのパラメータとほぼ同等とみなすことができる。
【００３８】
なお、本実施例では、レゾルバ２の両側に配置された２つのレゾルバ２ａ，２ｂのうち、スライダの進行方向前方にあるレゾルバのみから補正用データを取得した。しかし、進行方向後方にあるレゾルバからも補正用データを取得し、レゾルバ２の補正に利用してもよい。レゾルバ２ｂがレゾルバ２と同じ地点を通過するのを待たなければならないため、スライダ１の位置検出の処理時間は長くなるが、レゾルバ２ａ，２ｂの両方の出力に基づいてレゾルバ２の出力を補正できるため、補正の精度を高めることができる。
【００３９】
また、本実施例では、スライダ１にレゾルバを３つ搭載し、うち２つを補正用データ取得用とした。しかし、スライダ１に搭載するレゾルバを２つとし、スライダ１の進行方向に応じて補正用データを取得するレゾルバを切り替えてもよい。スライダ１に搭載するレゾルバの個数を減らすことができ、スライダ１の重量軽減やコストダウンの効果がある。
【００４０】
なお、本実施例におけるＸ軸は、請求項における１軸方向に相当する。また、レゾルバ２は請求項の主レゾルバに相当し、レゾルバ２ａ，２ｂは副レゾルバに相当する。
【実施例２】
【００４１】
図６は本発明を２次元方向の平面モータに適用した実施例の構成を示す図である。
プラテン１０上にはスライダ１が搭載されており、プラテン１０上でＸ軸方向およびＹ軸方向に位置制御される。プラテン１０とスライダ１のそれぞれの対向面にはＸ軸方向およびＹ軸方向に一定ピッチＰの格子状に歯１０ｂが形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダ１はプラテン１０上の指定されたＸ位置およびＹ位置に移動する。なお、本図ではプラテン１０の歯１０ｂを一部のみに示している。
【００４２】
スライダ１は矩形状をしており、スライダ１の各辺はＸ軸またはこのＸ軸に直交するＹ軸のいずれかに沿うようにプラテン１０上に配置されている。
【００４３】
スライダ１の各側面の中央部にレゾルバ２０〜２３が固定されている。スライダ１のＸ軸に沿う対向辺にレゾルバ２０，２１が配置され、Ｙ軸に沿う対向辺にレゾルバ２２，２３が配置されている。レゾルバ２０，２１はＸ軸方向の位置を検出し、レゾルバ２２，２３はＹ軸方向の位置を検出する。レゾルバ２０，２１に基づいてスライダ１のＸ位置の検出を行い、レゾルバ２２，２３に基づいてスライダ１のＹ位置の検出を行う。また、レゾルバ２０〜２３から得られる位置情報に基づいて、スライダ１の回転角θを検出する。スライダ１のＸ位置、Ｙ位置および回転角θは、スライダ１を駆動する平面モータにフィードバックされ、位置制御や姿勢制御に利用される。
【００４４】
レゾルバ２０の両側にレゾルバ２０ａ，２０ｂが固定されている。また、レゾルバ２１の両側にレゾルバ２１ａ，２１ｂが固定されている。レゾルバ２０ａ，２１ａは、それぞれレゾルバ２０，２１の＋Ｘ方向側に隣接している。レゾルバ２０ｂ，２１ｂは、それぞれレゾルバ２０，２１の−Ｘ方向側に隣接している。
【００４５】
レゾルバ２２の両側にレゾルバ２２ａ，２２ｂが固定されている。また、レゾルバ２３の両側にレゾルバ２３ａ，２３ｂが固定されている。レゾルバ２２ａ，２３ａは、それぞれレゾルバ２２，２３の−Ｙ方向側に隣接している。レゾルバ２２ｂ，２３ｂは、それぞれレゾルバ２０，２１の＋Ｙ方向側に隣接している。
【００４６】
レゾルバ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは、レゾルバ２０，２１と同じく、Ｘ軸方向の位置を検出するレゾルバである。
また、レゾルバ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは、レゾルバ２２，２３と同じく、Ｙ軸方向の位置を検出するレゾルバである。
レゾルバは、すべて構成および性能が同じものを使用する。
【００４７】
スライダ１の各辺において、前記実施例１におけるレゾルバ２，２ａ，２ｂと同様の処理を行い、主レゾルバの位置検出の精度を高める。
すなわち、スライダ１が＋Ｘ方向に移動する場合には、レゾルバ２０ａ，２１ａは、それぞれレゾルバ２０，２１の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２０，２１がＸ軸方向のある地点ＸＡを通過する少し前に、レゾルバ２０ａ，２１ａがその地点ＸＡを通過する。
そこで、レゾルバ２０，２１よりも少し前に地点ＸＡを通過したレゾルバ２０ａ，２１ａの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２０，２１の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２０ａ，２１ａとレゾルバ２０，２１はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＸＡにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００４８】
逆に、スライダ１が−Ｘ方向に移動する場合には、レゾルバ２０ｂ，２１ｂは、それぞれレゾルバ２０，２１の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２０，２１がＸ軸方向のある地点ＸＢを通過する少し前に、レゾルバ２０ｂ，２１ｂがその地点ＸＢを通過する。
そこで、レゾルバ２０，２１よりも少し前に地点ＸＢを通過したレゾルバ２０ｂ，２１ｂの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２０，２１の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２０ｂ，２１ｂとレゾルバ２０，２１はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＸＢにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００４９】
同様に、スライダ１が−Ｙ方向に移動する場合には、レゾルバ２２ａ，２３ａは、それぞれレゾルバ２２，２３の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２２，２３がＹ軸方向のある地点ＹＡを通過する少し前に、レゾルバ２２ａ，２３ａがその地点ＹＡを通過する。
そこで、レゾルバ２２，２３よりも少し前に地点ＹＡを通過したレゾルバ２２ａ，２３ａの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２２，２３の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２２ａ，２３ａとレゾルバ２２，２３はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＹＡにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００５０】
スライダ１が＋Ｙ方向に移動する場合には、レゾルバ２２ｂ，２３ｂは、それぞれレゾルバ２２，２３の進行方向側に位置する。そのため、レゾルバ２２，２３がＹ軸方向のある地点ＹＢを通過する少し前に、レゾルバ２２ｂ，２３ｂがその地点ＹＢを通過する。
そこで、レゾルバ２２，２３よりも少し前に地点ＹＢを通過したレゾルバ２２ｂ，２３ｂの検出信号を補正用データとして取得し、レゾルバ２２，２３の検出信号の補正に利用する。
なお、レゾルバ２２ｂ，２３ｂとレゾルバ２２，２３はそれぞれ隣接しているため、それぞれが地点ＹＢにおいて位置を検出する際のスライダの速度や加速度などのパラメータはほぼ同等とみなすことができる。
【００５１】
図７は本実施例における演算部を示す図である。
レゾルバ２０，２０ａ，２０ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３０に入力される。また、レゾルバ２１，２１ａ，２１ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３１に入力される。
演算部３０，３１は、前記実施例１における演算部３と同じ構成のものである。演算部３０，３１は、スライダ１が＋Ｘ方向に移動している場合にはレゾルバ２０ａ，２１ａの出力を利用してレゾルバ２０，２１の出力を補正する。また、演算部３０，３１は、スライダ１が−Ｘ方向に移動している場合にはレゾルバ２０ｂ，２１ｂの出力を利用してレゾルバ２０の出力を補正する。
【００５２】
同様に、レゾルバ２２，２２ａ，２２ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３２に入力される。演算部３２は、スライダ１の進行方向に応じてレゾルバ２２ａまたは２２ｂから取得した検出信号を利用して、レゾルバ２２の出力を補正する。
また、レゾルバ２３，２３ａ，２３ｂから得られる検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル化され、演算部３３に入力される。演算部３３は、スライダ１の進行方向に応じてレゾルバ２３ａまたは２３ｂから取得した検出信号を利用して、レゾルバ２３の出力を補正する。
【００５３】
演算部３０〜３３は、前記実施例１と同様に、プログラムがダウンロードされたＣＰＵなどで構成される。
【００５４】
本実施例は以上のように構成され、スライダ１の複数個所に本発明を適用することによって、スライダ１のＸ位置、Ｙ位置の検出精度を高めることができる。
【００５５】
なお、前記実施例１および本実施例では、各レゾルバがスライダ１の側面外部に取り付けられていた。しかし、レゾルバは、スライダ１のプラテン１０との対向面の平面モータが構成されていない辺縁部に埋設されていてもよい。
【００５６】
図８は、本実施例の位置決め装置において、レゾルバをスライダ１のプラテン１０との対向面に埋設して設けた例を示す図である。図８はスライダ１の対向面を上から透かし見た図である。
１ａ，１ｂはスライダ１のプラテン１０との対向面にＸ軸方向に形成された歯である。また、１ｃ，１ｄはスライダ１のプラテン１０との対向面にＹ軸方向に形成された歯である。これらの歯がプラテン１０の歯とそれぞれＸ軸方向用およびＹ軸方向用の平面モータを構成している。
【００５７】
１ｅは、スライダ１のプラテン１０との対向面の辺縁部であり、歯１ａ〜１ｄが形成されていない部分である。この辺縁部１ｅに各レゾルバを埋設する。レゾルバ２０〜２３をスライダ１の辺縁部１ｅの各辺中央に埋設する。レゾルバ２０ａ，２０ｂをレゾルバ２０の両側に埋設する。レゾルバ２１ａ，２１ｂをレゾルバ２１の両側に埋設する。レゾルバ２２ａ，２２ｂをレゾルバ２２の両側に埋設する。レゾルバ２３ａ，２３ｂをレゾルバ２３の両側に埋設する。
【００５８】
レゾルバをスライダ１に埋設することによって、スライダ１の省スペース化を図ることができる。また、レゾルバをスライダ１にねじ止め固定した場合よりも、スライダに対する取り付け位置が正確になる。
【００５９】
なお、図８では本実施例の位置決め装置においてレゾルバをスライダ１のプラテン１０との対向面に埋設した例を示したが、前記実施例１の位置決め装置においても、レゾルバをスライダ１のプラテン１０との対向面に埋設して設けてもよい。
【００６０】
なお、本実施例におけるレゾルバ２０〜２３は請求項の主レゾルバに相当する。また、レゾルバ２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂは副レゾルバに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】レゾルバによる位置検出の動作原理を説明図である。
【図２】レゾルバの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１を示す図である。
【図４】レゾルバの検出信号の例を示す図である。
【図５】演算部３の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２を示す図である。
【図７】実施例２の演算部を示す図である。
【図８】実施例２の変形例を示す図である。
【図９】従来例の位置決め装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ スライダ
２，２ａ，２ｂ レゾルバ
３ 演算部
３ａ メモリ
３ｂ 比較部
３ｃ 補正部
３ｄ 算出部
１０ プラテン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するＸ軸およびＹ軸の少なくとも１軸方向に位置制御されるスライダと、このスライダと対向する面に磁極の歯が形成されて前記スライダと平面モータを構成するプラテンとを備えた位置決め装置において、
前記スライダの前記１軸方向の位置を検出する主レゾルバと、
この主レゾルバの前記スライダの進行方向側に隣接して配置された副レゾルバと、
この副レゾルバの出力に基づいて前記主レゾルバの出力を補正する補正部と、
この補正部からの出力に基づいて前記スライダの位置を算出する位置算出部と、
を備えたことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記副レゾルバの出力と、この副レゾルバの出力の理論値との差分を求め、前記主レゾルバの出力の補正値とすることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記副レゾルバが前記主レゾルバの現在地を通過したときに得られた出力を用いて前記主レゾルバの現在地における出力を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【請求項１】
互いに直交するＸ軸およびＹ軸の少なくとも１軸方向に位置制御されるスライダと、このスライダと対向する面に磁極の歯が形成されて前記スライダと平面モータを構成するプラテンとを備えた位置決め装置において、
前記スライダの前記１軸方向の位置を検出する主レゾルバと、
この主レゾルバの前記スライダの進行方向側に隣接して配置された副レゾルバと、
この副レゾルバの出力に基づいて前記主レゾルバの出力を補正する補正部と、
この補正部からの出力に基づいて前記スライダの位置を算出する位置算出部と、
を備えたことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記副レゾルバの出力と、この副レゾルバの出力の理論値との差分を求め、前記主レゾルバの出力の補正値とすることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記副レゾルバが前記主レゾルバの現在地を通過したときに得られた出力を用いて前記主レゾルバの現在地における出力を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図３】
【図６】
【図８】
【図２】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図３】
【図６】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８０６４（Ｐ２０１０−８０６４Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６４２４７（Ｐ２００８−１６４２４７）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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