JP2006211752A - Precise positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニアモータを駆動源とした精密位置決め装置に関し、詳細にはリニアモータの駆動制御を行なうドライバの改良に関する。 The present invention relates to a precision positioning apparatus using a linear motor as a drive source, and more particularly, to an improvement in a driver that performs drive control of a linear motor.
半導体製造装置や半導体の検査装置等に使用する精密位置決め装置として、例えば、図6から図8に示す位置決めテーブル装置2が知られている(例えば、特許文献1)。
この位置決めテーブル装置2は、図6に示すように、テーブルTBが左右方向に直線移動するように支持する一対のリニアガイドLGと、これらリニアガイドLGに支持されているテーブルTBを左右方向に移動させるリニアモータLMと、リニアモータLMの駆動制御を行なうドライバDVとを備えている。
For example, a
As shown in FIG. 6, the
一対のリニアガイドLGは、左右方向に互いに平行に延在しながらベース4上に固定した2本の案内レール6と、図7に示すように、テーブルTBの下面に取付けられて各案内レール6上に搭載したスライダ10とを備えている。
リニアモータLMは、図8にも示すように、横断面コ字形に形成され、2本の案内レール6の間に平行に配置されてベース4上に固定されている固定子12と、固定子12の対向する内面の長手方向に、多数の永久磁石14をN,S,N,S,…と異極同士隣接させて配置した磁石列MMと、テーブルTBの下面に固定されて固定子12の空間に入り込んでいる可動子16と、固定子12に配置した磁石列MMと協働して可動子16に推力が付与されるように可動子16に配置したコアレス構造の複数個の電機子コイル18とを備えたブラシレス直流モータである。
The pair of linear guides LG are parallel to each other in the left-right direction and fixed to the
As shown in FIG. 8, the linear motor LM is formed in a U-shaped cross section, and is arranged in parallel between the two
そして、ドライバDVからリニアモータLMに出力電流を出力することで、リニアモータLMの駆動によりテーブルTBがリニアガイドLGに案内されながら左右方向に移動する。
上記構成のリニアモータLMは、固定子12側に磁石列MMを配置したことで可動子16の軽量化が図られ、しかもコアレス構造の電機子コイル18を有する可動子16としたことでコギングの発生が抑制されている。
Then, by outputting an output current from the driver DV to the linear motor LM, the table TB moves in the left-right direction while being guided by the linear guide LG by driving the linear motor LM.
In the linear motor LM having the above configuration, the magnet row MM is arranged on the
ここで、ドライバDVには電力用半導体が内蔵されている。例えば図9に示すように、スター結線されたリニアモータLMの電機子コイル18の捲線U,V,Wに三相電流を流すために、一定の電源電圧Vbusが接続しているドライバDVでは、三相ブリッジ結線の複数の電力用半導体Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wdが配設されている。これら電力用半導体を駆動制御する方式として、電力用半導体のリニアな特性で発生する電圧降下Eu,Ev,Ewを利用して電機子コイル18への出力電流Iu,Iv,Iwを生成するリニア駆動制御と、パルス幅変調により電機子コイル18への出力電流Iu,Iv,Iwを生成するPWM駆動制御とがある。
しかし、リニア駆動により電力用半導体を制御する方式は、電力用半導体への消費電力が増大して省エネルギ化の面で問題があるとともに、高加減速の移動のために高推力を発生するには大型の電力用半導体が必要となり、電力用半導体の熱発散用のヒートシンクも大型となるので、ドライバDVの製造コストの面で問題がある。
また、リニア駆動と比較して出力電流を高くして高推力を発生しやすいPWM駆動により電力用半導体を制御する方式は、各電力用半導体Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,WdのON・OFF切替えのスイッチング動作によるノイズが発生し、それが微電流としてリニアモータLMの電機子コイル18に流れることで、テーブルTBを位置決めする精度に悪影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、省エネルギ化を図ることができるとともに、小型・軽量なドライバを備えながら高精度の位置決め制御を実現することができる精密位置決め装置を提供することを目的とする。
However, the method of controlling the power semiconductor by the linear drive has a problem in terms of energy saving due to an increase in power consumption to the power semiconductor, and generates a high thrust for high acceleration / deceleration movement. Requires a large power semiconductor, and the heat sink for heat dissipation of the power semiconductor is also large, which is problematic in terms of the manufacturing cost of the driver DV.
In addition, the method of controlling the power semiconductor by PWM drive that easily generates high thrust by increasing the output current compared to linear drive is the ON / OFF of each power semiconductor Uu, Ud, Vu, Vd, Wu, Wd. Noise caused by the switching operation of OFF switching is generated and flows as a minute current to the
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a precision positioning device that can achieve energy saving and can achieve high-precision positioning control while including a small and lightweight driver. The purpose is to do.
前記課題を解決するため、本発明に係る精密位置決め装置は、ベース上のテーブルが直線方向に移動自在となるように案内するリニアガイドと、このリニアガイドに案内された前記テーブルを前記直線方向に走行させるリニアモータと、このリニアモータの駆動制御を行なう電力用半導体を有するドライバとを備え、前記リニアガイドは、前記ベース上に固定した案内レールと、前記テーブルに取り付けられて前記案内レール上に搭載したスライダとを備え、前記リニアモータを、隣り合う磁極の極性が異なる複数の永久磁石を並列に配置した磁石列を有して前記ベース上に固定した固定子と、前記テーブルに固定され、前記磁石列と協働して推力が付与されるコアレス型の電機子コイルを有する可動子とを備えたブラシレス直流モータとした精密位置決め装置において、前記テーブルの走行状態を判断する走行状態判断手段と、この走行状態判断手段により前記テーブルが加減速状態で走行していると判断したときに前記ドライバの前記電力用半導体をパルス幅変調で駆動し、前記走行状態判断手段により前記テーブルが一定速度で走行していると判断したときに前記電力用半導体をリニア駆動する電力用半導体駆動変更手段とを備えている。 In order to solve the above problems, a precision positioning apparatus according to the present invention includes a linear guide for guiding a table on a base so as to be movable in a linear direction, and the table guided by the linear guide in the linear direction. A linear motor to be driven; and a driver having a power semiconductor for controlling the driving of the linear motor. The linear guide is fixed on the base, and is attached to the table and mounted on the guide rail. A slider mounted thereon, the linear motor having a magnet row in which a plurality of permanent magnets having different polarities of adjacent magnetic poles are arranged in parallel and fixed on the base, and fixed to the table, A brushless DC motor comprising a mover having a coreless armature coil to which thrust is applied in cooperation with the magnet array. In the precision positioning device, the driving state determination means for determining the traveling state of the table, and the power semiconductor of the driver is pulsed when the traveling state determination means determines that the table is traveling in the acceleration / deceleration state. And power semiconductor drive changing means for linearly driving the power semiconductor when the travel state judging means judges that the table is running at a constant speed.
前記走行状態判断手段は、前記ドライバから前記リニアモータに出力される出力電流値の変化に応じて前記テーブルが加減速状態で走行しているか、或いは、前記テーブルが一定速で走行しているかを判断することが好ましい。
また、前記走行状態判断手段は、前記出力電流値が所定の基準値以上のときには前記テーブルが加減速状態で走行していると判断し、前記出力電流値が前記所定の基準値を下回るときには前記テーブルが一定速で走行していると判断することが好ましい。
The traveling state determination means determines whether the table is traveling in an acceleration / deceleration state or whether the table is traveling at a constant speed according to a change in an output current value output from the driver to the linear motor. It is preferable to judge.
Further, the traveling state determination means determines that the table is traveling in an acceleration / deceleration state when the output current value is equal to or greater than a predetermined reference value, and when the output current value falls below the predetermined reference value, It is preferable to determine that the table is traveling at a constant speed.
一方、他の構成の精密位置決め装置として、ベース上のテーブルが直線方向に移動自在となるように案内するリニアガイドと、このリニアガイドに案内された前記テーブルを前記直線方向に走行させるリニアモータと、このリニアモータの駆動制御を行なう電力用半導体を有するドライバとを備え、前記リニアガイドは、前記ベース上に固定した案内レールと、前記テーブルの下面に取り付けられて前記案内レール上に搭載したスライダとを備え、前記リニアモータを、隣り合う磁極の極性が異なる複数の永久磁石を並列に配置した磁石列を有して前記ベース上に固定した固定子と、前記テーブルに固定され、前記磁石列と協働して推力が付与されるコアレス型の電機子コイルを有する可動子とを備えたブラシレス直流モータとした精密位置決め装置において、前記ドライバの前記電力用半導体はリニア駆動で制御されているとともに、前記リニアモータの現在の必要特性を演算する必要特性演算手段と、この必要特性演算手段の演算値に基づいて前記ドライバの電源電圧を変更する電源電圧変更手段とを備えた精密位置決め装置がある。 On the other hand, as a precision positioning device of another configuration, a linear guide that guides the table on the base so as to be movable in the linear direction, and a linear motor that causes the table guided by the linear guide to travel in the linear direction; A driver having a power semiconductor for controlling the driving of the linear motor, the linear guide being fixed on the base, and a slider mounted on the guide rail and mounted on the lower surface of the table A stator having a magnet array in which a plurality of permanent magnets having different polarities of adjacent magnetic poles are arranged in parallel and fixed on the base; and the magnet array fixed to the table. Precision position as a brushless DC motor with a mover having a coreless armature coil to which thrust is applied in cooperation with The power semiconductor of the driver is controlled by linear drive, and the required characteristic calculation means for calculating the current required characteristic of the linear motor, and the calculated value of the required characteristic calculation means based on the calculated value There is a precision positioning device provided with power supply voltage changing means for changing the power supply voltage of a driver.
この装置においては、前記電源電圧変更手段は、外部から供給される交流電圧を降圧するトランスと、このトランスの2次側と前記ドライバとの間に接続した切替えタップと、前記必要特性演算手段の演算値に基く制御信号により前記切替えタップの切替え制御を行なうタップ切替え制御手段とを備えていることが好ましい。
また、前記電源電圧変更手段は、電源電圧用半導体と、前記必要特性演算手段の演算値に基づく制御信号により前記電源電圧用半導体を駆動制御する駆動制御手段とを備えていてもよい。
さらに、前記駆動制御手段は、前記電源電圧用半導体をパルス幅変調で駆動するようにしてもよい。
さらにまた、案内レールとスライダで構成したリニアガイドに代えて、空気軸受にすることも可能である。
In this apparatus, the power supply voltage changing means includes a transformer for stepping down an AC voltage supplied from the outside, a switching tap connected between the secondary side of the transformer and the driver, and the necessary characteristic calculating means. It is preferable to include tap switching control means for performing switching control of the switching tap by a control signal based on the calculated value.
The power supply voltage changing means may include a power supply voltage semiconductor and drive control means for driving and controlling the power supply voltage semiconductor by a control signal based on a calculated value of the necessary characteristic calculating means.
Furthermore, the drive control means may drive the power supply voltage semiconductor by pulse width modulation.
Furthermore, an air bearing can be used instead of the linear guide constituted by the guide rail and the slider.
本発明の精密位置決め装置によると、省エネルギ化を図ることができるとともに、小型・軽量なドライバを備えながら高精度の位置決め制御を実現することができる。 According to the precision positioning device of the present invention, energy saving can be achieved, and high-precision positioning control can be realized while including a small and lightweight driver.
以下、本発明の精密位置決め装置に係る位置決めテーブル装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図6から図9で示した構成と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図1は、本発明に係るリニアモータLMの駆動制御を行なう第1実施形態のドライバDV1の回路を示すものである。なお、図1は、図9の回路の一部を変更して要部を拡大したものである。
Hereinafter, an embodiment of a positioning table device according to the precision positioning device of the present invention will be described with reference to the drawings.
The same components as those shown in FIGS. 6 to 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 shows a circuit of the driver DV1 of the first embodiment that controls the driving of the linear motor LM according to the present invention. FIG. 1 is an enlarged view of a main part by changing a part of the circuit of FIG.
本実施形態のドライバDV1は、電機子コイル18に出力電流Iuが流れる回路の途中に配置した出力電流検出器20と、この出力電流検出器20の検出値に基づいて電力用半導体Uu,Udに対する駆動形式を変更する電力用半導体駆動変換器22とを備えている。
出力電流検出器20は、検出した出力電流Iuに基づくフィードバック信号Sfを電力用半導体駆動変換器22に出力する。
The driver DV1 of the present embodiment includes an output
The output
電力用半導体駆動変換器22は、電力用半導体Uu,Udに対して制御信号Siに基づいてリニア駆動制御、或いはPWM駆動制御を行なう装置である。この電力用半導体駆動変換器22は、出力電流検出器20から出力されたフィードバック信号Sfと基準値Skとを比較演算し、その比較結果に基づいてリニア駆動制御、或いはPWM駆動制御を行なう。
The power
ブラシレス直流モータであるリニアモータLMの推力は、出力電流Iuに比例しているので、テーブルTBが加減速状態で走行しているときには、出力電流Iuも大きくなる。一方、テーブルTBが一定速で走行しているときには出力電流Iuは小さくなる。
そこで、電力用半導体駆動変換器22は、前述した基準値Skを、テーブルTBが加減速状態で走行するときの出力電流Iuに対応した値とし、基準値Skとフィードバック信号Sfとを比較して、Sf≧Skであるときには電力用半導体Uu,UdをPWM駆動制御し、Sf<Skであるときには電力用半導体Uu,Udをリニア駆動制御する。
Since the thrust of the linear motor LM, which is a brushless DC motor, is proportional to the output current Iu, the output current Iu also increases when the table TB is traveling in the acceleration / deceleration state. On the other hand, when the table TB is traveling at a constant speed, the output current Iu is small.
Therefore, the power
リニア駆動制御される電力用半導体Uu,Udは、自身のリニア特性を利用して出力電流Iuを生成する。また、PWM駆動制御される電力用半導体Uu,Udは、制御信号Siと三角波信号とが比較されてパルス幅に変調されて出力電流Iuを生成する。
ここで、図示しないが、他の電力用半導体Vu,Vd,Wu,Wdも同様に、電機子コイル18に出力電流Iv,Iwが流れる回路の途中にそれぞれ出力電流検出器20が配設されているとともに、これら出力電流検出器20の検出値に基づいて電力用半導体Vu,Vd或いはWu,Wdに対する駆動形式(リニア駆動、PWM駆動)を変更する電力用半導体駆動変換器22とが具備されているものとする。
The power semiconductors Uu and Ud that are linearly controlled generate the output current Iu using their own linear characteristics. In addition, the power semiconductors Uu and Ud that are PWM-driven are compared with the control signal Si and the triangular wave signal and modulated to a pulse width to generate an output current Iu.
Here, although not shown, other power semiconductors Vu, Vd, Wu, Wd are similarly provided with output
なお、本実施形態の電力用半導体駆動変換器22が本願の電力用半導体駆動変更手段に相当し、本実施形態の出力電流検出器20が本願の走行状態判断手段に相当する。
このように、本実施形態のドライバDV1は、テーブルTBが一定速度で走行する低推力のときには、電力用半導体駆動変換器22が電力用半導体Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wdに対してリニア駆動制御を行なうので、大型の電力用半導体が不要となる。したがって、リニア駆動制御の際の消費電力を低減することができるとともに、電力用半導体の熱発散用のヒートシンクも小型にすることができるので、本実施形態のドライバDV1を備えた位置決めテーブル装置2は、省エネ化を図ることができるとともに、ドライバDV1の小型・軽量化を図ることができる。
The power
As described above, in the driver DV1 of the present embodiment, when the table TB has a low thrust that travels at a constant speed, the power
さらに、リニア駆動制御時には、電力用半導体Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wdのスイッチングノイズが発生せず精密な駆動が可能となるので、リニアガイドLGを空気軸受に代えて構成すると、高精度の位置決め制御が期待できる。
また、テーブルTBが高加減速状態で走行しているときには高精度の位置決めが要求されず、そのときには電力用半導体駆動変換器22が電力用半導体Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wdに対してPWM駆動制御を行なうので、電力用半導体Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wdのスイッチングノイズが発生しても、位置決めテーブル装置2の位置決め精度に影響を与えることがない。
Furthermore, during linear drive control, since switching noise of the power semiconductors Uu, Ud, Vu, Vd, Wu, Wd is not generated and precise driving is possible, if the linear guide LG is replaced with an air bearing, Accurate positioning control can be expected.
Further, when the table TB is traveling in a high acceleration / deceleration state, high-accuracy positioning is not required, and at that time, the power
次に、図2から図4を参照して本発明に係る第2実施形態の回路を説明する。
本実施形態は、平滑用コンデンサCOを介してドライバDV2が電源電圧Vbusに接続されているとともに、交流電圧を降圧するトランス26と、このトランス26の2次側とドライバDV2との間に接続されている切替えタップ28と、テーブルTBを移動制御している現在のリニアモータLMの必要特性を演算する必要特性演算器30と、この必要特性演算器30で演算した結果に基づいて切替えタップ28の切替え制御を行なう制御信号Stを生成する制御信号生成器32とを備えている。なお、平滑用コンデンサCOと並列に放電抵抗ROが接続されている。
Next, a circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the driver DV2 is connected to the power supply voltage Vbus via the smoothing capacitor CO, and is connected between the
ドライバDV2は、図3に示すように、電力用半導体Tをリニア駆動で制御することで電機子コイル18に出力電流Imを生成している。
必要特性演算器30は、図4に示すブラシレス直流モータであるリニアモータLMの推力F−推進速度SPの特性マップを記憶している。そして、図示しないエンコーダから算出した現在動作点DNにおけるテーブルTBの速度SPnと、出力電流Imから求めた現在の推力Fn(ブラシレス直流モータであるリニアモータLMの推力は、出力電流Iuに比例している)に基づいて、図4の特性マップから必要とする出力電圧EM1,EM2,EM3,EM4の何れかを算出するようになっている(EM1>EM2>EM3>EM4)。
As shown in FIG. 3, the driver DV2 generates an output current Im in the
The necessary
また、制御信号生成器32は、必要特性演算器30が算出した出力電圧に基づいて制御信号Stを生成するようになっている。
そして、切替えタップ28は、制御信号生成器32からの制御信号Stの入力によりトランス26の2次側電圧を切替え制御するようになっている。
なお、本実施形態の必要特性演算器30が本発明の必要特性演算手段に相当し、制御信号生成器32が本発明のタップ切替え手段に相当する。
The
The switching
The required
次に、本実施形態の作用について説明する。
ドライバDV2の電源電圧Vbusは、次式(1)のように、出力電圧EMと電力用半導体Tの電圧降下EDにより設定される。出力電圧EMは、リニアモータLMの電機子コイル18が運動することにより発生する逆起電力に打ち勝ち、インピーダンスを持ったコイルに出力電流Imが流れる値に設定される。
Vbus =EM + ED
=(P×Im +Eg)+ED
=(P×Im +Ke×v)+ED ……(1)
なお、Pはインピーダンス、Keは逆起電力定数、vはリニアモータLMの推進速度である。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The power supply voltage Vbus of the driver DV2 is set by the output voltage EM and the voltage drop ED of the power semiconductor T as shown in the following equation (1). The output voltage EM is set to a value that overcomes the counter electromotive force generated by the movement of the
Vbus = EM + ED
= (P × Im + Eg) + ED
= (P × Im + Ke × v) + ED (1)
P is the impedance, Ke is the counter electromotive force constant, and v is the propulsion speed of the linear motor LM.
ここで、ドライバDV2の電源電圧Vbusを、リニアモータLMの最大推力、最大推進速度に対応可能な大きな一定の値に設定しておくと、電力用半導体Tの容量も大きくしなければならず、電力用半導体Tの熱発散用のヒートシンクも大型となる。逆に、電源電圧Vbusを小さな一定の値に設定しておくと、電力用半導体Tの電圧降下EDがゼロであっても必要な出力電圧EMが得られず、リニアモータLMの推力及び推進速度の不足を招くおそれがある。 Here, if the power supply voltage Vbus of the driver DV2 is set to a large constant value that can correspond to the maximum thrust and the maximum propulsion speed of the linear motor LM, the capacity of the power semiconductor T must also be increased. The heat sink for heat dissipation of the power semiconductor T is also large. Conversely, if the power supply voltage Vbus is set to a small and constant value, the required output voltage EM cannot be obtained even if the voltage drop ED of the power semiconductor T is zero, and the thrust and propulsion speed of the linear motor LM are not obtained. There is a risk of shortage.
そこで、本実施形態では、必要特性演算器30が算出した現在のテーブルTBの速度SPn及び推力Fnに基づいてタップ28の切替え制御を行なうことでトランス26の所定の2次側電圧をドライバDV2に印加し、現在のテーブルTBの速度SPn及び推力Fnに適した電源電圧Vbusに変更する。
すなわち、必要特性演算器30がテーブルTBの大きな速度SPn及び推力Fnを算出すると、切替えタップ28の切替え制御によりトランス26の2次側電圧を大きな値とし、電源電圧Vbusを大きな値に変更する。また、必要特性演算器30がテーブルTBの小さな速度SPn及び推力Fnを算出すると、切替えタップ28の切替え制御によりトランス26の2次側電圧を小さな値とし、電源電圧Vbusを小さな値に変更する。
Therefore, in the present embodiment, the predetermined secondary voltage of the
That is, when the necessary
このように、本実施形態は、ドライバDV2の電源電圧Vbusを一定値とせず、現在動作点DNにおけるテーブルTBの速度SPn及び推力Fnに基づいて必要最小限の電源電圧Vbusに変更しているので、省エネルギ化を図ることができる。
また、電力用半導体Tの容量も大きくならず熱発散用のヒートシンクも小型にすることができるので、ドライバDV2の小型・軽量化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the power supply voltage Vbus of the driver DV2 is not set to a constant value, but is changed to the necessary minimum power supply voltage Vbus based on the speed SPn and thrust Fn of the table TB at the current operating point DN. Energy saving can be achieved.
Further, since the capacity of the power semiconductor T is not increased and the heat dissipation heat sink can be reduced in size, the driver DV2 can be reduced in size and weight.
さらに、図5を参照して本発明に係る第3実施形態の回路を説明する。なお、図2から図4で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態は、電源電圧用半導体TPを介してドライバDV2が電源電圧Vbusに接続されているとともに、電源電圧用半導体TPをリニア駆動により制御するアンプ34と、必要特性演算器30と、この必要特性演算器30で演算した結果に基づいてアンプ34に制御信号Suを出力する制御信号生成器36とを備えている。なお、電源電圧用半導体TPは平滑用コンデンサCOと並列に接続されている。また、制御信号生成器36とアンプ34との間には、電源電圧Vbusと制御信号Suとを比較するコンパレータ38が接続されている。
なお、本実施形態の必要特性演算器30が本発明の必要特性演算手段に相当し、制御信号生成器36が本発明の駆動制御手段に相当する。
Furthermore, a circuit according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those shown in FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
In the present embodiment, the driver DV2 is connected to the power supply voltage Vbus via the power supply voltage semiconductor TP, the
The required
次に、本実施形態の作用について説明する。
必要特性演算器30がテーブルTBの大きな速度SPn及び推力Fnを算出すると、速度SPn及び推力Fnに基づいて制御信号生成器36からアンプ34に制御信号Suが出力され、アンプ34によって増幅された信号により電源電圧用半導体TPが駆動制御されて小さな値の電圧降下が発生する。これにより、電源電圧Vbusが大きな値に変更される。また、必要特性演算器30がテーブルTBの小さな速度SPn及び推力Fnを算出すると、制御信号生成器36からアンプ34に出力した制御信号Suにより電源電圧用半導体TPが駆動制御されて大きな値の電圧降下が発生する。これにより、電源電圧Vbusが大きな値に変更される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the required
このように、本実施形態も、ドライバDV2の電源電圧Vbusを一定値とせず、必要特性演算器30が算出したテーブルTBの速度SPn及び推力Fnに基づいて必要最小限の電源電圧Vbusに変更しているので、省エネルギ化を図ることができる。
また、電源電圧用半導体TPの容量も大きくならず熱発散用のヒートシンクも小型にすることができるので、ドライバDV2の小型・軽量化を図ることができる。
As described above, this embodiment also changes the power supply voltage Vbus of the driver DV2 to the minimum necessary power supply voltage Vbus based on the speed SPn and the thrust Fn of the table TB calculated by the necessary
In addition, since the capacity of the power supply voltage semiconductor TP is not increased and the heat dissipation heat sink can be reduced in size, the driver DV2 can be reduced in size and weight.
なお、本実施形態では、アンプ34を使用して電源電圧用半導体TPをリニア駆動により制御しているが、電源電圧用半導体TPをPWM駆動により制御すると、消費電力が減少し、さらに省エネルギ化を促進することができる。
また、第2実施形態のドライバDV1、第3実施形態のドライバDV2を採用した位置決めテーブル装置2のリニアガイドLGを空気軸受で構成すると、高精度の位置決め制御を期待することができる。
In this embodiment, the power supply voltage semiconductor TP is controlled by linear drive using the
Further, if the linear guide LG of the
2 位置決めテーブル装置(精密位置決め装置)
4 ベース
6 案内レール
10 スライダ
12 固定子
14 永久磁石
16 可動子
18 電機子コイル
20 出力電流検出器
22 電力用半導体駆動変換器
26 トランス
28 タップ
30 必要特性演算器
32 制御信号生成器
34 アンプ
36 制御信号生成器
DV1,DV2 ドライバ
LG リニアガイド
LM リニアモータ
MM 磁石列
T,Uu,Ud,Vu,Vd,Wu,Wd 電力用半導体
TB テーブル
TP 電源電圧用半導体
Vbus 電源電圧
2 Positioning table device (precision positioning device)
4
Claims (7)
前記テーブルの走行状態を判断する走行状態判断手段と、
この走行状態判断手段により前記テーブルが加減速状態で走行していると判断したときに前記ドライバの前記電力用半導体をパルス幅変調で駆動し、前記走行状態判断手段により前記テーブルが一定速度で走行していると判断したときに前記電力用半導体をリニア駆動する電力用半導体駆動変更手段とを備えたことを特徴とする精密位置決め装置。 A linear guide that guides the table on the base so as to be movable in a linear direction, a linear motor that travels the table guided by the linear guide in the linear direction, and an electric power that controls drive of the linear motor A driver having a semiconductor, and the linear guide includes a guide rail fixed on the base and a slider mounted on the guide rail and mounted on the guide rail. A stator having a magnet row in which a plurality of permanent magnets having different polarities are arranged in parallel and fixed on the base, and a coreless type fixed to the table and provided with a thrust in cooperation with the magnet row In a precision positioning device as a brushless DC motor provided with a mover having an armature coil,
Traveling state determining means for determining a traveling state of the table;
When it is determined that the table is traveling in an acceleration / deceleration state by the traveling state determining means, the power semiconductor of the driver is driven by pulse width modulation, and the table is driven at a constant speed by the traveling state determining means. A precision positioning apparatus comprising: a power semiconductor drive changing unit that linearly drives the power semiconductor when it is determined that the power semiconductor is in operation.
前記ドライバの前記電力用半導体はリニア駆動で制御されているとともに、
前記リニアモータの現在の必要特性を演算する必要特性演算手段と、
この必要特性演算手段の演算値に基づいて前記ドライバの電源電圧を変更する電源電圧変更手段とを備えていることを特徴とする精密位置決め装置。 A linear guide that guides the table on the base so as to be movable in a linear direction, a linear motor that travels the table guided by the linear guide in the linear direction, and an electric power that controls drive of the linear motor A driver having a semiconductor, wherein the linear guide includes a guide rail fixed on the base and a slider mounted on the guide rail and mounted on the lower surface of the table, and the linear motor is adjacent to the guide rail. A stator having a magnet array in which a plurality of permanent magnets having different magnetic pole polarities are arranged in parallel and fixed on the base, and a coreless fixed to the table and provided with a thrust in cooperation with the magnet array In a precision positioning device as a brushless DC motor provided with a mover having a type armature coil,
The power semiconductor of the driver is controlled by linear drive,
Necessary characteristic calculating means for calculating the present required characteristic of the linear motor;
A precision positioning apparatus comprising: a power supply voltage changing means for changing a power supply voltage of the driver based on a calculated value of the necessary characteristic calculating means.
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