Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3465786B2 - Linear actuator - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3465786B2 - Linear actuator - Google Patents

Linear actuator

Info

Publication number
JP3465786B2
JP3465786B2 JP04441699A JP4441699A JP3465786B2 JP 3465786 B2 JP3465786 B2 JP 3465786B2 JP 04441699 A JP04441699 A JP 04441699A JP 4441699 A JP4441699 A JP 4441699A JP 3465786 B2 JP3465786 B2 JP 3465786B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetostrictive
slider
rail
teeth
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04441699A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000245193A (en
Inventor
裕 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP04441699A priority Critical patent/JP3465786B2/en
Publication of JP2000245193A publication Critical patent/JP2000245193A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3465786B2 publication Critical patent/JP3465786B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Stepping Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、FA(ファクトリ
ーオートメーション)分野等に用いられるリニア・アク
チュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear actuator used in FA (factory automation) field and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体部品を搬送する装置等では、スト
ッカから半導体部品を取り出すときに上下移動の動作が
行われる。上下移動の動作はリニアアクチュエータによ
って行われる。搬送装置に設けられるリニアアクチュエ
ータは小型であることが条件になっている。構成を小型
にするために、従来はリニアアクチュエータとしてエア
シリンダを用いていた。
2. Description of the Related Art In a device or the like for transporting semiconductor components, a vertical movement operation is performed when the semiconductor components are taken out from a stocker. The vertical movement operation is performed by a linear actuator. The linear actuator provided in the carrier is required to be small. Conventionally, an air cylinder has been used as a linear actuator in order to reduce the size of the structure.

【0003】図7はエアシリンダを用いたリニアアクチ
ュエータの構成例を示した図である。図7で、ピストン
1はシリンダ2に供給される圧縮空気によりA−A´方
向に上下移動を行う。例えば、シリンダ2に圧縮空気を
供給したときは、ピストン1はシリンダ2から押し出さ
れて下方へ移動し、圧縮空気の供給を停止したときは、
ピストン1はシリンダ2内にあるばね(図示せず)の復
元力によりシリンダ2内に引き込まれる。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a linear actuator using an air cylinder. In FIG. 7, the piston 1 moves up and down in the AA ′ direction by the compressed air supplied to the cylinder 2. For example, when compressed air is supplied to the cylinder 2, the piston 1 is pushed out of the cylinder 2 and moves downward, and when the compressed air supply is stopped,
The piston 1 is drawn into the cylinder 2 by the restoring force of a spring (not shown) in the cylinder 2.

【0004】空気供給手段3はシリンダ2に圧縮空気を
供給する。レール4はシリンダ2に固定されていて、上
下方向に延びている。スライダ5はレール4に移動自在
に取り付けられていて、ピストン1と連結されている。
レール4及びガイド5は、ピストン1の移動方向が上下
方向になるようにガイドするために設けられている。
The air supply means 3 supplies compressed air to the cylinder 2. The rail 4 is fixed to the cylinder 2 and extends in the vertical direction. The slider 5 is movably attached to the rail 4 and is connected to the piston 1.
The rail 4 and the guide 5 are provided to guide the piston 1 so that the moving direction of the piston 1 is the vertical direction.

【0005】吸着手段6はピストン1の下端に取り付け
られている。ピストン1が下方に移動し、吸着手段6が
ストッカ7にある部品8に押し付けられると、吸着手段
6は部品8を吸着する。吸着した状態でピストン1が上
方に移動し、部品8がストッカ7から取り出される。吸
着手段6の吸着動作は空気供給手段3の供給空気圧を利
用して行われる。
The suction means 6 is attached to the lower end of the piston 1. When the piston 1 moves downward and the suction means 6 is pressed against the component 8 in the stocker 7, the suction means 6 suctions the component 8. The piston 1 moves upward in the sucked state, and the component 8 is taken out from the stocker 7. The suction operation of the suction means 6 is performed by utilizing the supply air pressure of the air supply means 3.

【0006】しかし、図7の従来例では次の問題点があ
った。 ピストン1の上下方向の位置決めは機械的ストッパに
よって実現していた。このため、任意の位置に位置決め
ができない。 ピストン1とシリンダ2、及び、レール4とスライダ
5の部分が接触しているため、摩耗により寿命が短くな
る。
However, the conventional example of FIG. 7 has the following problems. Positioning of the piston 1 in the vertical direction was realized by a mechanical stopper. Therefore, the positioning cannot be performed at an arbitrary position. Since the piston 1 and the cylinder 2, and the rail 4 and the slider 5 are in contact with each other, wear shortens the life.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、直動ガイドに
リニアパルスモータを形成するとともに、位置センサと
して磁歪式センサを用いることによって、任意の位置に
高精度で位置決めすることができ、磁歪式センサを用い
てモータの転流制御をすることができ、しかも長寿命の
リニア・アクチュエータを実現することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by forming a linear pulse motor in a linear motion guide and using a magnetostrictive sensor as a position sensor, It can be positioned at any position with high accuracy and uses a magnetostrictive sensor.
The purpose of the present invention is to realize a linear actuator that can control the commutation of a motor with a long life.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になったリニア・アクチュエータである。
The present invention is a linear actuator having the following structure.

【0009】(1)対象物を直線運動させるリニア・ア
クチュエータにおいて、長さ方向に沿って一定ピッチで
歯が形成されたレールと、前記対象物を保持し、前記レ
ールに移動自在に取り付けられたスライダと、このスラ
イダと一体に形成されていて、レールの歯の配列方向と
同方向に沿って一定ピッチで歯が形成され、この歯と前
記レールの歯との間に磁気吸引力を生じさせてスライダ
をレールに沿って移動させるリニアパルスモータと、磁
歪材料で構成され前記レールと並行して配置された磁歪
スケール、及び、スライダに搭載された磁歪ヘッドを有
し、前記磁歪スケールの端部及び磁歪ヘッドの一方に励
振手段を他方に受信手段をそれぞれ設け、前記励振手段
により磁歪スケール内に発生させた超音波信号が受信手
段で検出されるまでに要した時間をもとにスライダの絶
対位置を検出する磁歪式センサと、指令位置と前記磁歪
式センサの検出位置の偏差をもとに前記スライダの位置
をフィードバック制御する位置制御部と、次の演算を行
い、演算値Nの小数部分に360°を掛けて前記レール
の歯とリニアパルスモータの歯の位相ずれを求める位相
ずれ検出手段と、 N=(S −S )/ΔS :レールの歯とリニアパルスモータの歯の位相を合
わせたときの磁歪式センサの検出値 :位置決め動作において得られた磁歪式センサの検
出値 ΔS:スライダがレールの歯の1ピッチ分だけ移動した
ときにおける磁歪式センサの検出値の変化量 この位相ずれ検出手段で検出した位相ずれをもとにモー
タを転流制御する転流制御部と、 を具備したことを特徴
とするリニア・アクチュエータ。
(1) In a linear actuator for linearly moving an object, a rail on which teeth are formed at a constant pitch along a length direction, the object is held, and the rail is movably attached to the rail. The slider and the slider are formed integrally with each other, and teeth are formed at a constant pitch in the same direction as the arrangement direction of the rail teeth, and a magnetic attraction force is generated between the teeth and the rail teeth. A linear pulse motor for moving a slider along a rail, a magnetostrictive scale made of a magnetostrictive material and arranged in parallel with the rail, and a magnetostrictive head mounted on the slider, and an end portion of the magnetostrictive scale. Further, an exciting means is provided on one side of the magnetostrictive head and a receiving means is provided on the other side, and the ultrasonic signal generated in the magnetostrictive scale by the exciting means is detected by the receiving means. Time and magnetostrictive sensor for detecting the absolute position of the slider on the basis of a position control section for feedback controlling a position of the slider on the basis of the deviation of the detected position of the magnetostrictive sensor and command position required for the next The calculation of
I multiply the decimal part of the calculated value N by 360 °
Phase to find the phase difference between the teeth of the motor and the teeth of the linear pulse motor
If the teeth and the linear pulse motor of the teeth of the phase rail: and displacement detecting means, N = (S n -S 0 ) / ΔS S 0
The detection value S n of the magnetostrictive sensor when it is set : The detection of the magnetostrictive sensor obtained in the positioning operation.
Output value ΔS: The slider moved by one pitch of the rail teeth.
The amount of change in the detected value of the magnetostrictive sensor at this time is based on the phase shift detected by this phase shift detection means.
And a commutation controller for controlling commutation of the actuator.

【0010】(2)前記レール及び磁歪スケールは長さ
方向を鉛直方向にとって配置されることを特徴とする
(1)記載のリニア・アクチュエータ。
(2) The linear actuator according to (1), characterized in that the rail and the magnetostrictive scale are arranged with the longitudinal direction being the vertical direction.

【0011】(3)前記磁歪式センサの検出信号を微分
してスライダの移動速度を検出する速度検出手段と、指
令速度と前記速度検出手段の検出速度の偏差をもとに前
記スライダの速度をフィードバック制御する速度制御部
と、を具備したことを特徴とする(1)記載のリニア・
アクチュエータ。
(3) A velocity detecting means for differentiating the detection signal of the magnetostrictive sensor to detect the moving velocity of the slider, and the velocity of the slider based on the difference between the command velocity and the detected velocity of the velocity detecting means. The linear control according to (1), further comprising a speed control unit for feedback control.
Actuator.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。この図は本発明にかかるリニア・アクチュエータの
機械的構成を示した図である。図1で、レール20は、
長さ方向に沿って一定ピッチで歯21が形成されてい
る。スライダ22は、対象物(図示せず)を保持し、レ
ール20に移動自在に取り付けられている。レール20
とスライダ22により直動ガイドを構成する。半導体部
品の搬送装置等にリニア・アクチュエータを使用すると
きは、レール20は長さ方向が鉛直方向になるように配
置する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. This figure is a diagram showing the mechanical structure of a linear actuator according to the present invention. In FIG. 1, the rail 20 is
The teeth 21 are formed at a constant pitch along the length direction. The slider 22 holds an object (not shown) and is movably attached to the rail 20. Rail 20
The slider 22 constitutes a linear motion guide. When a linear actuator is used in a semiconductor component transfer device or the like, the rail 20 is arranged so that the length direction thereof is the vertical direction.

【0014】リニアパルスモータ23は、スライダ22
と一体に形成されていて、歯21の配列方向と同じ方向
に沿って一定ピッチで歯24が形成され、歯21と24
の間に磁気吸引力を生じさせてスライダ22をレール2
0に沿って移動させる。歯21と歯24のピッチは等し
い。
The linear pulse motor 23 includes a slider 22.
And the teeth 24 are formed at a constant pitch along the same direction as the arrangement direction of the teeth 21.
A magnetic attraction force is generated between the slider 22 and the rail 2
Move along 0. The pitch of the teeth 21 and the teeth 24 is equal.

【0015】磁歪スケール25は、磁歪材料で構成さ
れ、レール20と並行して配置されている。磁歪ヘッド
26は、スライダ22に搭載され、磁歪スケール25内
に超音波信号を発生させ、この超音波信号が磁歪スケー
ル25の両端に到達するまでに要した時間をもとにスラ
イダ22の絶対位置を検出する。磁歪スケール25と磁
歪ヘッド26により磁歪式センサ27を構成している。
The magnetostrictive scale 25 is made of a magnetostrictive material and is arranged in parallel with the rail 20. The magnetostrictive head 26 is mounted on the slider 22, generates an ultrasonic signal in the magnetostrictive scale 25, and determines the absolute position of the slider 22 based on the time required for the ultrasonic signal to reach both ends of the magnetostrictive scale 25. To detect. The magnetostrictive scale 25 and the magnetostrictive head 26 form a magnetostrictive sensor 27.

【0016】図2は磁歪式センサの検出原理の説明図で
ある。図2で、パルス発生器261は励振コイル262
に励振パルスを印加して磁歪スケール25内にパルス信
号を発生させる。励振コイル262はスライダ22とと
もに移動する。この例ではパルス信号を発生させる場合
について説明しているが、パルス信号以外の超音波信号
を発生してもよい。
FIG. 2 is an explanatory view of the detection principle of the magnetostrictive sensor. In FIG. 2, the pulse generator 261 is an excitation coil 262.
An excitation pulse is applied to generate a pulse signal in the magnetostrictive scale 25. The excitation coil 262 moves together with the slider 22. In this example, the case where the pulse signal is generated is described, but an ultrasonic signal other than the pulse signal may be generated.

【0017】受信コイル263,264は、磁歪スケー
ル25の両端に配置され、磁歪スケール25を伝播した
パルス信号を検出する。比較増幅器265,266は、
受信コイル263,264で受信したパルス波形を整形
する。位置検出手段267は、励振コイル262でパル
ス信号を発生させてから受信コイル263,264がパ
ルス信号を検出するまでに要した時間をもとにスライダ
の絶対位置を検出する。この検出のしかたについて説明
する。
The receiving coils 263 and 264 are arranged at both ends of the magnetostrictive scale 25 and detect the pulse signal propagated through the magnetostrictive scale 25. The comparison amplifiers 265 and 266 are
The pulse waveforms received by the receiving coils 263 and 264 are shaped. The position detecting means 267 detects the absolute position of the slider based on the time required from the generation of the pulse signal by the exciting coil 262 to the detection of the pulse signal by the receiving coils 263, 264. This detection method will be described.

【0018】図3は励振パルス及び受信コイル263,
264の受信パルスの信号波形のタイムチャートであ
る。図3に示すように励振パルスを発生させてから時間
T1及びT2後に受信コイル263及び264で受信パ
ルスがそれぞれ検出される。時間T1,T2を計測す
る。
FIG. 3 shows the excitation pulse and reception coil 263.
8 is a time chart of signal waveforms of H.264 received pulses. As shown in FIG. 3, the reception pulses are detected by the reception coils 263 and 264 after the time T1 and T2 from the generation of the excitation pulse, respectively. Times T1 and T2 are measured.

【0019】磁歪ヘッド26の位置(スライダ22の位
置)から磁歪スケール25の左端及び右端までの距離を
それぞれL1及びL2とする。磁歪スケール25の全長
L=L1+L2である。距離L1,L2は次式で与えら
れる。 L1=T1・v L2=T2・v v:パルスが磁歪スケール25を伝播する速度 ここで、 P=(T1−T2)/(T1+T2) =(L1−L2)/(L1+L2) =(2L1−L)/L これにより、 L1={L(P+1)}/2 (1) T1とT2が既知なことからPも既知である。従って、
(1)式から距離L1が検出される。このようにしてス
ライダ22の位置が検出される。
Distances from the position of the magnetostrictive head 26 (position of the slider 22) to the left end and the right end of the magnetostrictive scale 25 are L1 and L2, respectively. The total length of the magnetostrictive scale 25 is L = L1 + L2. The distances L1 and L2 are given by the following equations. L1 = T1.v L2 = T2.vv: speed at which the pulse propagates through the magnetostrictive scale 25 where P = (T1-T2) / (T1 + T2) = (L1-L2) / (L1 + L2) = (2L1-L ) / L Thereby, L1 = {L (P + 1)} / 2 (1) Since T1 and T2 are known, P is also known. Therefore,
The distance L1 is detected from the equation (1). In this way, the position of the slider 22 is detected.

【0020】図4は本発明にかかるリニア・アクチュエ
ータの制御部の構成ブロック図である。図4で、A/D
変換器30はアナログ電圧の位置指令信号をデジタル信
号の位置指令信号にA/D変換(アナログ・デジタル変
換)する。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the linear actuator according to the present invention. In FIG. 4, A / D
The converter 30 performs A / D conversion (analog / digital conversion) of the analog voltage position command signal into a digital signal position command signal.

【0021】磁歪I/F部(磁歪インタフェイス部)4
0は、磁歪式センサ27と制御部を接続するインタフェ
イスで、リニアパルスモータ23の位置制御、速度制御
及び転流制御を行うための信号を生成する。速度検出手
段41は、位置検出手段267の位置検出信号を微分し
てスライダ22の移動速度を検出する。
Magnetostrictive I / F section (magnetostrictive interface section) 4
Reference numeral 0 is an interface that connects the magnetostrictive sensor 27 and the control unit, and generates a signal for performing position control, speed control, and commutation control of the linear pulse motor 23. The speed detecting means 41 differentiates the position detection signal of the position detecting means 267 to detect the moving speed of the slider 22.

【0022】位相ずれ検出手段42は、次の演算を行っ
てリニアパルスモータの歯の位相ずれを求める。 次の演算を行う。 N=(Sn−S0)/ΔS (2) S0:レールとリニアパルスモータの歯の位相を合わせ
たときの位置検出手段267の検出値 Sn:位置決め動作において得られた位置検出手段26
7の検出値 ΔS:スライダがレールの歯の1ピッチ分だけ移動した
ときにおける位置検出手段267の検出値の変化量 (2)式の演算値Nの小数部分に360°を掛けて歯
21と24の位相ずれを求める。
The phase shift detecting means 42 calculates the phase shift of the teeth of the linear pulse motor by performing the following calculation. Perform the following calculation. N = (S n −S 0 ) / ΔS (2) S 0 : Detection value S n of the position detecting means 267 when the phases of the teeth of the rail and the linear pulse motor are aligned S n : Position detecting means obtained in the positioning operation 26
Detected value ΔS of 7: Change amount of detected value of position detecting means 267 when slider moves by one pitch of tooth of rail 263 Multiplies the decimal part of the calculated value N of the formula (2) by 360 ° to obtain tooth 21. The phase shift of 24 is calculated.

【0023】減算器50はA/D変換器30が出力した
指令位置と位置検出手段267の検出位置の偏差を求め
る。位置制御部51は減算器50でとった偏差をもとに
リニアパルスモータ23を位置フィードバック制御する
ための制御信号を出力する。減算器52は位置制御部5
1の制御信号と速度検出手段41の偏差をとる。速度制
御部53は減算器52でとった偏差をもとにリニアパル
スモータ23を速度フィードバック制御するための制御
信号を出力する。
The subtractor 50 obtains the deviation between the command position output by the A / D converter 30 and the detected position of the position detecting means 267. The position control unit 51 outputs a control signal for performing position feedback control of the linear pulse motor 23 based on the deviation obtained by the subtractor 50. The subtractor 52 is the position controller 5
The deviation between the control signal 1 and the speed detecting means 41 is calculated. The speed control unit 53 outputs a control signal for speed feedback controlling the linear pulse motor 23 based on the deviation obtained by the subtractor 52.

【0024】sinテーブル54には位相ずれの量とs
in値が対応して格納されている。リニアパルスモータ
23が3相モータである場合は、位相ずれ検出手段42
から位相ずれの量が与えられると、sinテーブル54
からはsin(θ+120°)とsin(θ−120
°)の値が読み出される。θは位相ずれの量によって変
わる角度である。
The sin table 54 shows the amount of phase shift and s.
The in value is stored correspondingly. When the linear pulse motor 23 is a three-phase motor, the phase shift detection means 42
When the amount of phase shift is given from, the sin table 54
From sin (θ + 120 °) and sin (θ−120)
Value) is read. θ is an angle that changes depending on the amount of phase shift.

【0025】掛算器55,56は、速度制御部53によ
って得られた信号を入力信号、sinテーブル54から
読み出したsin(θ+120°)とsin(θ−12
0°)の値をゲイン設定信号としてIsin(θ+12
0°)とIsin(θ−120°)なる電流指令値(I
は電流振幅)を出力する。ここで、2つの指令値の位相
が120°ずれているのは、モータが3相モータである
ためである。相数が異なる場合は位相ずれは他の値にな
る。例えば、2相モータの場合は2つの指令値の位相は
180°ずれている。
The multipliers 55 and 56 are the input signals of the signals obtained by the speed control unit 53, sin (θ + 120 °) and sin (θ-12) read from the sin table 54.
The value of 0 ° is used as the gain setting signal and Isin (θ + 12)
0 °) and Isin (θ-120 °) current command value (I
Outputs the current amplitude). The phase difference between the two command values is 120 ° because the motor is a three-phase motor. When the number of phases is different, the phase shift has another value. For example, in the case of a two-phase motor, the two command values are out of phase by 180 °.

【0026】電流センサ57,58はリニアパルスモー
タ23のコイルL1,L2に流れるコイルの電流を検出
する。減算器59及び60は、Isin(θ+120
°)及びIsin(θ−120°)と電流センサ57及
び58の検出値の偏差をそれぞれとる。パルス幅変調回
路(PWM回路とする)61及び62は電流センサ57
及び58でとった偏差をもとにモータコイルの励磁電流
をフィードバック制御するためのパルス幅変調信号(P
WM信号とする)を生成して出力する。減算器63はP
WM回路61と62のPWM信号を減算する。PWM回
路64は減算器63の減算信号からPWM信号を生成す
る。駆動回路65は、ブリッジ形のインバータ回路であ
り、PWM回路61,62,64の3相のPWM信号を
もとにリニアパルスモータ23を駆動する。
The current sensors 57 and 58 detect the currents of the coils flowing through the coils L1 and L2 of the linear pulse motor 23. The subtracters 59 and 60 are Isin (θ + 120
°) and Isin (θ-120 °) and the detected values of the current sensors 57 and 58, respectively. The pulse width modulation circuits (which are PWM circuits) 61 and 62 are current sensors 57.
And a pulse width modulation signal (P) for feedback controlling the exciting current of the motor coil on the basis of the deviations taken at 58.
WM signal) is generated and output. Subtractor 63 is P
The PWM signals of the WM circuits 61 and 62 are subtracted. The PWM circuit 64 generates a PWM signal from the subtraction signal of the subtractor 63. The drive circuit 65 is a bridge-type inverter circuit, and drives the linear pulse motor 23 based on the three-phase PWM signals of the PWM circuits 61, 62, 64.

【0027】請求範囲における転流制御部は、sinテ
ーブル54、掛算器55,56、減算器59,60,6
3、PWM回路61,62,64及び駆動回路65から
なる部分である。
The commutation controller in the scope of claims includes a sin table 54, multipliers 55, 56, subtracters 59, 60, 6
3, the PWM circuit 61, 62, 64 and the drive circuit 65.

【0028】図4の回路で、歯21と24の位相ずれの
量とsin(θ+120°)とsin(θ−120°)
の値を予め対応付けてsinテーブル54に格納してお
く。スライダ22の移動に伴って位相ずれ検出手段42
の検出値(位相ずれ)が変わるのに応じて電流指令値I
sin(θ+120°)及びIsin(θ−120°)
の値を変え、転流制御を行う。
In the circuit of FIG. 4, the amount of phase shift between the teeth 21 and 24, sin (θ + 120 °) and sin (θ-120 °).
Are stored in advance in the sin table 54 in association with each other. The phase shift detecting means 42 according to the movement of the slider 22.
The current command value I corresponding to the detected value (phase shift) of
sin (θ + 120 °) and Isin (θ−120 °)
Change the value of and control commutation.

【0029】指令位置と位置検出手段267の検出位置
の偏差をもとに位置制御部51はリニアパルスモータ2
3のスライダ22の位置をフィードバック制御する。指
令速度(位置指令部51の出力)と速度検出手段41の
検出速度の偏差をもとに速度制御部53はリニアパルス
モータ23のスライダ22の移動速度をフィードバック
制御する。
Based on the deviation between the commanded position and the detected position of the position detecting means 267, the position control unit 51 determines that the linear pulse motor 2
The position of the slider 22 of No. 3 is feedback-controlled. The speed control unit 53 feedback-controls the moving speed of the slider 22 of the linear pulse motor 23 based on the difference between the command speed (output of the position command unit 51) and the speed detected by the speed detecting unit 41.

【0030】このように磁歪I/F部40は転流制御、
位置制御及び速度制御のための信号を生成し、生成した
信号を用いてリニアパルスモータ23の転流制御、位置
制御及び速度制御を行う。
As described above, the magnetostrictive I / F section 40 controls commutation,
Signals for position control and speed control are generated, and commutation control, position control, and speed control of the linear pulse motor 23 are performed using the generated signals.

【0031】図5は磁歪式センサの他の構成例を示した
図である。この磁歪式センサでは、励振コイル262は
磁歪スケール25の端部に配置され、受信コイル268
は磁歪ヘッド26に搭載されている。すなわち、励振コ
イル262が位置固定され、受信コイル268が移動す
る構成になっている。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the magnetostrictive sensor. In this magnetostrictive sensor, the exciting coil 262 is arranged at the end of the magnetostrictive scale 25, and the receiving coil 268 is provided.
Is mounted on the magnetostrictive head 26. That is, the excitation coil 262 is fixed in position, and the reception coil 268 moves.

【0032】図6は励振パルス及び受信コイル268の
受信パルスの信号波形のタイムチャートである。スライ
ダ22の位置から磁歪スケール25の左端及び右端まで
の距離をそれぞれY及びXとする。磁歪スケール25の
全長L=X+Yである。励振コイル262が励振パルス
を発生させてから、受信コイル268は時間T1=X/
v後に最初のパルスを受信し、時間T2=(X+2Y)
/v後に2番目のパルスを受信する。2番目のパルスは
磁歪スケール25の端部で反射されたパルスである。こ
こで、 P=(T1−T2)/(T1+T2) =(X/L)−1 これにより、 X=L(P+1) (3) T1とT2が既知なことからPも既知である。従って、
(3)式から距離Xが検出される。このようにしてスラ
イダ22の位置が検出される。
FIG. 6 is a time chart of signal waveforms of the excitation pulse and the reception pulse of the reception coil 268. Distances from the position of the slider 22 to the left end and the right end of the magnetostrictive scale 25 are Y and X, respectively. The total length of the magnetostrictive scale 25 is L = X + Y. After the exciting coil 262 generates the exciting pulse, the receiving coil 268 has time T1 = X /
Receive the first pulse after v, time T2 = (X + 2Y)
The second pulse is received after / v. The second pulse is the pulse reflected at the end of the magnetostrictive scale 25. Here, P = (T1-T2) / (T1 + T2) = (X / L) -1 Therefore, X = L (P + 1) (3) Since T1 and T2 are known, P is also known. Therefore,
The distance X is detected from the equation (3). In this way, the position of the slider 22 is detected.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0034】請求項1の発明によれば次の効果が得られ
る。(1) エアシリンダでは上下方向の位置決めは機械的ス
トッパで実現していたため、任意の位置に位置決めでき
ない。これに対して本発明では、直動ガイドにリニアパ
ルスモータを形成するとともに磁歪式センサを位置セン
サに用い、磁歪式センサの検出信号をもとにリニアパル
スモータを位置フィードバック制御している。これによ
って、本発明では任意の位置に高精度で位置決めをする
ことができ る。(2)エアシリンダでは、ピストンとシリンダ、及
び、レールとスライダの部分が接触部分である。これに
対して本発明では、磁歪式センサは非接触式のセンサで
あるため、接触部分は直動ガイドの部分だけである。こ
れによって、本発明では摩耗部分が少なくなり、長寿命
化を実現できる。(3)磁歪式センサの検出信号をもとに検出した歯の位
相ずれを用いてリニアパルスモータを転流制御すること
ができる。
According to the invention of claim 1, the following effects can be obtained. (1) In the air cylinder, since the vertical positioning is realized by the mechanical stopper, it cannot be positioned at an arbitrary position. On the other hand, in the present invention, the linear pulse motor is formed in the linear guide, the magnetostrictive sensor is used as the position sensor, and the linear pulse motor is position feedback controlled based on the detection signal of the magnetostrictive sensor. As a result, according to the present invention, it is possible to perform highly accurate positioning at any position. (2) In the air cylinder, the piston and the cylinder, and the rail and the slider are the contact portions. On the other hand, in the present invention, since the magnetostrictive sensor is a non-contact sensor, the contact portion is only the linear motion guide portion. As a result, in the present invention, the wear portion is reduced and the life can be extended. (3) Tooth position detected based on the detection signal of the magnetostrictive sensor
Commutation control of linear pulse motor using phase shift
You can

【0035】請求項2の発明によれば、搬送装置などに
おいて上下運動を行っていたエアシリンダの代替として
リニア・アクチュエータを用いることができる。
According to the second aspect of the present invention, a linear actuator can be used as a substitute for the air cylinder that has been vertically moved in the transfer device or the like.

【0036】請求項3の発明によれば、位置検出手段の
検出信号をもとに生成した速度検出信号を用いてリニア
パルスモータを速度フィードバック制御することができ
る。
According to the third aspect of the present invention, the linear pulse motor can be subjected to speed feedback control using the speed detection signal generated based on the detection signal of the position detecting means.

【0037】[0037]

【0038】以上説明したように本発明によれば、任意
の位置に高精度で位置決めすることができ、磁歪式セン
サを用いてモータの転流制御をすることができ、しかも
長寿命のリニア・アクチュエータを実現することがで
き、エアシリンダの代替として有用である。
As described above, according to the present invention, it is possible to position an arbitrary position with high accuracy, and the magnetostrictive sensor is used.
The motor can be used to control the commutation of the motor, and a long-life linear actuator can be realized, which is useful as an alternative to an air cylinder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】磁歪式センサの検出原理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a detection principle of a magnetostrictive sensor.

【図3】磁歪式センサの検出原理の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a detection principle of a magnetostrictive sensor.

【図4】本発明の要部構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of the present invention.

【図5】磁歪式センサの他の構成例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the magnetostrictive sensor.

【図6】図5の磁歪式センサの信号タイムチャートであ
る。
6 is a signal time chart of the magnetostrictive sensor of FIG.

【図7】リニアアクチュエータの従来例を示した図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of a linear actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 レール 21,24 歯 22 スライダ 23 リニアパルスモータ 25 磁歪スケール 26 磁歪ヘッド 262 励磁コイル 263,264 受信コイル 267 位置検出手段 41 速度検出手段 42 位相ずれ検出手段 51 位置制御部 53 速度制御部 54 sinテーブル 55,56 掛算器 59,60,63 減算器 61,62,64 PWM回路 65 駆動回路 20 rails 21, 24 teeth 22 Slider 23 Linear pulse motor 25 Magnetostrictive scale 26 Magnetostrictive head 262 Excitation coil 263, 264 receiver coil 267 Position detecting means 41 Speed detection means 42 Phase shift detection means 51 Position controller 53 Speed controller 54 sin table 55,56 Multiplier 59,60,63 Subtractor 61, 62, 64 PWM circuit 65 drive circuit

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】対象物を直線運動させるリニア・アクチュ
エータにおいて、 長さ方向に沿って一定ピッチで歯が形成されたレール
と、 前記対象物を保持し、前記レールに移動自在に取り付け
られたスライダと、このスライダと一体に形成されてい
て、レールの歯の配列方向と同方向に沿って一定ピッチ
で歯が形成され、この歯と前記レールの歯との間に磁気
吸引力を生じさせてスライダをレールに沿って移動させ
るリニアパルスモータと、 磁歪材料で構成され前記レールと並行して配置された磁
歪スケール、及び、スライダに搭載された磁歪ヘッドを
有し、前記磁歪スケールの端部及び磁歪ヘッドの一方に
励振手段を他方に受信手段をそれぞれ設け、前記励振手
段により磁歪スケール内に発生させた超音波信号が受信
手段で検出されるまでに要した時間をもとにスライダの
絶対位置を検出する磁歪式センサと、 指令位置と前記磁歪式センサの検出位置の偏差をもとに
前記スライダの位置をフィードバック制御する位置制御
部と、次の演算を行い、演算値Nの小数部分に360°を掛け
て前記レールの歯とリニアパルスモータの歯の位相ずれ
を求める位相ずれ検出手段と、 N=(S −S )/ΔS :レールの歯とリニアパルスモータの歯の位相を合
わせたときの磁歪式センサの検出値 :位置決め動作において得られた磁歪式センサの検
出値 ΔS:スライダがレールの歯の1ピッチ分だけ移動した
ときにおける磁歪式センサの検出値の変化量 この位相ずれ検出手段で検出した位相ずれをもとにモー
タを転流制御する転流制御部と、 を具備したことを特徴
とするリニア・アクチュエータ。
1. A linear actuator for linearly moving an object, a rail having teeth formed at a constant pitch along a length direction, and a slider for holding the object and movably attached to the rail. And is formed integrally with the slider, and teeth are formed at a constant pitch in the same direction as the arrangement direction of the rail teeth, and a magnetic attraction force is generated between the teeth and the rail teeth. A linear pulse motor for moving the slider along the rail, a magnetostrictive scale made of a magnetostrictive material and arranged in parallel with the rail, and a magnetostrictive head mounted on the slider, and an end portion of the magnetostrictive scale and Excitation means is provided on one side of the magnetostrictive head, and reception means is provided on the other side, until the ultrasonic wave signal generated in the magnetostriction scale by the excitation means is detected by the reception means. A magnetostrictive sensor for the detecting the absolute position of the slider on the basis of time, a position control section for feedback controlling a position of the slider on the basis of the deviation of the detected position of the magnetostrictive sensor and the command position, the next operation And multiply the decimal part of the calculated value N by 360 °
Phase shift between the teeth of the rail and the teeth of the linear pulse motor
And N = (S n −S 0 ) / ΔS S 0 : The phase of the tooth of the rail and the tooth of the linear pulse motor are combined.
The detection value S n of the magnetostrictive sensor when it is set : The detection of the magnetostrictive sensor obtained in the positioning operation.
Output value ΔS: The slider moved by one pitch of the rail teeth.
The amount of change in the detected value of the magnetostrictive sensor at this time is based on the phase shift detected by this phase shift detection means.
And a commutation controller for controlling commutation of the actuator.
【請求項2】前記レール及び磁歪スケールは長さ方向を
鉛直方向にとって配置されることを特徴とする請求項1
記載のリニア・アクチュエータ。
2. The rail and the magnetostrictive scale are arranged with the longitudinal direction being the vertical direction.
The described linear actuator.
【請求項3】前記磁歪式センサの検出信号を微分してス
ライダの移動速度を検出する速度検出手段と、 指令速度と前記速度検出手段の検出速度の偏差をもとに
前記スライダの速度をフィードバック制御する速度制御
部と、を具備したことを特徴とする請求項1記載のリニ
ア・アクチュエータ。
3. A speed detecting means for differentiating a detection signal of the magnetostrictive sensor to detect a moving speed of a slider, and a speed of the slider is fed back based on a deviation between a command speed and a detected speed of the speed detecting means. The linear actuator according to claim 1, further comprising a speed control unit for controlling.
JP04441699A 1999-02-23 1999-02-23 Linear actuator Expired - Fee Related JP3465786B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04441699A JP3465786B2 (en) 1999-02-23 1999-02-23 Linear actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04441699A JP3465786B2 (en) 1999-02-23 1999-02-23 Linear actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000245193A JP2000245193A (en) 2000-09-08
JP3465786B2 true JP3465786B2 (en) 2003-11-10

Family

ID=12690906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04441699A Expired - Fee Related JP3465786B2 (en) 1999-02-23 1999-02-23 Linear actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3465786B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075143A (en) * 2001-09-07 2003-03-12 Yokogawa Electric Corp Position detecting device and positioning device
KR100778063B1 (en) * 2006-04-19 2007-11-21 (주)원에스티 Linear guide and linear motor with encoder
WO2009149728A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Festo Ag & Co. Kg Direct linear drive, drive device and actuating device
WO2022003833A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 三菱電機株式会社 Positioning control device and machine learning device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000245193A (en) 2000-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2007063693A1 (en) Wireless actuator
TWI538381B (en) Discrete configuration linear motor system
KR102164594B1 (en) Linear motor and controlling system of the same
CN101978594B (en) Servo motor position control device
JP2011010533A (en) Motor control device and motor control system
JP6840984B2 (en) Linear motor system, mobile system, and method of estimating electrical angle
US5023528A (en) Method of three-phase winding motor control of rotary motor-driven linear actuators, linear motor-actuated carriages, and similar systems, and apparatus for practicing the same
JP3465786B2 (en) Linear actuator
JP2000512478A (en) Motor control device and control method
TW200509504A (en) In-vacuum drive device, and substrate transporting equipment using the same
US6671637B2 (en) Thrust ripple measuring apparatus and method in linear motor
JP2010098894A (en) Drive system of linear motor
CN112548598B (en) Mode switching rigid-flexible coupling motion platform and control method
JP4196537B2 (en) Linear servo actuator
Ferreira et al. Dynamic modeling and control of a conveyance microrobotic system using active friction drive
JPH11340273A (en) Bonding tool support mechanism of bonding apparatus and method of controlling vertical movement of bonding tool
KR101564960B1 (en) System of controlling linear actuator
JP4167031B2 (en) Driving mechanism control device and surface texture measuring device
JP6711536B2 (en) External force detection method
Ferreira Optimized friction drive controller for a multi-DOF ultrasonic nanopositioner
JP6269712B2 (en) Motor control device, control method, and program
US20250233531A1 (en) Driving apparatus for vibration-type actuator, and driving method thereof
JP6596378B2 (en) Power converter
JP3068651B2 (en) Motor control device
JP4636034B2 (en) Control device for movable table and movable table device including the same

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070829

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100829

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees