(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行台上を水平直線軸方向に移動する移動体と、  前記移動体と前記移動体に載置される積載物および付属装置とを含む前記移動体とともに移動する可動物体全体の重心を通る鉛直方向の直線上に力点が位置するように前記移動体の下側に配設され所望の移動方向に所要の推力を出力して前記移動体を移動させる第１のリニアモータと、常に前記直線上に力点が位置するように前記走行台と前記第１のリニアモータとを挟んで前記移動体と対向する位置に配設され前記水平直線軸に沿って前記移動方向とは反対方向に所定の推力を出力して前記移動体を含む前記移動体とともに移動する前記可動物体全体の姿勢を維持する第２のリニアモータと、前記可動物体全体の重心から前記第２のリニアモータの力点までの距離に対する前記可動物体全体の重心から前記第１のリニアモータの力点までの距離の比に前記第１のリニアモータの推力を乗じて得られる前記反対方向の所定の推力が前記第２のリニアモータから出力されるように前記第２のリニアモータに駆動電流を供給する制御装置と、を含んでなる移動装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１のリニアモータの力点から前記第２のリニアモータの力点までの距離に対する前記可動物体全体の重心から前記第２のリニアモータの力点までの距離の比に前記第２のリニアモータの推力が作用しないこと前提とする前記可動物体全体を設定加速度で移動させるために要求される推力を乗じて得られる前記移動方向の所要の推力が前記第１のリニアモータから出力されるように前記第１のリニアモータに駆動電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
【請求項３】
走行台上を水平直線軸方向に移動する移動体と前記移動体に載置される積載物および付属装置とを含んでなり所定の質量を有する移動体全体と、前記移動体全体の重心を通る鉛直方向の直線上に力点が位置するように前記移動体の下側に配設され所望の移動方向に所要の推力を出力して前記移動体を移動させるリニアモータと、前記直線上に重心が位置するように前記走行台と前記リニアモータとを挟んで前記移動体と対向する位置に着脱自在に配設されるバランス体であって前記力点から前記バランス体の重心までの距離に対する前記力点から前記移動体全体の重心までの距離の比に前記移動体全体の質量を乗じて求められる質量に調整されることを特徴とする前記移動体に吊り下げられるように取り付けられるバランス体と、前記移動体全体と前記バランス体とを合わせた可動物体全体の総質量に設定加速度を乗じて得られる所要の推力が前記リニアモータから出力されるように前記リニアモータに駆動電流を供給する制御装置と、を含んでなる移動装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記力点から前記バランス体の重心までの距離に対する前記移動体全体の重心から前記バランス体の重心までの距離の比に前記移動体全体を設定加速度で移動させるために要求される推力を乗じて得られる前記可動物体全体を前記設定加速度で移動させるために要求される前記移動方向の所要の推力が前記リニアモータから出力されるように前記リニアモータに駆動電流を供給することを特徴とする請求項３に記載の移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置に設けられ水平直線軸方向に移動する移動体を有する移動装置に関する。特に、移動体を駆動するアクチュエータがリニアモータであるリニアモータ駆動方式の移動装置であって、姿勢を維持するように移動体を移動制御する移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送装置、加工機械、検査装置、測定装置のような水平直線軸方向に沿って往復移動する移動体を有する移動装置を備える機械装置では、駆動装置として電動アクチュエータまたは油圧アクチュエータが広く使用されている。電動アクチュエータは、油圧アクチュエータに比べて制御性に優れるため、精密機械装置を中心に多くの機械装置の移動装置で採用されている。駆動装置に適用される電動アクチュエータは、主に回転型モータとリニアモータである。
【０００３】
移動体の移動を案内する案内装置では、案内軌道の案内面に製造上の避けることができない限界精度が原因で生じる僅かな波状のうねりが存在する。案内面のうねりによる位置誤差が移動体の位置精度に影響を与えるので、限界精度を超える位置精度を得ることが困難である。リニアモータ駆動方式の移動装置は、回転運動を直線運動に伝達するための伝達装置が不要であるためバックラッシュとばね要素がなく、回転型モータ駆動方式の移動装置に比べて速度性能と応答性能に優れるが、伝達装置がないために案内面のうねりによる位置誤差が直接移動体の位置精度に影響を及ぼす。
【０００４】
そこで、高い位置精度が要求されるリニアモータ駆動方式による移動装置を備える精密機械装置では、案内装置の軸受として圧縮空気または加圧油のような加圧流体を軸受とする流体軸受が広く採用されている。流体軸受は、軸受である加圧流体が自由度を有するので、案内面のうねりによる位置誤差が流体によって移動体に直接影響を及ぼさず、移動体は、おおよそ流体軸受の受面の平均値に従い案内される。また、流体軸受は、案内体と案内軌道との間に生じる摩擦抵抗を低減する。したがって、高加速度で高応答に移動体を移動させることができながら、より高い位置精度を得ることができる。
【０００５】
その反面、流体軸受は、その自由度のために移動体の移動方向である水平直線軸方向に対して垂直方向および移動体を含む移動体とともに移動する可動物体全体の重心廻りにおける回転方向における剛性が相当低い。そのため、移動体が水平直線軸方向に高加速度で加速して移動しようとするときに、図６の矢印に示されるように、水平直線軸方向に対して垂直方向および可動物体全体の重心廻りの回転方向に移動体の姿勢が偏向し、あるいは移動体が揺動する。その結果、安定した搬送物品の搬送作業に障害を及ぼし、もしくは加工精度、検査精度、測定精度を低下させる。
【０００６】
このような移動体の姿勢の変動は、リニアガイドのような玉軸受を有する案内装置でも発生するが、流体軸受は特に剛性が低いので、それだけ小さい加速度で移動体の姿勢が偏向しやすく、また、姿勢の変動の程度が一層大きくなりがちである。ただし、可動物体全体の重心において移動方向である水平直線軸方向に対して正確に力が加わるように移動体を移動させることができるならば、移動体の姿勢を維持して真直ぐに移動体を移動させることができる。移動体の姿勢に変動を生じさせずに移動体を移動させる方法として、例えば、特許文献１または特許文献２に示される移動体の移動制御方法が参考にされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４８１５４０号公報
【特許文献２】特許第３４７０７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、移動体および移動体に載置される搬送物品、被加工物、被検体、被測定物のような積載物の大きさと質量ないしは形状によって可動物体全体の重心が異なるので、機械装置によっては駆動装置の推力が発生する力点を可動物体全体の重心付近に位置させることが設計上困難である場合がある。また、機械装置によっては作業毎に積載物の大きさが著しく異なり、駆動装置の力点を可動物体全体の重心の位置付近に常に位置させておくということができないことがある。
【０００９】
加えて、同一の移動体を有する移動装置であっても、機械装置に要求される仕様に対応して移動体に異なる付属装置が設けられることがあるため、同型の機械装置でありながら可動物体全体の質量と重心がまちまちになることが多い。また、特定の機械装置に対応するように固有の可動物体全体に対して正確に推力が加わるように設計されている移動装置は、機械装置の構造上の制約によって構成が限定され、他の機械装置に適用される可能性が僅かである。そのため、移動装置が汎用性に欠き、移動装置を機械装置毎に設計製作することが要求される。
【００１０】
移動体を小さい加速度でゆっくりと加速するように移動させ、推力および推力の変化度を小さく抑えることによって、移動体の姿勢を偏向させたり、揺動させたりしないようにすることが可能である。しかしながら、移動体の移動速度が犠牲になり、リニアモータ駆動方式の移動装置が有する高速性能と高応答性能を生かすことができず、搬送、加工、検査、あるいは測定のような作業に相当の時間を要することで作業効率を低下させる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、リニアモータ駆動方式の移動装置であって、移動体を含む移動体とともに移動する可動物体全体の姿勢を維持することができ、汎用性により優れる新規な機械装置の移動装置を提供することを目的とする。本発明の移動装置における利点は、実施の形態の説明においてその都度説明される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の移動装置は、目的を達成するために、走行台（２０）上を水平直線軸方向（Ｘ）に移動する移動体（１０Ａ）と、移動体（１０Ａ）と前記移動体に載置される積載物および付属装置とを含む移動体（１０Ａ）とともに移動する可動物体全体（１０）の重心（Ｇｗ）を通る鉛直方向の直線（Ｚ）上に力点（Ｐｍ）が位置するように移動体（１０Ａ）の下側に配設され所望の移動方向に所要の推力（Ｆｗ）を出力して移動体（１０Ａ）を移動させる第１のリニアモータ（４０）と、常に直線（Ｚ）上に力点（Ｐｓ）が位置するように走行台（２０）と第１のリニアモータ（４０）とを挟んで移動体（１０Ａ）と対向する位置に配設され水平直線軸に沿って移動方向とは反対方向に所定の推力（Ｆｓ）を出力して移動体（１０Ａ）を含む移動体（１０Ａ）とともに移動する可動物体全体（１０）の姿勢を維持する第２のリニアモータ（５０）と、可動物体全体（１０）の重心（Ｇｗ）から第２のリニアモータ（５０）の力点（Ｐｓ）までの距離（Ｌｓ）に対する可動物体全体（１０）の重心（Ｇｗ）から第１のリニアモータ（４０）の力点（Ｐｍ）までの距離（Ｌｗ）の比に第１のリニアモータ（４０）の推力（Ｆｗ）を乗じて得られる反対方向の所定の推力（Ｆｓ）が第２のリニアモータ（５０）から出力されるように第２のリニアモータ（５０）に駆動電流を供給する制御装置（３）と、を含んでなるようにされる。
【００１３】
特に、制御装置（３）が、第１のリニアモータ（４０）の力点（Ｐｍ）から第２のリニアモータ（５０）の力点（Ｐｓ）までの距離（Ｌｓ−Ｌｗ）に対する可動物体全体（１０）の重心（Ｇｗ）から第２のリニアモータ（５０）の力点（Ｐｓ）までの距離（Ｌｓ）の比に第２のリニアモータ（５０）の推力（Ｆｓ）が作用しないこと前提とする可動物体全体（１０）を設定加速度（Ａ）で移動させるために要求される推力（Ｆｍ）を乗じて得られる移動方向の所要の推力（Ｆｗ）が第１のリニアモータ（４０）から出力されるように第１のリニアモータ（４０）に駆動電流を供給するようにされる。
【００１４】
本発明の別の移動装置は、走行台（２０）上を水平直線軸方向（Ｘ）に移動する移動体（１０Ａ）と移動体（１０Ａ）に載置される積載物および付属装置とを含んでなり所定の質量（Ｍｍ）を有する移動体全体（７０）と、移動体全体（７０）の重心（Ｇｍ）を通る鉛直方向の直線（Ｚ）上に力点（Ｐｍ）が位置するように移動体（１０Ａ）の下側に配設され所望の移動方向に所要の推力（Ｐｍ）を出力して移動体（１０Ａ）を移動させるリニアモータ（４０）と、直線（Ｚ）上に重心（Ｇｓ）が位置するように走行台（２０）とリニアモータ（４０）とを挟んで移動体（１０Ａ）と対向する位置に着脱自在に配設されるバランス体（６０）であって力点（Ｐｍ）からバランス体（６０）の重心（Ｇｓ）までの距離（Ｌｓ−Ｌｍ）に対する力点（Ｐｍ）から移動体全体（７０）の重心（Ｇｍ）までの距離（Ｌｍ）の比に移動体全体（７０）の質量（Ｍｍ）を乗じて求められる質量（Ｍｓ）に調整されることを特徴として移動体（１０Ａ）に吊り下げられるように取り付けられるバランス体（６０）と、移動体全体（７０）とバランス体（６０）とを合わせた可動物体全体（１０）の総質量（Ｍｗ）に設定加速度（Ａ）を乗じて得られる所要の推力（Ｆｗ）がリニアモータ（４０）から出力されるようにリニアモータ（４０）に駆動電流を供給する制御装置（３）と、を含んでなるようにされる。
【００１５】
特に、制御装置（３）が、力点（Ｐｍ）からバランス体（６０）の重心（Ｇｓ）までの距離（Ｌｓ−Ｌｍ）に対する移動体全体（７０）の重心（Ｇｍ）からバランス体（６０）の重心（Ｇｍ）までの距離（Ｌｓ）の比に移動体全体（７０）を設定加速度（Ａ）で移動させるために要求される推力（Ｆｍ）を乗じて得られる可動物体全体（１０）を設定加速度（Ａ）で移動させるために要求される移動方向の所要の推力（Ｆｗ）がリニアモータ（４０）から出力されるようにリニアモータ（４０）に駆動電流を供給するようにされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の移動装置は、移動体の下側に移動用のリニアモータが配設され、移動用のリニアモータを挟んで移動体と対向する位置に姿勢維持用のリニアモータを追加して設けて、姿勢維持用のリニアモータに可動物体全体の重心廻りに作用するモーメント力がゼロになるような所望の移動方向とは反対方向の推力を発生させるようにするので、移動方向に対して垂直方向および可動物体全体の重心を中心とする回転方向に移動体の姿勢が偏向したり、移動体が揺動したりしない。
【００１７】
本発明の別の移動装置は、移動体の下側に移動用のリニアモータが配設され、リニアモータを挟んで移動体と対向する位置に移動体と移動体に載置される積載物および付属装置とを含む移動体全体と姿勢維持用のバランス体とを合わせた可動物体全体の総質量が可動物体全体の重心においてリニアモータの推力が正確に加わる質量になるように質量を調整してバランス体を追加して設けるので、移動体の移動方向に対して垂直方向および可動物体全体の重心を中心とする回転方向に移動体の姿勢が偏向したり、移動体が揺動したりしない。
【００１８】
そのため、剛性が低い軸受、とりわけ流体軸受を含む案内装置を有する移動装置において、機械装置の構造上の制約に柔軟に対応して姿勢維持用のリニアモータを追加して設ける、または質量を調整してバランス体を設けるだけで移動体の姿勢を維持させることができ、移動体を高加速度で高応答に移動させることができる利点を失うことがなく、より高い位置精度を得ることができる。その結果、高速性能と高応答性能を有する移動装置の設計を容易にするとともに汎用性をより高くすることができ、移動装置の生産性と経済性を向上させる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の移動装置における全体構成の概容を模式的に側面図および正面図である。
【図２】本発明の移動装置における制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の移動装置における制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の移動装置における制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の別の実施の形態の移動装置における全体構成の概容を模式的に側面図および正面図である。
【図６】従来の移動装置における姿勢の偏向を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、搬送装置の移動装置の概容を模式的に示す。図１に示される実施の形態の搬送装置は、ワークステーションから加工品を搭載して別のワークステーションに搬送する装置の例である。図２は、図１に示される駆動装置のリニアモータを駆動制御する制御装置の構成を示す。以下、図１および図２を用いて本発明の移動装置の構成を説明する。
【００２１】
移動装置は、移動装置本体１と、駆動装置２と、制御装置３とでなる。移動装置本体１は、移動体１０Ａを含む移動体１０Ａとともに移動する可動物体全体１０と、移動体１０Ａを水平直線軸方向Ｘに移動可能に搭載する走行台２０と、移動体１０Ａを案内する案内装置３０と、を含んでなる。駆動装置２は、所望の移動方向に所要の推力Ｆｗを出力して移動体１０Ａを移動させるための第１のリニアモータ４０と所望の移動方向とは反対の方向に推力Ｆｓを出力して移動体１０Ａの姿勢を維持するための第２のリニアモータ５０とを有する。
【００２２】
本発明でいう可動物体全体１０とは、積載物を含んで移動体１０Ａと移動体１０Ａとともに移動する部材とを合わせた水平直線軸方向Ｘに沿って往復移動する物体の全体を示す。具体的に、図１に示される移動装置では、可動物体全体１０は、移動体１０Ａとフレーム１０Ｂと取付ブロック１０Ｃとを含む。また、駆動装置２の第１のリニアモータ４０と第２のリニアモータ５０の可動部位は、可動物体全体１０に含まれる。なお、特段の記載がない限り、移動体１０Ａに載置される積載物と移動体１０Ａに取り付けられることがある付属装置とを含んで移動体１０Ａという。
【００２３】
移動体１０Ａは、走行台２０上を水平直線軸方向Ｘに往復移動する。移動体１０Ａは、フレーム１０Ｂの上側部位に取付固定される。移動体１０Ａは、第１のリニアモータ４０によって水平直線軸方向Ｘに沿って所望の移動方向に移動される。移動体１０Ａの移動にともなって移動体１０Ａに載置される積載物も移動する。フレーム１０Ｂは、走行台２０に跨って移動可能に設置される。移動体１０Ａは、例えば、搬送装置の台車、加工機械のテーブル、検査装置または測定装置のステージである。
【００２４】
走行台２０は、移動体１０Ａを往復移動可能に搭載する基台である。実施の形態の移動装置における走行台２０は、下側部位に駆動装置２の第１のリニアモータ４０と第２のリニアモータ５０の固定子を取付配置できる構造の基台である。走行台２０は、床面に垂直に立設される複数の図示しない支柱に支持されるように支柱間に水平に張架される。または、走行台２０は、図示しない腕材によって天井から吊り下げられるように水平に懸架されることができる。
【００２５】
案内装置３０は、移動体１０Ａの下側に設けられる案内体３０Ａと、移動体１０Ａの走行経路を規定する案内軌道３０Ｂと、案内体３０Ａと案内軌道３０Ｂとの間に介在するように案内体３０Ａに収容される軸受３０Ｃと、でなる。案内体３０Ａと案内軌道３０Ｂは、移動体１０Ａが安定して移動するために必要な範囲で複数設けられる。実施の形態の移動装置では、１本の案内軌道３０Ｂに対して２個の案内体３０Ａで受けるようにされ、１２個の案内体３０Ａと６本の案内軌道３０Ｂとが設けられている。
【００２６】
案内体３０Ａは、軸受３０Ｃを介在させて案内軌道３０Ｂに対して摺動するガイドブロックである。実施の形態の移動装置における案内体３０Ａは、フレーム１０Ｂを介在させて移動体１０Ａに間接的に設けられる。また、案内体３０Ａは、軸受３０Ｃを介在させて走行台２０に敷設される案内軌道３０Ｂを間接的に受けるように設けられる。そのため、移動体１０Ａが移動すると案内体３０Ａが一体的に移動して移動体１０Ａが案内軌道３０Ｂに従って水平直線軸方向Ｘに沿って移動する。
【００２７】
案内軌道３０Ｂは、ガイドレールである。少なくとも２本の案内軌道３０Ｂが走行台２０の上面に移動体１０Ａの移動方向である水平直線軸方向Ｘに沿って平行に敷設される。実施の形態の移動装置では、複数の案内軌道３０Ｂが水平直線軸方向Ｘに沿って平行に走行台２０の上面と側面と下面とに設けられている。
【００２８】
軸受３０Ｃは、圧縮空気または加圧油のような加圧流体を軸受とする流体軸受であって、具体的には、空気静圧軸受である。空気静圧軸受は、すでに知られている構成を採用することができ、詳細な説明は省略される。圧縮空気は、例えば、案内体３０Ａから案内体３０Ａと案内軌道３０Ｂとの間隙に供給される。軸受３０Ｃは、案内軌道３０Ｂの案内面を受けて案内体３０Ａが案内軌道３０Ｂに沿って実質的に摺動するように支持する。軸受３０Ｃは、圧縮空気が自由度を有するため、案内軌道３０Ｂの案内面のうねりによる位置誤差の影響を移動体１０Ａに及ぼさない。
【００２９】
第１のリニアモータ４０は、所望の移動方向に所要の推力Ｆｗを出力して移動体１０Ａを水平直線軸方向Ｘに沿って所望の移動方向に移動させる主たる移動用の電動アクチュエータである。第１のリニアモータ４０は、推力Ｆｗを発生する力点Ｐｍが可動物体全体１０の重心Ｇｗを通る鉛直方向の直線上に常に位置するように移動体１０Ａの下側に配設される。実施の形態の移動装置では、第１のリニアモータ４０は、走行台２０を挟んで移動体１０Ａと対向するように走行台２０の下側に配設される。
【００３０】
第１のリニアモータ４０の移動子である一次側励磁コイルは、フレーム１０Ｂの下側部位に一体的に設けられる取付ブロック１０Ｃに取付固定される。一次側励磁コイルは、第１のリニアモータ４０の固定子である二次側永久磁石に所定の間隙をもって位置するように一対の永久磁石の間に挿設される。二次側永久磁石は、移動体１０Ａの水平直線軸方向Ｘにおける中心軸線に対して平行に配列されるように走行台２０の下側に取付固定される。
【００３１】
第２のリニアモータ５０は、所望の移動方向とは反対方向に所定の推力Ｆｓを出力して移動体１０Ａの姿勢を維持させる補助たる姿勢維持用の電動アクチュエータである。第２のリニアモータ５０は、所定の推力Ｆｓが発生する力点Ｐｓが可動物体全体１０の重心Ｇｗと第１のリニアモータ４０の力点Ｐｍとを通る鉛直方向の直線Ｚ上に常に位置するように走行台２０と第１のリニアモータ４０を挟んで移動体１０Ａと対向する位置に配設される。
【００３２】
第２のリニアモータ５０の移動子である一次側励磁コイルは、第１のリニアモータ４０の移動子よりも下側に配置されるように取付ブロック１０Ｃに取付固定される。一次側励磁コイルは、第２のリニアモータ５０の固定子である二次側永久磁石に所定の間隙をもって位置するように一対の永久磁石の間に挿設される。第２のリニアモータ５０の固定子である二次側永久磁石は、移動体１０Ａの水平直線軸方向Ｘにおける中心軸線に対して平行で第１のリニアモータ４０の固定子である永久磁石の下側に配列されるように走行台２０の下側に取付固定される。
【００３３】
制御装置３は、指令装置４とモータ制御装置５とを含んでなる。モータ制御装置５は、駆動制御ユニット６と駆動出力ユニット７とでなる。駆動制御ユニット６は、指令演算器６Ａと、位置補償器６Ｂと、速度補償器６Ｃとを含んでなる。駆動出力ユニット７は、電流補償器７Ａと、パワーアンプ７Ｂと、協調推力調整器７Ｃと、電流補償器７Ｄと、パワーアンプ７Ｅとを含んでなる。
【００３４】
指令装置４は、設定速度に従う単位時間毎の移動量に基づく位置と設定加速度のデータまたは所定位置に対して設定速度と設定加速度に従う単位時間毎の速度のデータを出力する手段である。以下、指令装置４からモータ制御装置５に出力されるデータを移動指令と総称する。指令装置４は、操作パネルを含んでなり、モータ制御装置５を通して操作者と駆動装置２との間を結ぶインターフェースの役割を有する。指令装置４は、加工機械または測定装置の数値制御装置に相当する。
【００３５】
指令装置４は、操作者が操作パネルを操作して直接与える命令または操作パネルに設けられる入力装置から与えられる移動プログラムに従う命令に基づいて移動指令を出力する。移動プログラムは、制御装置３の固有のフォーマットで予め作成される。指令装置４は、現在位置情報を含む機械装置の稼動情報をランプで通報し、あるいは操作パネルに並設される表示装置の液晶ディスプレイ画面上に表示させる。
【００３６】
モータ制御装置５は、移動用の第１のリニアモータ４０と姿勢制御用の第２のリニアモータ５０を制御する手段である。駆動制御ユニット６は、中央演算処理装置（CPU, Central Processing Unit）を備えたマイクロコンピュータを有し、移動指令と現在位置とに基づく実指令値を出力する手段である。駆動出力ユニット７は、モータを駆動する電力を供給する手段である。駆動出力ユニット７は、複数のパワートランジスタでなるオペアンプと電流センサとを含んでなるパワーアンプを有し、インバータ制御で第１のリニアモータ４０と第２のリニアモータ５０に駆動電流を供給する。
【００３７】
位置検出器８は、リニアエンコーダである。実施の形態における位置検出器８は、走行台２０に設置されているスケールを読み取った移動体１０Ａに設けられる光センサ８１の出力信号を解析して位置データを出力するリニアスケールである。位置検出器８は、例えば、磁気センサで位置を検出するマグネスケールあるいはホール素子のような磁力センサを利用した位置検出器を適用することができる。速度検出器９は、位置検出器８から単位時間毎の位置を入力して速度を計算し、速度データを出力する。モータ制御装置５は、位置検出器８と速度検出器９を駆動制御ユニット６の外に設置できる。
【００３８】
駆動制御ユニット６は、バッファを通して指令装置４から出力される移動指令を指令演算器６Ａに入力する。指令演算器６Ａは、移動指令に基づいて速度および加速度ないしは加加速度とを考慮した単位時間毎の目標位置を演算して出力する。単位時間は、基本的にモータ制御装置５の演算処理速度に依存して決められている。移動体１０Ａの位置決め制御において予め所定の補正が要求されている場合は、指令演算器６Ａは、補正された単位時間毎の目標位置を出力する。
【００３９】
位置補償器６Ｂは、指令演算器６Ａから出力される目標位置と位置検出器８から出力される現在位置との偏差に所定の位置ゲインを付与した目標速度を出力する。位置補償器６Ｂは、駆動制御ユニット６に入力される移動指令に対して位置の補正が与えられるときは、補正された目標位置を入力して目標速度を出力する。
【００４０】
速度補償器６Ｃは、位置補償器６Ｂから出力される目標速度と速度検出器９から出力される現在速度との偏差に所定の速度ゲインを付与した目標電流を得る。また、速度補償器６Ｃは、目標電流に移動指令に従う推力Ｆｍに対する実際に設定速度と設定加速度で可動物体全体１０を所望の移動方向に移動させるために第１のリニアモータ４０に要求される推力Ｆｗの比率を乗じた補正された目標電流を出力する。位置ゲインと速度ゲインおよび推力Ｆｍに対する推力Ｆｗの比率は、指令装置４を通して変更することができる。
【００４１】
駆動出力ユニット７は、駆動制御ユニット６から出力される目標電流を電流補償器７Ａに入力する。電流補償器７Ａは、目標電流と電流センサで検出されるパワーアンプ８Ｂの出力電流とから電流指令に相応する制御電圧信号を出力する。パワーアンプ８Ｂは、電流補償器７Ａから出力される電流指令を増幅して電流指令に従う推力Ｆｗを発生する駆動電流を移動制御用の第１のリニアモータ４０に供給する。
【００４２】
駆動出力ユニット７は、駆動制御ユニット６から出力される目標電流を協調推力調整器７Ｃに入力する。協調推力調整器７Ｃは、速度補償器６Ｃから入力した目標電流に対して第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗに対する第２のリニアモータ５０の推力Ｆｓの比率を乗じて第１のリニアモータ４０と第２のリニアモータ５０とが駆動しているときに可動物体全体１０が設定加速度で移動する推力Ｆｓに相応する電流指令を出力する。推力Ｆｗに対する推力Ｆｓの比率は、指令装置４を通して変更することができる。
【００４３】
移動体１０Ａの姿勢を維持するために所望の移動方向とは反対方向に発生させるべき第２のリニアモータ５０の推力Ｆｓは、数１に示されるように、可動物体全体１０の重心Ｇｗから第２のリニアモータの力点Ｐｓまでの距離Ｌｓに対する可動物体全体１０の重心Ｇｗから第１のリニアモータ４０の力点Ｐｍまでの距離Ｌｗの比に第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗを乗じて求めることができる。ただし、符号は方向を示す。
【００４４】
[数１]
Fs=Fw*Lw/Ls
【００４５】
したがって、協調推力調整器７Ｃから数１で求められる推力Ｆｓに相応する電流指令が出力される。走行台２０に搭載される移動体１０Ａに対向するように移動用の第１のリニアモータ４０と姿勢維持用の第２のリニアモータ５０とが層状に配置されている構造の移動装置の場合、第２のリニアモータ５０が所望の移動方向とは反対方向に数１で表わされる推力Ｆｓを出力したとき、数２に示されるように、可動物体全体１０の重心Ｇｗ廻りに作用するモーメント力がゼロになる。その結果、移動体１０Ａの姿勢が偏向したり、移動体１０Ａが揺動したりしない。
【００４６】
[数２]
Fw*Lw−Fs*Ls=0
【００４７】
このとき、第１のリニアモータ４０が力点Ｐｍにおいて推力Ｆｗを発生させて移動体１０Ａを所望の移動方向に移動させようとする間に第２のリニアモータ５０が力点Ｐｓにおいて推力Ｆｓで所望の移動方向とは反対方向に移動体１０Ａを引き戻そうとするが、第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗが第２のリニアモータの推力Ｆｓよりも大きいために第２のリニアモータ５０が引かれながら移動体１０Ａが所望の移動方向に移動指令に従う推力Ｆｍに相当する力で移動し、その結果、可動物体全体１０の重心Ｇｗ廻りに釣り合って姿勢が維持されているような状態である。
【００４８】
協調推力調整器７Ｃからは、姿勢を維持するために必要な適正推力Ｆｓに相応する目標電流が出力されている。電流補償器７Ｄは、協調推力調整器７Ｃから出力される目標電流と電流センサで検出されるパワーアンプ７Ｅの出力電流とから電流指令に相応する制御電圧信号を出力する。パワーアンプ７Ｅは、電流補償器７Ｄから出力される電流指令を増幅して電流指令に従う推力Ｆｓを発生する駆動電流を姿勢維持用の第２のリニアモータ５０に供給する。
【００４９】
実施の形態における駆動出力ユニット７は、電流補償器７Ａと推力調整器７Ｃおよび電流補償器７Ｄとを含んでいるが、それぞれ駆動制御ユニット６側に設けることができる。また、駆動出力ユニット７は、過負荷または部品の異常に起因する過電流と過熱または電源異常から駆動出力ユニット７を保護して破損を防止する異常検出装置と保護回路を備えるが、図示および詳細な説明を省略する。
【００５０】
ここで、実施の形態の移動装置における制御装置３では、操作者は、第２のリニアモータ５０の存在を意識することなく、第１のリニアモータ４０だけで移動体１０Ａを設定速度と設定加速度で移動させる命令を制御装置３に与えるようにされているから、指令装置４は、第２のリニアモータ５０の推力Ｆｓが作用しないこと前提とする可動物体全体１０を設定加速度で移動させるために要求される推力Ｆｍに相当する移動指令を出力している。
【００５１】
そのため、移動指令に従う推力Ｆｍでは、第２のリニアモータ５０が所望の移動方向とは反対方向に推力Ｆｓを出力したときに移動体１０Ａを含む可動物体全体１０を所望の移動方向に設定速度と設定加速度で移動させるために第１のリニアモータ４０に要求される推力Ｆｗに対して推力が不足する。移動指令に従う推力Ｆｍと移動方向とは反対の方向に作用する推力Ｆｓとが釣り合っているとすると、移動指令に従う推力Ｆｍは、数３で表わされる。
【００５２】
【数３】
0005634059.tif 000002
【００５３】
したがって、第２のリニアモータ５０が推力Ｆｓを出力するときに移動体１０Ａを設定加速度で移動させるために第１のリニアモータ４０に要求される推力Ｆｗは、数４に示されるように、移動指令に従う推力Ｆｍに正比例する。そこで、推力Ｆｗは、第１のリニアモータ４０の力点Ｐｍから第２のリニアモータ５０の力点Ｐｓまでの距離Ｌｓ−Ｌｗに対する可動物体全体１０の重心Ｇｗから第２のリニアモータ５０の力点Ｐｓまでの距離Ｌｓの比に第２のリニアモータ５０の推力Ｆｓが作用しないこと前提とする可動物体全体１０を設定加速度で移動させるために要求される移動指令に従う推力Ｆｍを乗じて得られる。
【００５４】
【数４】
0005634059.tif 000003
【００５５】
そこで、実施の形態における制御装置３は、速度補償器６Ｃにおいて、目標速度と現在速度との偏差に所定の速度ゲインを付与した移動指令に従う目標電流に推力Ｆｍに対する推力Ｆｗの比率を乗じて、距離Ｌｓ−Ｌｗに対する距離Ｌｓの比に推力Ｆｍを乗じて得られる推力Ｆｗに相応する補正された目標電流を出力するようにしている。したがって、駆動制御ユニット６から移動体１０Ａを含む可動物体全体１０を所望の移動方向に設定加速度で移動させるために要求される第１のリニアモータ４０の適正推力Ｆｗに相応する目標電流が出力される。
【００５６】
以上に説明されるように、制御装置３が移動指令に従う設定速度と設定加速度で移動体１０Ａを所望の移動方向に移動させるために要求される推力Ｆｍに基づいて第１のリニアモータ４０に要求される推力Ｆｗを発生する駆動電流を供給するとともに第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗに基づいて第２のリニアモータ５０に推力Ｆｓを発生する駆動電流を供給して、第１のリニアモータ４０と第２のリニアモータ５０を所定の加速度でそれぞれ反対方向に移動させようとすることで、結果的に、移動体１０の姿勢を維持させながら移動体１０を所望の移動方向に設定加速度で移動させることができる。
【００５７】
図３は、図２のモータ制御装置５の変形例である。図３に示されるモータ制御装置５の制御システムは、図２に示されるモータ制御装置５の制御システムを独立方式としたときに、並列方式であると言える。以下、図２のモータ制御装置５と異なる部位に限って詳細に説明し、図２のモータ制御装置５と本質的に同じ部位については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５８】
図３に示されるモータ制御装置５における駆動出力ユニット７は、駆動制御ユニット６から出力される移動指令に従う推力Ｆｍに基づく第１のリニアモータ４０に要求される適正推力Ｆｗに相応する目標電流を電流補償器７Ｆに入力する。電流補償器７Ｆは、目標電流と電流センサで検出されるパワーアンプ７Ｇの出力電流とから電流指令に相応する制御電圧信号を出力する。
【００５９】
パワーアンプ７Ｇは、電流補償器７Ｆから出力される電流指令を増幅して電流指令に従う推力Ｆｗを発生する駆動電流を第１のリニアモータ４０に供給する。同時に、パワーアンプ７Ｇは、電流補償器７Ｆから出力される推力Ｆｗを発生する電流指令に数１で示される距離Ｌｓに対する距離Ｌｗの比を乗じて推力Ｆｓに相応する制御電圧信号を得て電流指令を増幅し、所望の移動方向とは反対方向の推力Ｆｓを発生させる駆動電流を第２のリニアモータ５０に供給する。推力Ｆｗに対する推力Ｆｓの比率は、指令装置４を通して変更することができる。
【００６０】
図３に示されるモータ制御装置５の駆動出力ユニット７は、図２に示されるモータ制御装置５の駆動出力ユニット７における電流補償器７Ｄがなく、パワーアンプ７Ｇが協調推力調整器７Ｃとパワーアンプ７Ｅの機能を実質的に含んでいるとみなすことができる。したがって、図３に示されるモータ制御装置は、図２に示されるモータ制御装置と実質的に同等に主たる移動用の第１のリニアモータ４０と追加で設けられる姿勢制御用の第２のリニアモータ５０を駆動制御することができるので、部品点数を大幅に削減できる利点がある。
【００６１】
図４は、図２のモータ制御装置５の別の変形例である。図４に示されるモータ制御装置５の制御システムは、図３に示されるモータ制御装置５の制御システムを並列方式としたときに、直列方式であると言える。以下、図２のモータ制御装置５と異なる部位に限って詳細に説明し、図２のモータ制御装置５と本質的に同じ部位については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６２】
図４に示されるモータ制御装置５における駆動出力ユニット７は、駆動制御ユニット６から出力される移動指令に従う推力Ｆｍに基づく第１のリニアモータ４０に要求される適正推力Ｆｗに相応する目標電流を電流補償器７Ｈに入力する。電流補償器７Ｈは、目標電流と電流センサで検出されるパワーアンプ７Ｉの出力電流とから電流指令に相応する制御電圧信号を出力する。
【００６３】
パワーアンプ７Ｉは、電流補償器７Ｈから出力される電流指令を増幅して電流指令に従う所定の移動方向の推力Ｆｗを発生する駆動電流を第１のリニアモータ４０の駆動回路に供給する。また、パワーアンプ７Ｉは、電流補償器７Ｈから出力される推力Ｆｗを発生する電流指令に数１で示される距離Ｌｓに対する距離Ｌｗの比を乗じて推力Ｆｓに相応する制御電圧信号を得て電流指令を増幅し、所望の移動方向とは反対方向の推力Ｆｓを発生させる駆動電流を第２のリニアモータ５０の駆動回路に供給する。
【００６４】
第１のリニアモータ４０の駆動回路に供給された駆動電流は、推力Ｆｗを発生させる駆動電流と推力Ｆｓを発生させる駆動電流とに分配される。駆動回路は、第１のリニアモータ４０に推力Ｆｗに相応する駆動電流を供給して第１のリニアモータ４０を駆動させると同時に第２のリニアモータ５０に所望の移動方向とは反対方向の推力Ｆｓに相応する駆動電流を供給して第２のリニアモータ５０を駆動させる。
【００６５】
図４に示されるモータ制御装置５は、第１のリニアモータ４０と第２のリニアモータ５０の駆動回路を共有させている。したがって、図４に示されるモータ制御装置は、図２に示されるモータ制御装置と実質的に同等に主たる移動用の第１のリニアモータ４０と追加で設けられる姿勢制御用の第２のリニアモータ５０を駆動制御することができるので、部品点数を大幅に削減できるとともに構成をより簡単にできる利点がある。
【００６６】
図５は、搬送装置の移動装置の概容を模式的に示す。図５に示されるリニアモータを制御する制御装置は、図４に示される制御装置を用いて説明する。以下、図４および図５を用いて本発明の異なる実施の形態における移動装置の構成を説明する。なお、図１と実質的に同一の装置または部材は、基本的に同一の符号を用いて説明する。
【００６７】
移動装置は、移動装置本体１と、駆動装置２と、制御装置３とでなる。移動装置本体１は、移動体１０Ａを含む移動体１０Ａとともに移動する可動物体全体１０と、移動体１０Ａを水平直線軸方向Ｘに移動可能に搭載する走行台２０と、移動体１０Ａを案内する案内装置３０と、を含んでなる。駆動装置２は、所望の移動方向に所要の推力Ｆｗを出力して移動体１０Ａを移動させるためのリニアモータ４０を有する。
【００６８】
本発明でいう可動物体全体１０とは、積載物と付属装置を含んで移動体１０Ａと移動体１０Ａとともに移動する部材とを合わせた水平直線軸方向Ｘに沿って往復移動する物体の全体を示す。具体的に、図５に示される移動装置では、可動物体全体１０は、移動体１０Ａとフレーム１０Ｂと取付ブロック１０Ｃとバランス体６０とを含む。また、駆動装置２のリニアモータ４０の可動部位は、可動物体全体１０に含まれる。
【００６９】
図５に示される実施の形態の移動装置においては、移動体１０Ａと移動体１０Ａに載置される積載物および移動体１０Ａに取り付けられることがある付属装置を含んで移動体全体７０という。また、移動体全体７０は、フレーム１０Ｂと取付ブロック１０Ｃを含む。言い換えれば、移動体全体７０とは、可動物体全体１０からバランス体６０を除いた移動する物体の全体を示す。移動体全体７０は、設計上規定されている所定の質量Ｍｍを有する。ただし、以下に示される計算の説明では、必須の部材ではないフレーム１０Ｂと取付ブロック１０Ｃを省略する。
【００７０】
移動体１０Ａは、走行台２０上を水平直線軸方向Ｘに往復移動する。移動体１０Ａは、フレーム１０Ｂの上側部位に取付固定される。移動体１０Ａは、リニアモータ４０によって水平直線軸方向Ｘに沿って所望の移動方向に移動される。移動体１０Ａの移動にともなって移動体１０Ａに載置される積載物も移動する。フレーム１０Ｂは、走行台２０に跨って移動可能に設置される。
【００７１】
走行台２０は、移動体１０Ａを往復移動可能に搭載する基台である。実施の形態の移動装置における走行台２０は、下側部位に駆動装置２のリニアモータ４０の固定子を取付配置できる構造の基台である。走行台２０は、床面に垂直に立設される複数の図示しない支柱に支持されるように支柱間に水平に張架される。または、走行台２０は、図示しない腕材によって天井から吊り下げられるように水平に懸架されることができる。
【００７２】
リニアモータ４０は、所望の移動方向に所要の推力Ｆｗを出力して移動体１０Ａを水平直線軸方向Ｘに沿って所望の移動方向に移動させる電動アクチュエータである。リニアモータ４０は、推力Ｆｗを発生する力点Ｐｍが移動体全体７０の重心Ｇｍを通る鉛直方向の直線Ｚ上に常に位置するように移動体１０Ａの下側に配設される。実施の形態の移動装置では、リニアモータ４０は、走行台２０を挟んで移動体１０Ａと対向するように走行台２０の下側に配設される。
【００７３】
リニアモータ４０の移動子である一次側励磁コイルは、フレーム１０Ｂの下側部位に一体的に設けられる取付ブロック１０Ｃに取付固定される。一次側励磁コイルは、リニアモータ４０の固定子である二次側永久磁石に所定の間隙をもって位置するように一対の永久磁石の間に挿設される。二次側永久磁石は、移動体１０Ａの水平直線軸方向Ｘにおける中心軸線に対して平行に配列されるように走行台２０の下側に取付固定される。
【００７４】
バランス体６０は、移動体全体７０の重心Ｇｍを通る鉛直方向の直線Ｚ上に重心Ｇｓが位置するように走行台２０と移動用のリニアモータ４０を挟んで移動体１０Ａと対向する位置に配設される。バランス体６０は、移動体全体７０の質量Ｍｍに対応して質量Ｍｓに調整されて取付ブロック１０Ｃに着脱自在に設けられる。バランス体６０は、フレーム１０Ｂの構造によっては直接フレーム１０Ｂに取り付けるようにすることができる。バランス体６０は、重錘のように移動体１０Ａに吊り下げられるように取り付けられる。バランス体６０は、移動体１０Ａの移動にともなって水平直線軸方向Ｘに移動する。
【００７５】
したがって、移動体全体７０の質量がＭｍでバランス体６０の質量がＭｓとすると、数５に示されるように、質量Ｍｍとリニアモータ４０の推力Ｆｗの力点Ｐｍから移動体全体７０の重心Ｇｍまでの距離Ｌｍとの積が質量Ｍｓと移動体全体７０の重心Ｇｍからバランス体６０の重心Ｇｓまでの距離Ｌｓ−Ｌｍとの積に等しいときに、質量Ｍｍの移動体全体７０と質量Ｍｓのバランス体６０とを合わせた総質量Ｍｗの可動物体全体１０の重心Ｇｗがリニアモータ４０の推力Ｆｗが発生する力点Ｐｍと一致する。
【００７６】
【数５】
0005634059.tif 000004
【００７７】
移動体全体７０の質量Ｍｍとリニアモータ４０の推力Ｆｗが発生する力点Ｐｍから移動体全体７０の重心Ｇｍまでの距離Ｌｍとが機械装置の構造上の制約によって決められているとすると、設計上実質的に変更できる余地があるのはバランス体６０の質量Ｍｓである。そのため、実用上、バランス体６０の質量を数５が成立する質量Ｍｓに調整するようにしてバランス体６０を取り付けることによって移動体全体７０とバランス体６０とを合わせた可動物体全体１０の重心Ｇｗをリニアモータ４０の力点Ｐｗに一致させることができる。
【００７８】
したがって、リニアモータ４０の力点Ｐｍと可動物体全体１０の重心Ｇｗとが一致するように調整して取り付けられるべきバランス体６０の質量Ｍｓは、数６に示されるように、リニアモータ４０の推力Ｆｗが発生する力点Ｐｍからバランス体６０の重心Ｇｓまでの距離Ｌｓ−Ｌｍに対する力点Ｐｍから移動物体１０の重心Ｇｍまでの距離Ｌｍの比に移動体全体７０の質量Ｍｍを乗じて求めることができる。
【００７９】
【数６】
0005634059.tif 000005
【００８０】
バランス体６０の質量Ｍｓを直接変化させることが難しいので、移動体全体７０の重心Ｇｍを通る鉛直方向の直線Ｚ上に重心Ｇｓが位置しリニアモータ４０の力点Ｐｍから重心Ｇｓまでの距離Ｌｓ−Ｌｍが特定される質量が異なる複数のバランス体６０を予め用意しておき、移動体全体７０の質量Ｍｍに対応して適正な質量Ｍｓのバランス体６０を選定して移動体１０Ａに重錘のように吊下げられるように取付ブロック１０Ｃを介在させてフレーム１０Ｂの下側に取り付けるようにする。
【００８１】
また、移動体全体７０の重心Ｇｍを通る鉛直方向の直線Ｚ上に重心が位置しリニアモータ４０の力点Ｐｍから重心までの距離が特定される多数の同形で同質量の重錘ブロックを用意しておき、移動体全体７０の質量Ｍｍに対応して重錘ブロックを組み合わせてフレーム３０Ｂに取り付けて適正な質量Ｍｓになるようにし、複数の重錘ブロックでバランス体６０を形成するようにすることができる。
【００８２】
以上のように、移動体全体７０とバランス体６０とを合わせた可動物体全体１０の重心Ｇｗを移動用のリニアモータ４０の推力Ｆｗが発生する力点Ｐｍと一致させるようにすることで、可動物体全体１０の重心Ｇｗにおいて正確に推力Ｆｗが加えるようにすることができる。その結果、移動体１０Ａを所望の移動方向に設定加速度で移動させながら移動体１０Ａの姿勢を維持して真直ぐに移動させるようにすることができる。
【００８３】
バランス体６０を取り付ける移動装置における制御装置は、図４に示される制御装置から第２のリニアモータ５０と第２のリニアモータ５０への出力を取り除いた構成に類似する。モータ制御装置５の駆動制御ユニット６における指令演算器６Ａは、指令装置４から入力されてくる移動指令に基づいて移動体全体７０を設定速度と設定加速度で移動させる単位時間毎の目標位置を演算して出力する。位置補償器６Ｂは、目標位置と位置検出器８から得られる現在位置との偏差に所定の位置ゲインを付与して目標速度を出力する。
【００８４】
速度補償器６は、目標速度と速度検出器９から得られる現在速度との偏差に所定の速度ゲインを付与して目標電流を得る。このとき得られる目標電流は、移動指令に従う移動体全体７０を設定速度と設定加速度で移動させるために要求される推力に相応する目標電流であるから、移動体全体７０とバランス体６０とを合わせた可動物体全体１０を設定速度と設定加速度で移動させる推力として不足する。
【００８５】
移動体全体７０とバランス体６０とを合わせた可動物体全体１０の総質量Ｍｗは、移動体全体７０の質量Ｍｍとバランス体６０の質量Ｍｓとの和であり、バランス体６０の質量Ｍｓが数６で求められるので、可動物体全体１０の総質量Ｍｗは、数７のように表わすことができる。
【００８６】
【数７】
0005634059.tif 000006
【００８７】
したがって、速度補償器６Ｃは、速度偏差に所定の速度ゲインが与えられた目標電流に移動体全体７０を移動させるために要求される推力Ｆｍに対する可動物体全体１０を移動させるために要求される推力Ｆｗの比率、言い換えれば、リニアモータ４０の力点Ｐｍからバランス体６０の重心Ｇｓまでの距離Ｌｓ−Ｌｍに対する移動体全体７０の重心Ｇｍからバランス体６０の重心Ｇｓまでの距離Ｌｓの比を乗じて総質量Ｍｗの可動物体全体１０を設定加速度で所望の移動方向に移動させるために要求される推力Ｆｗに相応する補正された目標電流を出力する。
【００８８】
駆動出力ユニット７の電流補償器７Ｈは、駆動制御ユニット６から出力されてくる目標電流を入力して電流指令に相応する制御電圧信号をパワーアンプ７Ｉに出力する。パワーアンプ７Ｉは、電流指令を増幅して電流指令に従う推力Ｆｗを発生させる駆動電流をリニアモータ４０に供給する。
【００８９】
ところで、図１に示される実施の形態の移動装置における可動物体全体１０を移動させるために要求される第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗは、可動物体全体１０の質量と加速度との積で表わされる。また、第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗは、数４のように表わされる。このときの可動物体全体１０は、図５に示される実施の形態の移動装置における移動体全体７０に相当する。したがって、可動物体全体１０の質量Ｍｍ、設定加速度をＡとすると、第１のリニアモータ４０の推力Ｆｗは、数８のように表わされる。
【００９０】
【数８】
0005634059.tif 000007
【００９１】
一方、バランス体６０を設けた移動装置における可動物体全体１０を移動させるために要求されるリニアモータ４０の推力Ｆｗは、可動物体全体１０の総質量と加速度との積であり、可動物体全体１０の総質量Ｍｗが数７で示されるとおりであるから、設定加速度をＡとすると、可動物体全体１０を移動させるために要求されるリニアモータ４０の推力Ｆｗは、数９のように表わされる。
【数９】
0005634059.tif 000008
【００９２】
数４で表わされる推力Ｆｗとバランス体６０がない移動装置における可動物体全体１０の質量Ｍｍとバランス体６０がある移動装置における移動体全体７０の質量Ｍｍとが同じであるとした場合、数４で示される推力Ｆｗと数９で示される推力Ｆｗとは同等である。したがって、バランス体６０がない移動装置に比べてバランス体６０を設けた移動装置の可動物体全体１０の総質量Ｍｗが相当大きくなるが、推力Ｆｗが同等であるので、結局、移動方向と反対方向に推力Ｆｍを出力する姿勢維持用のリニアモータ５０を設けた図１に示される移動装置に比べてエネルギ損失が小さい点では、バランス体６０を設けた移動装置が有利であると言える。
【００９３】
ただし、図１に示される姿勢維持用のリニアモータを設けた移動装置は、制御装置の動作だけで移動体の姿勢を維持するようにすることができるから、質量を調整しながらバランス体を取り付ける必要があるバランス装置を設けた移動装置に比べて取扱いに優れるとともに、設計上の制約が小さく汎用性により優れる点でなお有益である。また、可動物体全体の質量が十分に小さいので、走行台と軸受およびフレーム等に要求される剛性が比較的低くてよいことから、移動装置本体をより小さくできる点で有効である。
【００９４】
本発明は、実施の形態で具体的に説明されている移動装置の構成に限定されず、実質的に同一の手段または手法で達成できる移動装置を含む。実施の形態の移動装置は、すでにいくつかの例が示されているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変形が可能である。また、公知の移動装置と任意に組み合わせて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の移動装置は、搬送装置、加工機械、検査装置、測定装置、産業機械のような機械装置に幅広く適用される。本発明の移動装置は、優れた汎用性を有し、量産化の促進による生産性の向上と部品共有化および設計負担の低減による経済性の向上が期待され、多岐にわたる技術分野の発展に寄与する。
【符号の説明】
【００９６】
１  移動装置本体
２  駆動装置
３  制御装置
１０  可動物体全体
１０Ａ  移動体
１０Ｂ  フレーム
１０Ｃ  取付ブロック
２０  走行台
３０  案内装置
３０Ａ  案内体
３０Ｂ  案内軌道
３０Ｃ  軸受
４０  第１のリニアモータ
５０  第２のリニアモータ
【図１】
0005634059.tif 000009
【図２】
0005634059.tif 000010
【図３】
0005634059.tif 000011
【図４】
0005634059.tif 000012
【図５】
0005634059.tif 000013
【図６】
0005634059.tif 000014