(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子が連動して同一方向に動く第１のリニアモータ及び第２のリニアモータと、前記第１のリニアモータに推力を発生させて前記可動子を介して加圧対象物に荷重を加えさせる第１の制御部と、前記第２のリニアモータに発生させる推力を制御する第２の制御部とを備えるリニアモータ装置であって、
前記第２の制御部は、前記第１の制御部が前記加圧対象物に対して荷重を加えさせている場合、前記可動子に対して重力によって生じる力と逆向きの推力を前記第２のリニアモータに発生させる、
リニアモータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータ装置において、
前記第２の制御部は、前記第１の制御部が前記加圧対象物に対して荷重を加えさせていない場合、前記第１のリニアモータが発生する推力と同じ方向の推力を前記第２のリニアモータに発生させる、
リニアモータ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載のリニアモータ装置において、
前記第１のリニアモータが有する可動子と前記第２のリニアモータが有する可動子とを接続する連結プレートを備える、
リニアモータ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のリニアモータ装置において、
前記第１のリニアモータが複数設けられている場合、前記第１のリニアモータの可動子それぞれが前記連結プレートに固定されている位置に挟まれる位置に前記第２のリニアモータの可動子が前記連結プレートに固定されている、
リニアモータ装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載のリニアモータ装置において、
前記第１のリニアモータが有する可動子と前記第２のリニアモータが有する可動子とは同一軸上に一体として形成されている、
リニアモータ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のリニアモータ装置において、
前記第１のリニアモータに備えられる複数のコイルと、前記第２のリニアモータに備えられる複数のコイルとは、交互に配置されている、
リニアモータ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のリニアモータ装置において、
前記第１のリニアモータが有する可動子と前記第２のリニアモータが有する可動子との移動方向は鉛直方向であり、
前記第２の制御部は、前記第１の制御部が前記加圧対象物に対して荷重を加えさせている場合、前記可動子の重量を支える鉛直方向上向きの推力を前記第２のリニアモータに発生させる、
リニアモータ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のリニアモータ装置において、
前記第１の制御部による前記第１のリニアモータに対する通電における電流分解能と、前記第２の制御部による前記第２のリニアモータに対する通電における分解能とが異なる場合、前記第２の制御部は、前記第１のリニアモータ及び前記第２のリニアモータそれぞれの可動子に対して重力によって生じる力より大きい逆向きの推力を前記第２のリニアモータに発生させる、
リニアモータ装置。
【請求項９】
可動子が連動して同一方向に動く第１のリニアモータ及び第２のリニアモータと、前記第１のリニアモータに推力を発生させて前記可動子を介して加圧対象物に荷重を加えさせる第１の制御部と、前記第２のリニアモータに発生させる推力を制御する第２の制御部とを備えるリニアモータ装置における制御方法であって、
前記第２の制御部が、前記第１の制御部が前記加圧対象物に対して荷重を加えさせている場合、前記可動子に対して重力によって生じる力と逆向きの推力を前記第２のリニアモータに発生させる第１のステップ、
を有する制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータ装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品などのワークを基板に実装する実装装置や、被加工対象のワークを加工する工作装置などでは、ワークに接触又は近接するヘッド部分を鉛直方向に駆動する手段としてリニアモータが用いられている。このような実装装置や工作装置では、ヘッド部分をワークに押し付ける際にワークに加える荷重を、リニアモータが発生させる推力を増減させることで制御している。鉛直方向に稼働するヘッド部分には重力による鉛直方向下向きの外力が作用するため、リニアモータの推力を制御する際にはヘッド部分の重量を考慮した制御が必要となる。ヘッド部分の重量を考慮した制御を容易にするため、ヘッド部分の重量に応じた平衡用バランサが用いられることがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３０９６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術のように平衡用バランサを用いた場合、ヘッド部分を鉛直方向に駆動するリニアモータの推力には損失が生じるため、ヘッド部分を移動させる際の速度が制限されてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、駆動するリニアモータの推力損失を抑えつつ推力制御を容易にできるリニアモータ装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するための本発明は、可動子が連動して同一方向に動く第１のリニアモータ及び第２のリニアモータと、前記第１のリニアモータに推力を発生させて前記可動子を介して加圧対象物に荷重を加えさせる第１の制御部と、前記第２のリニアモータに発生させる推力を制御する第２の制御部とを備えるリニアモータ装置であって、前記第２の制御部は、前記第１の制御部が前記加圧対象物に対して荷重を加えさせている場合、前記可動子に対して重力によって生じる力と逆向きの推力を前記第２のリニアモータに発生させる、リニアモータ装置である。
【０００７】
また、本発明は、可可動子が連動して同一方向に動く第１のリニアモータ及び第２のリニアモータと、前記第１のリニアモータに推力を発生させて前記可動子を介して加圧対象物に荷重を加えさせる第１の制御部と、前記第２のリニアモータに発生させる推力を制御する第２の制御部とを備えるリニアモータ装置における制御方法であって、前記第２の制御部が、前記第１の制御部が前記加圧対象物に対して荷重を加えさせている場合、前記可動子に対して重力によって生じる力と逆向きの推力を前記第２のリニアモータに発生させる第１のステップ、を有する制御方法である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、加圧対象物に荷重を加える推力を第１のリニアモータに発生させる際に、可動部分に作用する外力を打ち消す推力を第２のリニアモータに発生させることにより、第１のリニアモータに対する制御において可動部分に作用する外力の考慮が不要となり、第１のリニアモータに対する制御を容易にすることができる。また、加圧対象物に荷重を加えない場合には、第１のリニアモータが発生する推力と同じ方向の推力を第２のリニアモータに発生させることにより、加圧対象物に荷重を加えない場合における第１のリニアモータの推力損失を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態におけるリニアモータ装置を適用した工作装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態におけるリニアモータの斜視図（一部断面図）である。
【図３】本実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。
【図４】本実施形態における各リニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。
【図５】本実施形態におけるマスタ制御部２０の構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態における工作装置１がワーク３３を最初に押し付ける際のマスタ制御部２０が行う制御を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態におけるマスタ制御部２０が更新したＦＬモード開始位置を用いて行う制御を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態におけるアシスト制御部４０の構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態における工作装置１がワーク３３を押し付ける際のアシスト制御部４０が行う制御を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示したマスタ制御部２０が行うステップＳ２０２からステップＳ２０９までの処理における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。
【図１１】図７に示したマスタ制御部２０が行うステップＳ２１２からステップＳ２１７までの処理における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。
【図１２】マスタ制御部２０とアシスト制御部４０との電流分解能の差を利用した推力制御の一例を示す図である。
【図１３】第２の実施形態におけるリニアモータ装置を適用した工作装置２の構成を示すブロック図である。
【図１４】２つのリニアモータ５１Ａ、５１Ｂそれぞれのコイルを交互に配置する一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の各実施形態におけるリニアモータ装置及び制御方法を説明する。図１は、第１の実施形態におけるリニアモータ装置を適用した工作装置１の構成を示すブロック図である。工作装置１は、第１のリニアモータとしてのリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂと第２のリニアモータとしてのリニアモータ１０Ｃとを含む複数のリニアモータ１０と、各リニアモータ１０の可動子であるロッド１０１を連結する連結プレート１２と、連結プレート１２に取り付けられた加圧体１１と、各リニアモータ１０が取り付けられている基板１３と、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの駆動を制御する第１の制御部としてのマスタ制御部２０と、リニアモータ１０Ｃの駆動を制御する第２の制御部としてのアシスト制御部４０とを備える。各リニアモータ１０のロッド１０１が連結プレートに固定されていることにより連動して動作し、各リニアモータ１０のロッド１０１は同時に同じ方向に同じ距離を移動する。
【００１１】
工作装置１は、各リニアモータ１０を駆動して連結プレート１２に取り付けられた加圧体１１を鉛直方向に移動させ、加圧対象物としてのワーク３３（例えば、電子部品）をプリント配線基板３１に対して押し付ける。これにより、工作装置１は、ワーク３３をプリント配線基板３１の所定の箇所に接着剤３２を介して取り付ける。
【００１２】
図２は、第１の実施形態におけるリニアモータの斜視図（一部断面図）である。各リニアモータ１０は、コイル収容ケース１０２に対してロッド１０１が軸線方向に移動する。コイル収容ケース１０２内には、コイルホルダ１０５に保持された複数のコイル１０４が積層（配列）されている。コイル収容ケース１０２の両端面それぞれには、エンドケース１０９が取り付けられている。エンドケース１０９には、ロッド１０１の直線運動を案内する軸受けであるブッシュ１０８が取り付けられている。
【００１３】
ロッド１０１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１０１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極を対向させて積層されている。すなわち各マグネット１０３は、隣接するマグネット１０３の一方とＮ極同士を対向させ、隣接するマグネット１０３の他方とＳ極同士を対向させて積層されている。マグネット１０３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー１０７（磁極ブロック）が介在されている。ロッド１０１は、積層されたコイル１０４内を貫通するとともに、コイル収容ケース１０２に軸線方向に移動可能に支持されている。
【００１４】
図３は、第１の実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。同図に示されるように、コイル１０４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ１０５に保持されている。すなわち、複数のコイル１０４は、ロッド１０１のマグネット１０３が配列されている方向を中心として、ロッド１０１の外周に沿って銅線が巻かれたものであり、各コイル１０４がマグネット１０３の配列されている方向と同じ方向に配列されている。隣接するコイル１０４を絶縁させる必要があるので、コイル１０４間にはリング状の樹脂製スペーサ１０５ａが介在される。コイルホルダ１０５上にはプリント基板１０６が設けられる。コイル１０４の巻線の端部１０４ａは、プリント基板１０６に結線される。
【００１５】
第１の実施形態では、コイル１０４及びコイルホルダ１０５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース１０２をコイル１０４と一体に成形する。図２に示されるように、コイル収容ケース１０２には、コイル１０４の放熱性を高めるためにフィン１０２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ１０５に保持されたコイル１０４をアルミ製のコイル収容ケース１０２に収納し、コイル１０４とコイル収容ケース１０２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル１０４及びコイルホルダ１０５をコイル収容ケース１０２に固定してもよい。
【００１６】
図４は、第１の実施形態における各リニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。ロッド１０１内の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル１０４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイル１０４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル１０４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１０１は、駆動用磁石としての各マグネット１０３が生じさせている磁界と、移動磁界との作用により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル１０４に対して相対的に直線運動を行う。
【００１７】
図２に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース１０９の一方には、ロッド１０１の位置を検出するための磁気センサ１１２が取り付けられる。磁気センサ１１２は、ロッド１０１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１０１の直線運動によって生ずるロッド１０１内に積層されている各マグネット１０３が生じさせる磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。なお、第１の実施形態では、複数のリニアモータ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃのうち、リニアモータ１０Ｃが磁気センサ１１２を有し、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂが磁気センサ１１２を有していない場合を説明する。磁気センサ１１２は、検出した磁界の方向に応じて、９０度移相の異なる正弦波状の２つの信号（正弦波信号及び余弦波信号）を出力する。磁気センサ１１２は、ロッド１０１の移動量に応じた２つの信号を出力するインクリメンタルエンコーダとして機能する。
【００１８】
図５は、第１の実施形態におけるマスタ制御部２０の構成を示すブロック図である。マスタ制御部２０は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂを制御する。また、マスタ制御部２０は、リニアモータ１０Ｃの磁気センサ１１２が出力する信号を、アシスト制御部４０を介して入力する。マスタ制御部２０は、位置制御部２０１、スイッチ部２０２、速度制御部２０３、スイッチ部２０４、電流制御部２０５、電力変換器２０６、変流器（Current Transformer;ＣＴ）２０７、速度算出部２０８、位置算出部２０９、速度切替位置決定部２１０、位置判定部２１１、完了信号生成部２１２、電気角補正部２１３及び電流指示生成部２１４を備える。以下、ロッド１０１を最も上側に移動させたときの加圧体１１の位置を、加圧体１１の基準位置となる原点にした場合について説明する。また、リニアモータ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃそれぞれの電気角は常に一致し同期して変化する。
【００１９】
位置制御部２０１は、外部より入力される位置指令と、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂのロッド１０１の位置を示す情報とに基づいて、速度指令を算出する。リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂのロッド１０１の位置を示す情報は、位置算出部２０９が算出する。位置制御部２０１は、第１速度（FL1SPD）、第２速度（FL2SPD）、第３速度（FL3SPD）及び第４速度（FL4SPD）を予め記憶している。位置制御部２０１は、第１速度〜第４速度に基づいた４つの速度指令（第１速度指令、第２速度指令、第３速度指令及び第４速度指令）を出力する。スイッチ部２０２は、位置判定部２１１の制御に基づいて、位置制御部２０１が出力する４つの速度指令のうちいずれか一つを選択する。スイッチ部２０２は、選択した速度指令を速度制御部２０３に出力する。
【００２０】
第１速度指令は、ロッド１０１が予め定められた原点から、ロッド１０１の一端に取り付けられている加圧体１１がワーク３３の近傍（ＦＬ（Force Limit）モード開始位置）まで移動するときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。第１速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第１速度（FL1SPD）として予め定められている。例えば、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂがロッド１０１を移動させる際の最高速度を第１速度（FL1SPD）とする。
【００２１】
第２速度指令は、加圧体１１がワーク３３の近傍から、ワーク３３に接触するまで移動するときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。第２速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度は、第２速度（FL2SPD）として予め定められている。第２速度（FL2SPD）は、第１速度（FL1SPD）より遅い速度であり、加圧体１１がワーク３３に接触する際に、一定以下の圧力がワーク３３に対して加えられる速度に設定される。
【００２２】
第３速度指令は、加圧体１１をワーク３３に押し当ててワーク３３をプリント配線基板３１に実装させた後に、ロッド１０１及び加圧体１１をワーク３３から遠ざける方向に移動させるときの速度を示す指令である。第３速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度は、第３速度（FL3PSD）として予め定められている。すなわち、第３速度指令はロッド１０１及び加圧体１１を原点に向かって移動させる際に用いる指令である。
【００２３】
第４速度指令は、加圧体１１をワーク３３に押し当ててワーク３３をプリント配線基板３１に実装させた後に、ロッド１０１を原点に向かって移動させるときの速度を示す指令である。第４速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第４速度（FL4SPD）として予め定められている。
【００２４】
また、第４速度（FL4SPD）は、第３速度（FL3SPD）より速い速度が設定される。例えば、第１速度（FL1SPD）と同様に、第４速度（FL4SPD）をリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂがロッド１０１を移動させる際の最高速度とする。
【００２５】
速度制御部２０３には、スイッチ部２０２が選択した速度指令と、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂのロッド１０１が移動する速度を示す速度情報とが入力される。速度情報は、速度算出部２０８が算出する。速度制御部２０３は、速度指令が示す速度と、速度情報とが示す速度との偏差に基づいて、ロッド１０１が移動する速度を速度指令が示す速度にするための電流値を算出する。
【００２６】
また、速度制御部２０３は、算出した電流値を非制限電流指令として出力するとともに、予め定められた電流制限値（FL2I）を上限値にした電流指令である制限電流指令を出力する。算出された電流値が電流制限値（FL2I）より小さい場合、非制限電流指令と制限電流指令とは、同じ電流値を示す。一方、算出された電流値が電流制限値（FL2I）以上の場合、非制限電流指令は算出された電流値を示し、制限電流指令は電流制限値（FL2I）を示す。電流制限値（FL2I）は、各リニアモータ１０の推力と、ワーク３３をプリント配線基板３１に実装する際にワーク３３を押し付ける力とに基づいて予め定められる。スイッチ部２０４は、位置判定部２１１の制御に基づいて、速度制御部２０３が出力する制限電流指令と非制限電流指令とのいずれか一方の電流指令を選択する。スイッチ部２０４は、選択した電流指令を電流制御部２０５及び電流指示生成部２１４に出力する。
【００２７】
電流制御部２０５は、スイッチ部２０４が選択した電流指令と、変流器２０７が測定したリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに流れている電流値とに基づいて、選択した電流指令と測定した電流値との偏差を小さくする電圧指令を算出する。電力変換器２０６は、電気角補正部２１３から入力される電気角と、電流制御部２０５が算出した電圧指令とに基づいて、リニアモータ１０Ａ及び１０ＢのＵ、Ｖ及びＷ相の各コイル１０４に電圧を印加する。電力変換器２０６は、入力される電気角において最大の推力が得られるようにＵ、Ｖ及びＷ相の各コイル１０４に電圧を印加する。変流器２０７は、電力変換器２０６とリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂとを接続している電力線に取り付けられている。変流器２０７は、当該電力線に流れている電流値を測定する。変流器２０７は、測定した電流値を示す信号を、電流制御部２０５と速度切替位置決定部２１０と完了信号生成部２１２とに出力する。
【００２８】
速度算出部２０８は、リニアモータ１０Ｃに取り付けられている磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号の変化量に基づいて、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに備えられているロッド１０１の移動速度を算出する。位置算出部２０９は、磁気センサ１１２から出力される２つの信号（正弦波信号及び余弦波信号）の変化量に基づいて、ロッド１０１の原点からの移動量を算出する。位置算出部２０９は、ロッド１０１の位置を示す位置情報を位置制御部２０１と速度切替位置決定部２１０と位置判定部２１１とに出力する。
【００２９】
速度切替位置決定部２１０は、ＦＬモード開始位置を示す信号を位置判定部２１１に出力する。ＦＬモード開始位置は、ロッド１０１及び加圧体１１が、ワーク３３及びプリント配線基板３１に向かって移動しているときに、速度指令を第１速度指令から第２速度指令に切り替える位置である。また、速度切替位置決定部２１０は、速度切替位置（FL3POS）を示す信号を位置判定部２１１に出力する。速度切替位置は、ワーク３３をプリント配線基板３１に押し付けた後にロッド１０１を原点に向かって移動させているときに、速度指令を第３速度指令から第４速度指令に切り替える位置である。
【００３０】
また、速度切替位置決定部２１０は、ワーク３３を押し付ける処理を最初に行うとき、予め記憶している初期切替位置（FL2POSSUB）をＦＬモード開始位置として位置判定部２１１に出力する。速度切替位置決定部２１０は、ワーク３３を最初に押し付けた際における、ロッド１０１が移動する速度及び位置と、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに流れる電流とに基づいて、ワーク３３を押し付けてワーク３３をプリント配線基板３１に取り付ける工程に要する時間を短縮するように、ＦＬモード開始位置を更新する。以後、速度切替位置決定部２１０は、更新したＦＬモード開始位置を位置判定部２１１に出力する。初期切替位置は、ワーク３３の高さに応じて予め定められた位置であり、加圧体１１をワーク３３に接触させたときに不要な衝撃をワーク３３に与えないように加圧体１１（各リニアモータ１０のロッド１０１）の減速を開始する位置である。速度切替位置（FL3POS）は、例えば、初期切替位置（FL2POSSUB）と同じ位置が予め設定されている。
【００３１】
位置判定部２１１は、外部より入力される位置指令及び動作開始信号と、位置算出部２０９が出力する位置情報とに基づいて、位置制御部２０１が出力する４つの速度指令からいずれか一つをスイッチ部２０２に選択させる制御をする。また、位置判定部２１１は、位置指令及び動作開始信号と、位置情報とに基づいて、速度制御部２０３が出力する２つの電流指令のうちいずれか一方をスイッチ部２０４に選択させる制御をする。また、位置判定部２１１は、原点復帰処理においてアシスト制御部４０へ原点復帰指示を出力する。
【００３２】
完了信号生成部２１２は、加圧体１１がワーク３３を加圧しているときに、変流器２０７が測定した電流値が予め定められた電流制限値（FL2I）より大きくなると、動作完了信号（UO2）を外部に出力する。
【００３３】
電気角補正部２１３は、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から電気角を算出する。また、電気角補正部２１３は、位置判定部２１１の制御に応じて、算出した電気角、又は算出した電気角に対して補正をした電気角のいずれか一方の電気角を電力変換器２０６に出力する。
【００３４】
電流指示生成部２１４は、スイッチ部２０４が選択した電流指令をマスタ制御部２０とアシスト制御部４０との間で送受信可能な信号（例えば、デジタル信号）に変換した電流指示を生成する。電流指示生成部２１４は、生成した電流指示をアシスト制御部４０に出力する。
【００３５】
次に、工作装置１がワーク３３をプリント配線基板３１に押し付ける際のマスタ制御部２０が行う制御について説明する。図６は、第１の実施形態における工作装置１がワーク３３を最初に押し付ける際のマスタ制御部２０が行う制御を示すフローチャートである。ここで、加圧体１１がワーク３３及びプリント配線基板３１に近づく方向をＣＷ方向とし、加圧体１１がワーク３３及びプリント配線基板３１から遠ざかる方向をＣＣＷ方向とする。
【００３６】
マスタ制御部２０は、ワーク３３の位置に基づく位置指令が外部から入力されると、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの駆動を開始し、加圧体１１を原点に移動させる原点復帰処理を行う（ステップＳ１０１）。原点復帰処理は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂにおいて直流励磁によって所定の磁極位置にロッド１０１を引き込み、当該磁極位置に応じた電気角を基準にしてロッド１０１を可動範囲の上側の端（原点）に移動させる処理である。
位置判定部２１１は、ロッド１０１が可動範囲の上側の端に移動したことを検出すると、アシスト制御部４０へ原点復帰指示を出力する。ロッド１０１が可動範囲の上側の端に移動したことの検出は、例えば、ロッド１０１が上側に移動していることを検出した後に、ロッド１０１が可動範囲の端に達して停止したことを検出することにより行う。
【００３７】
また、原点復帰処理において、位置判定部２１１がアシスト制御部４０へ原点復帰指示を出力してから、アシスト制御部４０において保持電流の検出が完了するまでの期間において、電流制御部２０５は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂへの通電を一時的に停止する。この通電の一時的な停止は、予め定められたタイミングにおいて行われる。
【００３８】
位置判定部２１１は、原点復帰処理が完了すると、外部からの動作開始信号（UI2）がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ１０２）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ１０２：ＮＯ）。動作開始信号がオンになると（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第１速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ１０３）、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂそれぞれのロッド１０１をワーク３３に向けて（ＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ１０４）。
【００３９】
位置判定部２１１は、加圧体１１の位置が初期切替位置（FL2POSSUB）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ１０５）、加圧体１１が初期切替位置（FL2POSSUB）に到達するまで第１速度指令を用いてリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂを駆動させる（ステップＳ１０５：ＮＯ）。加圧体１１が初期切替位置（FL2POSSUB）に到達すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に制限電流指令を選択させ（ステップＳ１０６）、各ロッド１０１の移動速度を減速させる。
【００４０】
速度切替位置決定部２１０は、第２速度指令が選択された後に、ロッド１０１の移動速度が第２速度（FL2SPD）以下であるか否かを判定し（ステップＳ１０７）、ロッド１０１の移動速度が第２速度（FL2SPD）以下になるまで判定を繰り返し行う（ステップＳ１０７：ＮＯ）。ロッド１０１の移動速度が第２速度（FL2SPD）以下になると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、速度切替位置決定部２１０は、現在の加圧体１１の位置と初期切替位置（FL2POSSUB）との差分（FL2POSMAIN1）を算出し、算出した差分（FL2POSMAIN1）を記憶する（ステップＳ１０８）。
【００４１】
電気角補正部２１３は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの最大推力に対する「推力制限値」の比Ｘ（＝「推力制限値」／「最大推力」）を算出する（ステップＳ１０９）。ここで、推力制限値とは、ワーク３３及びプリント配線基板３１に加えてもよい荷重の最大値に対応する。電気角補正部２１３は、ステップＳ１０９において算出した推力の比Ｘに対応する位相角度Ｙを、次式（１）を用いて算出する（ステップＳ１１０）。
Ｙ＝ｃｏｓ−１（Ｘ）  …（１）
なお、式（１）におけるｃｏｓ−１（・）は逆余弦関数である。
【００４２】
電気角補正部２１３は、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角に代えて、電気角に対して位相角度Ｙを加えて補正を行った補正電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ１１１）。以降、電気角補正部２１３が補正電気角を出力している間、電力変換器２０６はロッド１０１の磁極位置に対して位相角度Ｙ分進んだ位相の電圧をＵ、Ｖ及びＷ相のコイル１０４に印加する。なお、位相角度Ｙを用いた補正は、電気角に対して位相角度Ｙを引くことにより行ってもよい。この場合、電力変換器２０６は、ロッド１０１の磁極位置に対して位相角度Ｙ分遅れた位相の電圧をＵ、Ｖ及びＷ相のコイル１０４に印加することになる。
【００４３】
速度切替位置決定部２１０は、変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）より大きいか否かを判定し（ステップＳ１１２）、測定した電流値が電流制限値（FL2I）より大きくなるまで待機する（ステップＳ１１２：ＮＯ）。変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）に到達し、測定した電流値が電流制限値（FL2I）より大きいと判定すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、速度切替位置決定部２１０は、現在の加圧体１１の位置から、ステップＳ１０８において算出した差分（FL2POSMAIN1）を引いた位置を、新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）として記憶する（ステップＳ１１３）。このとき、完了信号生成部２１２は、動作完了信号（UO2）をオンにして外部に出力する（ステップＳ１１４）。
【００４４】
なお、ステップＳ１１４において、新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）を算出する際に、所定の距離Δｄをマージンとして設けるようにしてもよい。具体的には、現在の加圧体１１の位置から、差分（FL2POSMAIN1）と距離Δｄとを引いた位置を、新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）にしてもよい。
【００４５】
位置判定部２１１は、外部から入力される動作開始信号がオフであるか否かを判定し（ステップＳ１１５）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ１１５：ＮＯ）。動作開始信号がオフになると（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、位置制御部２０１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。電気角補正部２１３は、補正電気角に代えて磁気センサ１１２が出力する２つの信号から算出した電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ１１６）。すなわち、補正電気角を用いたリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの駆動を終了する。
【００４６】
位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第３速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に制限電流指令を選択させて（ステップＳ１１７）、ロッド１０１を原点に向けて（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ１１８）。
【００４７】
位置判定部２１１は、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ１１９）、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達するまで待機する（ステップＳ１１９：ＮＯ）。加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に達すると（ステップＳ１１９：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第４速度指令を選択させる（ステップＳ１２０）。
【００４８】
位置判定部２１１は、加圧体１１が原点に到達したか否かを判定し（ステップＳ１２１）、加圧体１１が原点に達するまで待機する（ステップＳ１２１：ＮＯ）。加圧体１１が原点に到達すると（ステップＳ１２１：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、加圧体１１が原点に到達したことを示す信号を完了信号生成部２１２に出力する。完了信号生成部２１２は、位置判定部２１１から出力された信号に応じて、動作完了信号をオフにして（ステップＳ１２２）、ワーク３３をプリント配線基板３１に最初に押し付ける動作を終了する。
【００４９】
図７は、第１の実施形態におけるマスタ制御部２０が更新したＦＬモード開始位置を用いて行う制御を示すフローチャートである。マスタ制御部２０は、ワーク３３を取り付けるプリント配線基板３１の位置、あるいはワーク３３の位置に基づく位置指令が外部から入力されると、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの駆動を開始し、加圧体１１を原点に復帰させる原点復帰処理を行う（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において行う原点復帰処理は、ステップＳ１０１における原点復帰処理と同じ処理である。
【００５０】
位置判定部２１１は、原点復帰処理が完了すると、外部からの動作開始信号（UI2）がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ２０２）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ２０２：ＮＯ）。動作開始信号がオンになると（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第１速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ２０３）、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂそれぞれのロッド１０１をワーク３３に向けて（ＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ２０４）。
【００５１】
位置判定部２１１は、加圧体１１の位置がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ２０５）、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達するまで第１速度指令を用いてリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂを駆動させる（ステップＳ２０５：ＮＯ）。加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達すると（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に制限電流指令を選択させ（ステップＳ２０６）、ロッド１０１の移動速度を減速させる。
【００５２】
電気角補正部２１３は、ロッドの移動速度が第２速度以下になると磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角に替えて、電気角に対して位相角度Ｙを加えて補正を行った補正電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ２０７）。
【００５３】
速度切替位置決定部２１０は、変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）より大きいか否かを判定し（ステップＳ２０８）、測定した電流値が電流制限値（FL2I）より大きくなるまで待機する（ステップＳ２０８：ＮＯ）。変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）に到達し、測定した電流値が電流制限値（FL2I）より大きいと判定すると（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、速度切替位置決定部２１０は、位置判定部２１１を介して、電流値が電流制限値（FL2I）より大きいことを示す信号を完了信号生成部２１２に出力する。完了信号生成部２１２は、動作完了信号（UO2）をオンにして外部に出力する（ステップＳ２０９）。
【００５４】
位置判定部２１１は、外部から入力される動作完了信号がオフであるか否かを判定し（ステップＳ２１０）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ２１０：ＮＯ）。動作開始信号がオフになると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、位置制御部２０１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。電気角補正部２１３は、補正電気角に替えて、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ２１１）。すなわち、補正電気角を用いたリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの駆動を終了する。
【００５５】
位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第３速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に制限電流指令を選択させて（ステップＳ２１２）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ２１３）。
【００５６】
位置判定部２１１は、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ２１４）、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達するまで待機する（ステップＳ２１４：ＮＯ）。加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達すると（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第４速度指令を選択させる（ステップＳ２１５）。
【００５７】
位置判定部２１１は、加圧体１１が原点に到達したか否かを判定し（ステップＳ２１６）、加圧体１１が原点に到達するまで待機する（ステップＳ２１６：ＮＯ）。加圧体１１が原点に到達すると（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は加圧体１１が原点に到達したことを示す信号を完了信号生成部２１２に出力し、完了信号生成部２１２が動作完了信号（UO2）をオフにして（ステップＳ２１７）、ワーク３３をプリント配線基板３１に押し付ける動作を終了する。
【００５８】
図８は、第１の実施形態におけるアシスト制御部４０の構成を示すブロック図である。アシスト制御部４０は、電流指令生成部４０１、電流制御部４０２、電力変換器４０３、変流器４０４、位置算出部４０５及び電気角算出部４０６を備える。
【００５９】
電流指令生成部４０１は、マスタ制御部２０から入力する電流指示から、マスタ制御部２０における電流指令に追従する電流指令を生成する。例えば、電流指令がデジタル信号である場合、マスタ制御部２０における電流指令を量子化して得られるステップ状に変化する離散的な電流指令が生成される。電流指令生成部４０１は、生成した電流指令を電流制御部４０２に出力する。
【００６０】
電流制御部４０２は、電流指令生成部４０１が生成した電流指令と、変流器４０４が測定したリニアモータ１０Ｃに流れている電流値とに基づいて、電流指令と測定した電流値との偏差を小さくする電圧指令を算出する。なお、電流制御部４０２は、ロッド１０１及び加圧体１１の位置がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2又はFL2POSSUB）よりワーク３３に近い位置にある場合、保持電流に対応する電圧指令を出力する。電流制御部４０２は、ＦＬモード開始位置をマスタ制御部２０の位置判定部２１１から取得して記憶する。
【００６１】
ここで、保持電流は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂが推力を発生していないときに、各リニアモータ１０のロッド１０１と連結プレート１２と加圧体１１との重量を支える推力を発生させる電流値のことである。すなわち、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂが推力を発生していないときに、電流制御部４０２が保持電流に対応する電圧指令を電力変換器４０３に出力することにより、各リニアモータ１０のロッド１０１と連結プレート１２と加圧体１１とに作用する重力に逆らった推力をリニアモータ１０Ｃに発生させて、加圧体１１の落下を留めて静止させることができる。
【００６２】
電力変換器４０３は、電気角算出部４０６から入力される電気角と、電流制御部２０５が算出した電圧指令とに基づいて、リニアモータ１０ＣのＵ、Ｖ及びＷ相の各コイル１０４に電圧を印加する。電力変換器４０３は、入力される電気角において最大の推力が得られるようにＵ、Ｖ及びＷ相の各コイル１０４に電圧を印加する。変流器４０４は、電力変換器４０３とリニアモータ１０Ｃとを接続している電力線に取り付けられている。変流器４０４は、当該電力線に流れている電流値を測定する。変流器４０４は、測定した電流値を示す信号を、電流制御部４０２に出力する。
【００６３】
位置算出部４０５は、リニアモータ１０Ｃに取り付けられている磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号の変化量に基づいて、リニアモータ１０Ｃに備えられているロッド１０１の原点からの移動量を算出する。位置算出部４０５は、ロッド１０１の位置を示す位置情報を電流制御部４０２に出力する。位置算出部４０５は、マスタ制御部２０から原点復帰指示が入力されると、原点復帰指示が入力されたときのリニアモータ１０Ｃのロッド１０１及び加圧体１１の位置を原点（基準位置）として定める。
【００６４】
電気角算出部４０６は、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から電気角を算出する。また、電気角算出部４０６は、マスタ制御部２０から原点復帰指示が入力されると、予め定められた初期電気角を現在の電気角として定める。電気角算出部４０６は、算出した電気角を電力変換器４０３に出力する。初期電気角は、ロッド１０１が可動範囲の上側の端に位置するときの電気角である。
【００６５】
図９は、第１の実施形態における工作装置１がワーク３３を押し付ける際のアシスト制御部４０が行う制御を示すフローチャートである。アシスト制御部４０において、マスタ制御部２０から原点復帰指示が入力されると（ステップＳ３０１）、電気角算出部４０６は、初期電気角を現在の電気角に設定する（ステップＳ３０２）。
【００６６】
電流制御部４０２は、電気角の設定が行われると、保持電流の検出を行う（ステップＳ３０３）。保持電流の検出において、電流制御部４０２は、例えばリニアモータ１０Ｃに対して上向きの最大推力を発生させる電圧指令を電力変換器４０３に出力した後に、徐々に電圧指令を小さく変化させて、リニアモータ１０Ｃが発生する推力を徐々に小さくする。電流制御部４０２は、電圧指令を変化させるごとに、ロッド１０１の位置が変化したか否かを判定し、ロッド１０１の位置が変化した直前の電圧指令に対応する電流値を保持電流として記憶する。保持電流の検出は、電流制御部２０５は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂへの通電を一時的に停止している期間に行われる。
【００６７】
電流制御部４０２は、保持電流を検出すると、リニアモータ１０Ｃに保持電流を通電する電圧指令を電力変換器４０３に出力し、保持電流の通電を開始させる（ステップＳ３０４）。
【００６８】
電流制御部４０２は、保持電流の通電を開始すると、外部からの動作開始信号がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ３０５）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ３０５：ＮＯ）。動作開始信号がオンになると（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、電流制御部４０２は、電流指令生成部４０１が生成する電流指令に応じた電圧指令を電力変換器４０３に出力し、電流指示による通電を開始する（ステップＳ３０６）。
【００６９】
電流制御部４０２は、加圧体１１の位置がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ３０７）、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達するまで、電流指令による通電を行う（ステップＳ３０７：ＮＯ）。加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達すると（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、電流制御部４０２は、保持電流に対応する電圧指令を電力変換器４０３に出力し、保持電流による通電を開始する（ステップＳ３０８）。
【００７０】
電流制御部４０２は、保持電流による通電を開始すると、動作開始信号がオフであるか否かを判定し（ステップＳ３０９）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ３０９：ＮＯ）。動作開始信号がオフになると（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、電流制御部４０２は、電流制御部４０２は、電流指令生成部４０１が生成する電流指令に応じた電圧指令を電力変換器４０３に出力し、電流指示による通電を開始する（ステップＳ３１０）。
【００７１】
電流制御部４０２は、電流指示による通電を開始すると、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ３１１）、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達するまで待機する（ステップＳ３１１：ＮＯ）。加圧体１１が速度切替位置に到達すると（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）、電流制御部４０２は、位置指令の入力が停止したか否かを判定し（ステップＳ３１２）、位置指令の入力が停止するまで待機する（ステップＳ３１２：ＮＯ）。
【００７２】
位置指令の入力が停止すると（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）、電流制御部４０２は、保持電流に対応する電圧指令を電力変換器４０３に出力し、保持電流による通電を開始し（ステップＳ３１３）、ワーク３３をプリント配線基板３１に押し付ける際の動作を終了する。
【００７３】
図１０は、図７に示したマスタ制御部２０が行うステップＳ２０２からステップＳ２０９までの処理における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は加圧体１１の位置を示している。
【００７４】
マスタ制御部２０は、動作開始信号がオンになると、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂを駆動して加圧体１１を第１速度（FL1SPD）でワーク３３に向かって移動させる。マスタ制御部２０は、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達すると、加圧体１１を第１速度（FL1SPD）から第２速度（FL2SPD）まで減速させる。このとき、アシスト制御部４０は、マスタ制御部２０における電流指令に追従してリニアモータ１０Ｃを駆動させることにより、停止状態から第１速度に達するまでに要する時間を短縮させる。
【００７５】
マスタ制御部２０は、加圧体１１を第２速度（FL2SPD）でワーク３３に向かって移動させ、ワーク３３をプリント配線基板３１に向かって押し付ける。このとき、マスタ制御部２０は、加圧体１１をワーク３３に押し付ける力が、電流制限値（FL2I）に対応する力より大きくなると動作完了信号をオンにする。このとき、アシスト制御部４０は、保持電流の通電を行いリニアモータ１０Ｃに、リニアモータ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃそれぞれのロッド１０１と連結プレート１２と加圧体１１との重量を支持させる。
【００７６】
図１１は、図７に示したマスタ制御部２０が行うステップＳ２１２からステップＳ２１７までの処理における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は加圧体１１の位置を示している。
【００７７】
マスタ制御部２０は、加圧体１１をワーク３３に押し付けた後、第３速度（FL3SPD）で加圧体１１を原点に向かって移動させ、上昇させる。マスタ制御部２０は、加圧体１１が速度切替位置に達すると第３速度（FL3SPD）より早い第４速度（FL4SPD）で加圧体１１を原点に向かって移動させる。マスタ制御部２０は、加圧体１１が原点に近づくと、原点において加圧体１１の速度が零になるように、リニアモータ１０のロッド１０１の移動速度を減速させ、加圧体１１が原点に到達すると動作完了信号をオフにする。このとき、アシスト制御部４０は、マスタ制御部２０における電流指令に追従してリニアモータ１０Ｃを駆動させることにより、原点に向けて加圧体１１を移動させる際に要する時間を短縮させる。
【００７８】
以上のように、ワーク３３をプリント配線基板３１に押し付けるときのリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに対する制御をマスタ制御部２０が行う際に、重力と逆向きの推力をリニアモータ１０Ｃに発生させる制御をアシスト制御部４０が行う。これにより、各リニアモータ１０のロッド１０１と連結プレート１２と加圧体１１との自重をリニアモータ１０Ｃが支え、自重以下の荷重でのワーク３３を押し付けるリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの推力制御が可能になる。
【００７９】
また、加圧体１１を原点からＦＬモード開始位置へ移動させる際と、ワーク３３に対する押し付け完了後に加圧体１１を原点へ移動させる際とには、アシスト制御部４０は、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに対する制御に追従してリニアモータ１０Ｃを制御する。リニアモータ１０Ｃをリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに追従して駆動させることにより、加圧体１１の加減速において大きい推力を得ることができる。
【００８０】
マスタ制御部２０とアシスト制御部４０との協調制御により、重力などの加圧体１１に作用する力を打ち消すための平衡用バランサを用いる必要がないのでリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの推力を損失させることがない。また、マスタ制御部２０は、加圧体１１に対して作用する重力などの影響を考慮せずにリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂの推力制御を容易に行うことができる。
【００８１】
図１に示したように、リニアモータ１０Ｃのロッド１０１が連結プレート１２に固定されている位置が、リニアモータ１０Ａ及びリニアモータ１０Ｂそれぞれのロッド１０１が連結プレート１２に固定されている位置に挟まれた位置になっているので、リニアモータ１０Ｃが保持電流にて制御されて上向きの推力を発生し、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂが下向きの推力を発生するときに連結プレート１２に異なる向きの力が作用することによるねじれの発生を抑えることができる。また、リニアモータ１０Ｃのロッド１０１が連結プレート１２に固定されている面に垂直な方向から見た際に、固定されている位置と加圧体１１が連結プレート１２に取り付けられている位置とが重なるように加圧体１１を取り付けることにより、連結プレート１２を介して加圧体１１にバランスよく荷重を加えることができる。
【００８２】
（変形例）
リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに流れる電流を制御する際のマスタ制御部２０の制御における電流分解能と、リニアモータ１０Ｃに流れる電流を制御する際のアシスト制御部４０の制御における電流分解能との差を利用した推力制御について説明する。ここでは、リニアモータ１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃの電流１［Ａ］当たりの推力は同じ場合について説明する。ここで、電流分解能とは、リニアモータ１０への通電において電流を変化させる際の最小単位のことである。
【００８３】
図１２は、マスタ制御部２０とアシスト制御部４０との電流分解能の差を利用した推力制御の一例を示す図である。図１２に示す例では、マスタ制御部２０の電流分解能Ｒｍが２［Ａ］であり、アシスト制御部４０の電流分解能Ｒａが０．４［Ａ］である。また、各リニアモータ１０のロッド１０１と連結プレート１２と加圧体１１との自重を支える保持電流Ｈは、−４［Ａ］である。なお、各電流値において、正の電流値は鉛直方向下向きの推力を発生させる電流値であり、負の電流値は鉛直方向上向きの推力を発生させる電流値である。
【００８４】
ここで、ワーク３３を押し付ける際にリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに流す電流の指令値である押し付け電流指令Ｕが与えられた場合、以下のようにしてマスタ制御部２０における押し付け電流値（制限電流指令）とアシスト制御部４０におけるアシスト電流値（保持電流）とを算出する。まず、押し付け電流指令Ｕからマスタ制御部２０における押し付け電流値Ａｍを次式（２）及び次式（３）を用いて算出する。式（２）における関数ｃｅｉｌ（ｘ）は実数ｘに対してｘ以上の最小の整数を得る天井関数である。
Ａ  ＝ｃｅｉｌ（Ｕ／Ｒｍ）  …（２）
Ａｍ＝Ｒｍ×Ａ              …（３）
【００８５】
アシスト制御部４０における押し付け電流値Ａａは、次式（４）〜次式（６）を用いて算出する。式（５）における関数ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を得る床関数である。
Ｂ  ＝Ｕ−Ａｍ                …（４）
Ｂ’＝ｆｌｏｏｒ（Ｂ／Ｒａ）  …（５）
Ａａ＝Ｈ＋Ｒａ×Ｂ’          …（６）
【００８６】
図１２に示すように、押し付け電流指令Ｕが１［Ａ］、１１［Ａ］、１３［Ａ］、１５．１［Ａ］及び１８．７［Ａ］それぞれの場合において、リニアモータ１０Ｃに単に保持電流による通電を行うと、リニアモータ１０Ａ及び１０Ｂに対する押し付け電流指令Ａｍは２［Ａ］、１２［Ａ］、１４［Ａ］、１６［Ａ］及び２０［Ａ］となる。これらの場合、ワーク３３の押し付けにおいて生じる誤差が１［Ａ］、１［Ａ］、１［Ａ］、０．９［Ａ］及び１．３［Ａ］となる。
【００８７】
一方、上記の式（２）〜式（６）を用いた場合には、押し付け電流指令が１［Ａ］、１１［Ａ］、１３［Ａ］、１５．１［Ａ］及び１８．７［Ａ］それぞれの場合において、ワーク３３の押し付け荷重を発生させる電流値Ａｔｏｔａｌに生じる誤差が０．２［Ａ］、０．２［Ａ］、０．２［Ａ］、−０．１［Ａ］及び−０．１［Ａ］となり、精度の高い押し付け荷重を得ることが可能になる。
【００８８】
変形例における制限電流指令と保持電流との補正は、アシスト制御部４０において保持電流の検出が行われた後に行われる。例えば、アシスト制御部４０において検出された保持電流及びアシスト制御部４０の電流分解能はマスタ制御部２０の速度制御部２０３に通知され、上位の装置から入力される押し付け電流指令に基づいて、マスタ制御部２０の押し付け電流値（補正後の制限電流指令）とアシスト制御部４０のアシスト電流値（補正後の保持電流）とを速度制御部２０３が算出する。速度制御部２０３は、予め定められた電流制限値（FL2I）に代えて、算出した押し付け電流値を用いて動作する。アシスト制御部４０の電流制御部４０２は、速度制御部２０３が算出したアシスト電流値を取得し、保持電流に代えてアシスト電流値を用いて動作する。
【００８９】
以上のようにして、ワーク３３を押し付ける際のマスタ制御部２０における制限電流指令とアシスト制御部４０における保持電流とを補正することにより、アシスト制御部４０が単に自重を支える保持電流をリニアモータ１０Ｃに通電する場合に比べて精度の高い押し付け荷重を得ることができる。
【００９０】
なお、第１の実施形態における工作装置１では、マスタ制御部２０が２つのリニアモータ１０Ａ及び１０Ｂを制御する構成を説明した。しかし、この構成に限ることなく、マスタ制御部２０は、１つのリニアモータ１０を制御してもよいし、３つ以上のリニアモータ１０を制御してもよい。なお、マスタ制御部２０が３つ以上のリニアモータ１０を制御する場合、それらのリニアモータ１０のロッド１０１が連結プレート１２に固定される位置の重心に、リニアモータ１０Ｃのロッド１０１を固定するようにしてもよい。
【００９１】
また、第１の実施形態における工作装置１では、アシスト制御部４０が１つのリニアモータ１０Ｃを制御する構成を説明した。しかし、この構成に限ることなく、アシスト制御部４０は、２つ以上のリニアモータ１０を制御してもよい。このとき、アシスト制御部４０が制御するリニアモータ１０のロッド１０１を連結プレート１２に固定する位置は、当該位置の重心と、マスタ制御部２０が制御するリニアモータ１０のロッド１０１が連結プレート１２に固定される位置の重心とが一致するようにしてもよい。
【００９２】
また、第１の実施形態における工作装置１では、ロッドタイプのリニアモータ１０を用いる構成を説明した。しかし、この構成に限ることなく、スライダータイプのリニアモータを用いてもよい。
【００９３】
（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態におけるリニアモータ装置を適用した工作装置２の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態における工作装置１が備える構成要素と同じ構成要素に対しては同じ符号を付して、重複する説明を省略する。工作装置２は、リニアモータ５１Ａ及びリニアモータ５１Ｂを含み構成されるリニアモータ５０と、リニアモータ５１Ａとリニアモータ５１Ｂとの可動子であるロッド１０１に取り付けられた加圧体１１と、リニアモータ５１Ａの駆動を制御する第１の制御部としてのマスタ制御部２０と、リニアモータ５１Ｂの駆動を制御する第２の制御部としてのアシスト制御部４０とを備える。リニアモータ５１Ａとリニアモータ５１Ｂとの可動子は、一つのロッド１０１として形成され、リニアモータ５１Ａ及びリニアモータ５１Ｂそれぞれが発生させる推力を合成した合力に応じてロッド１０１が移動する。
【００９４】
リニアモータ５０は、リニアモータ５１Ａとリニアモータ５１Ｂとを含むように一つのモータとして構成されている。具体的には、リニアモータ５１Ａの複数のコイルと、リニアモータ５１Ｂの複数のコイルとが同一軸上に配置されて、各コイル内を貫通するようにロッド１０１が配置されている。図１３に示す構成では、鉛直方向の上側にリニアモータ５１Ａの複数のコイルが配置され、リニアモータ５１Ａの複数のコイルの下側にリニアモータ５１Ｂのコイルが配置されている。リニアモータ５０において、リニアモータ５１Ａの上側には、磁気センサ１１２が配置されている。リニアモータ５１Ａ及びリニアモータ５１Ｂは、第１の実施形態において示したリニアモータ１０と同様に、複数のコイルを備える。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のいずれか一つが各コイルに対して割り当てられ、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の３つのコイルを一組として三相コイルが形成される。リニアモータ５１Ａ及びリニアモータ５１Ｂそれぞれは、複数の三相コイルを備える。
【００９５】
第２の実施形態における工作装置２では、マスタ制御部２０がリニアモータ５１Ａを制御し、アシスト制御部４０がリニアモータ５１Ｂを制御する。リニアモータ５１Ａが推力を発生させてワーク３３をプリント配線基板３１に押し付ける際に、重力と逆向きの推力をリニアモータ５１Ｂに発生させる制御をアシスト制御部４０が行う。これにより、ロッド１０１と加圧体１１との自重をリニアモータ５１Ｂが支えることができ、自重以下の荷重でのワーク３３を押し付けるリニアモータ５１Ａの推力制御が可能になる。
【００９６】
また、マスタ制御部２０が制御するリニアモータ５１Ａをリニアモータ５１Ｂより磁気センサに近い位置とすることにより、工作装置２が用いられる環境の温度によるロッド１０１の膨張や収縮により生じる位置検出の誤差の影響を抑えることができる。
【００９７】
なお、図１３では、リニアモータ５１Ａの複数のコイルと、リニアモータ５１Ｂの複数のコイルとを分けて配置する構成について説明した。しかし、図１３に示した構成に限ることなく、リニアモータ５１Ａの複数のコイルとリニアモータ５１Ｂの複数のコイルとをリニアモータ５０において交互に配置してもよい。例えば、図１４に示すように配置してもよい。図１４は、２つのリニアモータ５１Ａ、５１Ｂそれぞれのコイルを交互に配置する一例を示す図である。図１４に示すように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の一組のコイルを、リニアモータ５１Ａのコイルとリニアモータ５１Ｂのコイルとで交互に配置する。このように配置することにより、リニアモータ５１Ａとリニアモータ５１Ｂとが接する箇所を増やすことができ、ロッド１０１においてリニアモータ５１Ａ、５１Ｂが発生させる異なる向きの力が加わる箇所を分散させることができる。これにより、向きの異なる力がロッド１０１に作用することで生じるロッド１０１の変形や劣化を低減させることができる。
【００９８】
また、第２の実施形態の工作装置２においても、第１の実施形態において示したように、マスタ制御部２０とアシスト制御部４０とにおける電流分解能の差を利用して押し付け荷重の精度を向上させることができる。
また、図１３では、リニアモータ５０が２つのリニアモータ５１Ａ、５１Ｂを含む構成について説明したが、ロッド１０１（可動子）を共通としコイルの中心が同一軸上に配置された３つ以上のリニアモータをリニアモータ５０が含む構成としてもよい。
【００９９】
なお、各実施形態では、リニアモータが有する可動子の移動方向が鉛直方向であり、アシスト制御部４０が外力としての重力を打ち消す推力を発生させる構成を示した。しかし、重力以外の外力が可動子などに作用する場合においても、アシスト制御部４０がリニアモータを制御して外力を打ち消す推力を発生させることにより、マスタ制御部２０は可動子に作用する外力の影響を考慮せずにリニアモータを制御することができ、制御を容易にすることができる。
【０１００】
上述のマスタ制御部及びアシスト制御部は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述したリニアモータの制御の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
駆動するリニアモータの推力損失を抑えつつ推力制御を容易にすることが不可欠な用途にも適用できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０Ａ，１０Ｂ，５１Ａ…リニアモータ（第１のリニアモータ）、１０Ｃ，５１Ｂ…リニアモータ（第２のリニアモータ）、１２…連結プレート、２０…マスタ制御部（第１の制御部）、３３…ワーク（加圧対象物）、４０…アシスト制御部（第２の制御部）、１０１…ロッド（可動子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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