(57)【要約】【課題】  迅速に精度良く磁極合わせを行う。【解決手段】  門型ステージ１と、門型ステージを移動させる二つのリニアモータ３０ａ，３０ｂとを備える門型ステージ装置の制御方法であって、一方のリニアモータ３０ａのみに対して通電を行うことで、その可動子３２ａを少なくとも一回ずつ以上正逆それぞれの方向へ移動させ、各移動について、そのリニアモータの固定子３１ａに対する可動子の通電位相角を求めると共に、各正逆方向のそれぞれの移動ごとに求められた通電位相角を統計処理により一の通電位相角に決定し、同様に、他方のリニアモータ３０ｂのみに対する通電により、当該リニアモータについても一の通電位相角を決定する。【選択図】図５
2006050875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
門型ステージと、前記門型ステージの長手方向両端部で当該長手方向と直交する方向に門型ステージを移動させる二つのリニアモータとを備え、前記各リニアモータの可動子を同期駆動させる門型ステージ装置の制御方法であって、
前記二つのリニアモータの内、一方のリニアモータのみに対して通電を行うことで、当該一方のリニアモータの可動子を少なくとも一回ずつ以上正逆それぞれの方向へ移動させ、
前記各正逆方向のそれぞれの移動について、前記一方のリニアモータの固定子に対する前記可動子の通電位相角を求めると共に、前記各正逆方向のそれぞれの移動ごとに求められた通電位相角を統計処理により一の通電位相角に決定し、
同様に、他方の前記リニアモータのみに対する通電により、当該リニアモータについても一の通電位相角を決定することを特徴とする門型ステージ装置のリニアモータ制御方法。
【請求項２】
前記二つのリニアモータの各々の通電位相角を決定する処理を複数回繰返し、当該各リニアモータについて、統計処理により、通電位相角を最終的に決定することを特徴とする請求項１記載の門型ステージ装置のリニアモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、門型ステージ装置のステージ両端部で駆動する二つのリニアモータの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
門型ステージを高速かつ高精度に位置決めするためには、門型ステージの両端部をそれぞれ支持して同じ方向に移動させる二つのリニアモータを同期させて駆動する方式がある。そして、この形態の装置は片方のモータを主軸、もう一方のモータを従属軸として、モータの主軸に対して位置制御を行い、従属軸にはそのフィードハック指令に従った電流指令を行ういわゆるマスタースレーブ式がとられている。
そして、駆動源となるリニアモータは原点出しを行う必要があり、その方法として、磁極合わせを行った後に、リニアエンコーダの原点マークを検知する方法が一般的である。
リニアモータの磁極合わせ方法は、ホールセンサにて永久磁石の磁束を検出し、モータ駆動のための電機子電流を永久磁石の発する磁束の転換周期に対して90°位相をずらした位相となるようにモータを通電する方式や、二相直流励磁することで安定点に停止させ、そのときのエンコーダの計測値と直流励磁開始時点の計測値とからＵ相励磁原点を算出して、以後エンコーダのカウント偏差にて電気位相角を求めるような、ホールセンサを使用しない方式もある。
【０００３】
しかしながら、一般のリニアモータでは、その磁極検出精度は非常に悪い。このため、門型構造のステージを二つのリニアモータで同期運転させる場合に、二つのモータそれぞれにおける電機子電流と永久磁石周期の位相ずれ(以下、このずれ量を位相角ずれという)にばらつきが生じる。
位相角ずれにばらつきが生じると、電機子に有効に流れる電流量が、それぞれのモータ間で異なることになる。このため、同期指令を与えても、二つのモータ間の位相角ずれが一致せずにモータの発生する推力のアンバランスが生じる。その結果、ステージが振動したり、位置決め精度が低下したり、制御ゲインが十分に上げられずに経路補償精度即ち、位置精度が著しく低下してしまう。また、位相角ずれは、リニアモータの無効電力となるため、モータ効率を悪くし、無駄なエネルギーを消費することにもなる。
【０００４】
これらの問題に対し、門型ステージの二つのリニアモータを同期駆動して、モータの能力を最大限発揮するために、二つのリニアモータの永久磁石位置や磁極検出センサ(ホールセンサ)の取り付け位置や、リニアエンコーダのＺ相信号(原点マーク信号)の出力位置を一致させるように機械的に位置調整することが有効であるが、これらの調整作業には時間がかかると共に、それら位置関係をリニアモータの位置精度レベルにまで調整することは非常に困難である。
【０００５】
そこで、門型フレームを高速かつ高精度に位置合わせするために、リニアモータの電機子電流量と、電機子電流と永久磁石の周期の位相のズレを計測し調節できる手段と、マスタースレーブ方式の制御を行う制御手段とを用いて、Ｚ相信号検知により基準軸のリニアモータの原点位置検出を行うと共に、この基準としたモータの電機子電流の最適化を行う工程と、基準モータと従属モータの主従関係を切り替え、前出の工程と同様にして原点出しが終了していない従属モータの原点出しとモータの電機子電流の最適化を行う工程と、二つのモータが所望の位置関係になるよう片側のモータ駆動により位置補正を行う工程とによりリニアモータの同期を図る、という制御方法が案出された（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３４８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の方法では、Ｚ相信号検出による原点検出と電機子電流の最適化を二つのリニアモータについて主従関係を入れ替えて行うという煩雑な処理が必要であった。
さらに、電源投入直後のＺ相信号検知までの移動には、二つのリニアモータの通電位相角を仮決定するために、ホールセンサを使用したり、二相直流励磁によりＵ相励磁原点を算出する方法による磁極合わせを行う必要があるが、これらの磁極合わせは、磁極検出精度は非常に悪く、Ｚ相信号検知までの移動およびモータ電流位相角のずれ補正を主従関係の入れ替えて各々実行するまでは、二つのリニアモータは本来の性能を出すことができずに、非常に時間を要するという問題があった。
本発明は、門型ステージ装置の二つのリニアモータについて容易且つ迅速に磁極合わせを行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、門型ステージと、前記門型ステージの長手方向両端部で当該長手方向と直交する方向に門型ステージを移動させる二つのリニアモータとを備え、前記各リニアモータの可動子を同期駆動させる門型ステージ装置の制御方法であって、前記二つのリニアモータの内、一方のリニアモータのみに対して通電を行うことで、当該一方のリニアモータの可動子を少なくとも一回ずつ以上正逆それぞれの方向へ移動させ、前記各正逆方向のそれぞれの移動について、前記一方のリニアモータの固定子に対する前記可動子の通電位相角を求めると共に、前記各正逆方向のそれぞれの移動ごとに求められた通電位相角を統計処理により一の通電位相角に決定し、同様に、他方の前記リニアモータのみに対する通電により、当該リニアモータについても一の通電位相角を決定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記二つのリニアモータの各々の通電位相角を決定する処理を複数回繰返し、当該各リニアモータについて、統計処理により、通電位相角を最終的に決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明は、駆動前の固定子永久磁石と可動子コイルのいわゆる磁極合わせを行う場合に、各リニアモータごとに単独で通電を行い、当該各リニアモータごとに正方向と逆方向への移動を生じるように通電が行われる。その際、正方向と逆方向のいずれの移動の場合についても、通電が行われない他方のリニアモータにより、移動方向と逆の方向に誤差を生じた状態で通電位相角が求められることとなるが、正方向と逆方向の全ての移動により求まる通電位相角について、平均化或いは最小二乗法等の統計処理が行われることから、前記誤差の影響を低減し、精度の良い通電位相角に決定することが可能となる。つまり、各リニアモータのそれぞれについて精度の良い通電位相角を求めることが可能となる。
【００１０】
さらに、各リニアモータについて、正逆方向への駆動切り替えとその際に求まる通電位相角の統計的処理という簡易な方法により、通電位相角ズレを最小限とすることができ、これにより、各リニアモータ間の推力のアンバランスを低減することが可能となる。
これにより、制御ゲインを上げることが可能となり、位置決め性能を向上できる。同時に、各リニアモータの効率を良くし、無駄なエネルギー消費を低減することができる。
【００１１】
さらに、上記手法で通電位相角が求まることから、磁極を検出するためのホールセンサを必要とせずに、高精度で磁極検出が可能であるため、センサ自体やセンサの設置に伴う配線、接続コネクタ等を不要とし、さらには、センサ位置調整等も不要とすることができるので、装置の生産性の向上を図ると共に、センサによる誤動作や動作不良を回避し装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、二つのリニアモータの永久磁石位置や、リニアエンコーダのＺ相信号(原点マーク信号)の出力位置を機械的に一致させるような位置調整が必要ないという利点がある。
このように、各リニアモータについて精度の高い磁極検出（通電位相角の検出）が可能であるため、その後の原点検出を高速で精度良く行うことが可能である。
また、二つのリニアモータの主従関係を入れ替えるといった煩雑な処理を不必要とすることが可能である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、二つのリニアモータの通電位相角の検出を複数回繰返し、各リニアモータごとに、統計処理により、通電位相角を最終的に決定するため、より検出回数が多くなり、バラツキが低減され、より高精度に通電位相角を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施形態の全体構成）
本発明の実施形態である門型ステージ装置１０について、図１乃至図６に基づいて説明する。図１は門型ステージ装置１０の概略構成を示す斜視図である。
かかる門型ステージ装置１０は、後述する全体の構成を支持する土台となる定盤２と、定盤２の上面において所定方向（以下、この方向をＹ軸方向とする）に搬送され位置決めされる門型ステージ１と、門型ステージ１をＹ軸方向に沿って移動位置決めする二つのリニアモータ３０ａ，３０ｂと、定盤２上において門型ステージ１をＹ軸方向に沿って移動可能に支持する案内機構としての二つのリニアガイド５ａ，５ｂと、門型ステージ１の二つの足部において当該門型ステージ１のＹ軸方向における位置検出を行う二つのリニアエンコーダ６ａ，６ｂ（６ｂはリニアガイド５ｂ側の門型ステージ１の足部に６ａと対称となる位置に配されている）と、当該位置検出に用いられる定盤２に設けられたリニアスケール７ａ（リニアガイド５ｂ側の定盤２の側面において７ａと対称となる位置にも配されている）と、各リニアモータ３０ａ，３０ｂの動作制御を行う動作制御手段２０（図２参照）とを備えている。
【００１５】
定盤２は、水平面上に設置した状態において、その上面も水平となるように形成されている。そして、定盤２の上面に平行であって前述しＹ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とし、垂直な方向をＺ軸方向として以下の説明を行うものとする。
門型ステージ１は、定盤２のＸ軸方向のほぼ全幅に渡る長さであって、その両端部には下方に延びた足部が設けられている。
【００１６】
リニアモータ３０ａ，３０ｂは、定盤２の上面におけるＸ軸方向両端部に配置されている。各リニアモータ３０ａ，３０ｂは、Ｙ軸方向に沿って定盤２の上面に設けられた固定子３１ａ，３１ｂと、当該固定子３１ａ，３１ｂに沿った推力を受けて駆動する可動子３２ａ，３２ｂとを備えている。
各固定子３１ａ，３１ｂには、それぞれ複数の永久磁石がＹ軸方向に沿って均一間隔で設置されている。これらの永久磁石は、図示しない磁石固定部材上にＮ極磁石とＳ極磁石が交互に並べられている。
各可動子３２ａ，３２ｂは、門型ステージ１の各足部の下端部を載置状態で支持している。そして、各可動子３２ａ，３２ｂには、三相(Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相)のコイルが内蔵されており、この三相コイルと各固定子３１ａ，３１ｂの永久磁石にて、ブラシレスＤＣモータと同様の磁気回路を構成しており、三相コイルに所定の通電タイミングにてそれぞれ１２０°ずつ位相がずれている電流を通電することで、通電電流に比例した推力が発生する。そして、それぞれの可動子３２ａ，３２ｂが駆動することで門型ステージ１をＹ軸方向に移動位置決めする。
そして、これらのリニアモータ３０ａ，３０ｂの固定子３１ａ，３１ｂ上を、可動子３２ａ，３２ｂを同期駆動させることで、その長手方向がＸ軸方向に平行となる状態を維持しながら門型ステージ１移動することができる。
【００１７】
各リニアガイド５ａ，５ｂは、それぞれリニアモータの固定子３１ａ，３１ｂと可動子３２ａ，３２ｂとの間隙を一定に保った状態で定盤２上において門型ステージ１の支持を行っている。
リニアエンコーダ６ａはリニアモータ３０ａの可動子３２ａに設けられ、当該可動子３２ａの移動時において、定盤２の固定子３１ａ近傍にＹ軸方向に沿って形成されたリニアスケール７ａの読み取りを行う。そして、リニアエンコーダ６ａは、半周期ずれたＡ相，Ｂ相の二相信号と、所定間隔の移動ごとに１パルスを出力するＺ相信号とを動作制御手段２０に出力する。動作制御手段２０では、周知の手法により、二相信号から移動方向の正逆（図１における＋方向と−方向）を判断し、パルスをカウントすることで可動子３２ａの移動量を検出することができる。
【００１８】
（門型ステージ装置の制御系）
図２は門型ステージ装置１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、動作制御手段２０は、二つのリニアモータ３０ａ，３０ｂの動作制御を行うと共に、各リニアエンコーダ６ａ，６ｂにより各リニアモータ３０ａ，３０ｂの可動子３２ａ，３２ｂの移動量の検出を行う。
そして、動作制御手段２０は、所定の制御プログラムに従って各種の処理及び制御を実行するＣＰＵ２６と、各種の処理及び制御を実行するためのプログラムが格納されたＲＯＭ２７と、各種のデータを格納することで各種の処理の作業領域となるＲＡＭ２８と、ＣＰＵ２６からの各リニアモータ３０ａ，３０ｂへの駆動指令に従いＰＷＭ信号に変換して各リニアモータ３０ａ，３０ｂ側に出力するサーボコントローラ２１とを備えている。
また、サーボコントローラ２１と各リニアモータ３０ａ，３０ｂとの間には、パワーアンプ２２ａ，２２ｂが設けられ、指令に応じた電流を可動子３２ａ，３２ｂの三相コイルに通電する。
【００１９】
また、サーボコントローラ２１には、＋リミットスイッチ２３，−リミットスイッチ２４及び原点センサ２５が接続されている。かかる＋リミットスイッチ２３は、門型ステージ１が＋方向（図１参照）の移動限界にあるか否かを検出し、−リミットスイッチ２４は、−方向への移動限界にあるか否かを検出する。また、原点センサ２５は、門型ステージ１が予め設定されている原点位置にあるか否かを検出する。
【００２０】
（全体的な処理）
図３は門型ステージ装置１０の電源投入から運転準備完了までのフローチャートである。以下に示す各処理は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２７に格納された各種制御プログラムに従って実行するものである。
まず、装置に電源が投入される(Ｓ１００)と、制御プログラムが起動される。かかる起動プログラムに従ってＣＰＵ２６は、周辺装置等の初期化や各種制御データの読込等の初期化処理(Ｓ２００)を実行する。
次に、ＣＰＵ２６は、処理プログラムに基づいて、磁極検出処理(Ｓ３００)に移行し、各リニアモータ３０ａ，３０ｂの可動子３２ａ，３２ｂとリニアモータの固定子３１ａ，３１ｂとの位相差を各々個別に検出し、各リニアモータ３０ａ，３０ｂの力率を最適化する。磁極検出処理の詳細について、以下に説明する。
【００２１】
図４は磁極検出処理(Ｓ３００)のフローチャートである。以下に示す各処理は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２７に格納された各種制御プログラムに従って実行するものである。
図４に示すように、磁極検出処理では、まず、ＣＰＵ２６は、処理プログラムに従い、一方のリニアモータ３０ａをサーボｏｎし(Ｓ３１０)、他方のリニアモータ３０ｂをサーボｏｆｆとする動作制御を行う。
【００２２】
次いで、磁極合わせ処理に移行する(Ｓ３２０)。
図５は磁極合わせ処理のフローチャートである。以下に示す各処理は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２７に格納された各種制御プログラムに従って実行するものである。
磁極合わせ処理(Ｓ３２０)では、まず、ＣＰＵ２６は、現在のエンコーダカウント値をＲＡＭ２８に記憶する(Ｓ３２１)。
【００２３】
次いで、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７から当初の段階で可動子３２ａのコイルに通電すべき電流値とその位相角をセットする(Ｓ３２２)。
ここで、所定の電流値は、門型ステージ１の摩擦負荷や重量によって決定されるが、リニアモータ３０ａの定格電流の25%から100%程度が望ましい。つまり、磁極位置が不明なリニアモータ３０ａを位相角を固定して駆動すると、可動子３２ａの初期位置によっては力率が非常に小さな値となる場合がある。力率が0となる付近では駆動電流に対して数%程度の推力しか可動子３２ａに発生しないため、摩擦負荷や重量によっては起動できない。よって装置の摩擦負荷や重量の仕様に基づき、適正な電流値を選択し、初期電流値としてＲＯＭ２７に設定しておく必要がある。
位相角は任意の角度でよいが、ここではＵ相基準にて９０°に設定されているものとする。
【００２４】
次に、ＣＰＵ２６は、サーボコントローラ２１に対して、上記設定による電流値とその位相角でリニアモータ３０ａに通電する制御を行う(Ｓ３２３)。
そして、ＣＰＵ２６は、リニアエンコーダ６ａの出力からエンコーダカウント値の変化を判定する(Ｓ３２４)。
エンコーダカウント値に変化がない場合(Ｓ３２４：ＮＯ)には、設定した位相角（Ｕ相基準９０°）がリニアモータの力率０付近であることを意味する。従って、その場合には、ＣＰＵ２６は、現在の位相角から９０°シフトした位相角を新たに設定する（Ｓ３２５）と共に、サーボコントローラ２１に対して９０°シフトした位相角で可動子３２ａに通電させる動作制御を行う(Ｓ３２３)。そして、ＣＰＵ２６は、再び、リニアエンコーダ６ａのエンコーダカウント値の変化を判定する(Ｓ３２４)。
【００２５】
一方、リニアエンコーダ６ａからエンコーダカウント値の変化を検出した場合(Ｓ３２４：ＹＥＳ)、可動子３２ａの停止位置が初期位置から変化したことを示す。このとき、ＣＰＵ２６は、可動子３２ａに移動を生じさせた位相角と移動後のリニアエンコーダ６ａのカウント値（初期位置からの偏差）と既知であるリニアモータの磁極間距離（例えば予めＲＯＭ２７に記憶されている）とから、リニアモータ３０ａのＵ相励磁原点を算出し（Ｕ相励磁原点に相当するリニアエンコーダ６ａのカウント値を算出する）、メモリに記憶する処理を行う(Ｓ３２６)。
【００２６】
ここで、リニアモータ３０ａ，３０ｂのいずれか一方のみをサーボｏｎして磁極合わせを行うことの問題点について言及する。
図６は磁極検出処理にて一方のリニアモータ３０ａを移動させたときの装置上面図である。リニアモータ３０ａの動く方向は、通電前の可動子３２ａの位置により変るが、リニアモータ３０ａに通電し、Ｙ軸−方向に動いた場合は図６(Ａ)の状態となり、Ｙ軸＋方向に動いた場合は図６(Ｂ)の状態となる。
図示のように、可動子３２ａが正逆いずれの方向に移動した場合でも、門型ステージ１の長手方向がＸ軸方向に対して傾きを生じる。この傾きは、リニアモータ３０ｂをサーボｏｆｆとし、リニアモータ３０ａのみを通電したため門型ステージ１が片押し状態となり、各リニアガイド５ａ，５ｂにおいて摩擦負荷を生じた結果、門型ステージ１や各リニアガイド５ａ，５ｂに撓みや変形を生じて発生するものである。
また、門型ステージ１等の変形により、ステップ(Ｓ３２３)におけるモータ通電にて移動したリニアモータ３０ａの位置は、その時の通電電流の移動角度に応じて本来位置決めされるべき可動子３２ａの位置から移動方向とは逆側に△Ｘ１または、△Ｘ２相当のズレを生じる。これらのズレの影響を抑制するために、以下のステップＳ３２７，Ｓ３２８の処理が行われる。
【００２７】
即ち、ステップＳ３２６の処理によりリニアモータ３０ａのＵ相励磁原点が求まると、ＣＰＵ２６は、可動子３２ａへの通電電流を所定の位相角をシフトする 制御を行う(Ｓ３２７) 。
位相角のシフト方法は、(Ｓ３２３)のステップにて図６(Ａ)に示すように、Ｙ軸の−方向に移動した場合は、その逆の方向つまり＋方向に電気角で３６０°分シフトする。また、(Ｓ３２３)のステップにて、Ｙ軸の＋方向に移動した場合は−方向に電気角で３６０°分シフトする。なお、この時の位相角のシフトは、可動子３２ａが逆方向に移動を生じるようにその位相を段階的に変化させることが望ましい。
これにより、図６(Ａ)から図６(Ｂ)の状態へ、又は図６(Ｂ)から図６(Ａ)の状態へ切り替えられる。
【００２８】
切り替え通電後（Ｓ３２３）は、前回と同様にＳ３２４を経て、ステップ(Ｓ３２６)においてリニアモータのＵ相励磁原点がＣＰＵ２６により算出され、ＲＡＭ２８に記憶される。
このように、ＣＰＵ２６により、図６(Ａ)の状態と図６(Ｂ)の状態を交互に切り替える通電制御が、予め設定された所定回数繰り返されて(Ｓ３２８)終了となる。かかる繰り返し回数は、少なくとも二回以上であって、偶数回行うことがより望ましい。
【００２９】
以上の処理によって、リニアモータ３０ａに対する磁極合わせ処理が終了すると、図４に示すように、ＣＰＵ２６は、複数回記録されたＵ相励磁原点のデータに対して、平均化処理又は最小二乗法等の既知の統計処理を加える演算処理を実行する（Ｓ３３０）。これにより、門型ステージ１の撓み及び各リニアガイド５ａ，５ｂの摩擦負荷によって尭生する△Ｘ１と△Ｘ２のズレ(位相角ズレに相当)を打ち消し合わせて、その影響を低減するとができる。
【００３０】
統計処理(Ｓ３３０)が終了すると、ＣＰＵ２６は、リニアモータ３０ａをサーボｏｆｆし、リニアモータ３０ｂをサーボｏｎする動作制御を行う（Ｓ３４０)。
次いで、ＣＰＵ２６は、リニアモータ３０ａの場合と同様に、リニアモータ３０ｂについても磁極合わせ処理を実行する(Ｓ３５０)。即ち、リニアモータ３０ｂについても、リニアモータ３０ａと同様の磁極合わせ処理が行われ、かかるリニアモータ３０ｂについても、統計処理されたＵ相励磁原点のデータが算出される（Ｓ３６０）。
【００３１】
そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ３１０〜Ｓ３６０の処理を予め設定された回数繰り返し実行する（Ｓ３７０）。なお、その回数は一回でも良いが複数回行うことが望ましい。
さらに、Ｓ３１０〜Ｓ３６０の処理が複数回繰り返された場合には、ＣＰＵ２６は、各リニアモータ３０ａ，３０ｂのＵ相励磁原点データを平均化処理もしくは最小二乗法等の既知の統計処理を施した後、そのデータをＲＡＭ２８に記録する(Ｓ３８０)。
以上の処理によって、さらに磁極検出精度を向上させることができる。
【００３２】
上述のように、Ｓ３００の磁極検出処理が終了すると、図３に示すように、ＣＰＵ２６は、原点検出処理に移行する（Ｓ４００）。
かかる原点検出処理にあっては、ＣＰＵ２６により、各リニアモータ３０ａ，３０ｂを駆動して原点位置に門型ステージ１を移動させる動作制御が行われる。この段階では、各リニアモータ３０ａ，３０ｂについて磁極検出が完了しているので、門型ステージ１の移動を迅速に行うことができる。つまり、門型ステージ１の初期位置が原点から遠い位置にあっても、原点までの到達が短時間で行われる。
そして、ＣＰＵ２６は、原点センサ２５が門型ステージ１を検出することにより、リニアモータ３０ａの原点（門型ステージ１の位置決め制御座標系での原点）を設定する処理が行われる。また、初期位置から原点までのリニアエンコーダ６ａのカウント値から、リニアモータ３０ａのＵ相励磁原点と位置決め制御座標系での原点との相対的な位置関係がＣＰＵ２６に認識される。
これにより、門型ステージ１はＸ軸方向により平行な状態を維持して正規の駆動が可能となり、運転準備完了(Ｓ５００)となる。運転準備完了にて、装置本来の作業が可能となる。
【００３３】
（実施形態の効果）
上述のように、門型ステージ装置１０によれば、各リニアモータ３０ａ，３０ｂをそれぞれ単独で、正逆方向の駆動切り替えを行い、各駆動におけるＵ相励磁原点を算出すると共にそれらに対して統計的処理を行うため、門型ステージ１の撓みやリニアガイド５ａ，５ｂの摩擦による誤差を低減し、より精度良く各リニアモータ３０ａ，３０ｂの磁極検出を行うことが可能となる。
【００３４】
さらに、各リニアモータ３０ａ，３０ｂについて、正逆方向への駆動切り替えとＵ相励磁原点の統計的処理という簡易な方法により、通電位相角ズレを最小限とすることができ、これにより、各リニアモータ３０ａ，３０ｂ間の推力のアンバランスを低減することが可能となる。
これにより、制御ゲインを上げることが可能となり、位置決め性能を向上できる。
また、各リニアモータ３０ａ，３０ｂの効率を良くし、無駄なエネルギー消費を低減することができる。
【００３５】
さらに、上記手法で通電位相角が求まることから、各可動子３２ａ，３２ｂのコイルの磁極を検出するためのホールセンサを不要として、高精度で磁極検出が可能であるため、センサ自体やセンサの設置に伴う配線、接続コネクタ等を不要とし、さらには、センサ位置調整等も不要とすることができ、装置の生産性の向上を図ると共に、センサによる誤動作や動作不良を回避し装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００３６】
また、上記門型ステージ装置１０は、二つのリニアモータ３０ａ，３０ｂの永久磁石位置や、リニアエンコーダ６ａ，６ｂのＺ相信号(原点マーク信号)の出力位置を機械的に一致させるような位置調整が必要ないという利点がある。
さらには、Ｚ相検出等の原点検出（Ｓ４００）よりも先行して、各リニアモータ３０ａ，３０ｂについて精度の高い磁極検出（通電位相角の検出：Ｓ３００）が可能であるため、その後の原点検出を高速で精度良く行うことが可能である。
また、二つのリニアモータ３０ａ，３０ｂの主従関係を入れ替えるといった煩雑な処理を不必要とすることが可能である。
【００３７】
さらに、Ｓ３７０に示すように、二つのリニアモータ３０ａ，３０ｂの通電位相角の検出を複数回繰返し、各リニアモータ３０ａ，３０ｂごとに、統計処理により、通電位相角を最終的に決定するため、より検出回数が多くなり、バラツキが低減され、より高精度に通電位相角を取得することが可能となる。
【００３８】
（その他）
磁極合わせ処理(Ｓ３２０)において、磁極検出方法を任意の位相角にて励磁することで安定点に停止させ、そのときのリニアエンコーダの計測値と直流励磁開始時点（初期位置）の計測値をとからＵ相励磁原点を算出して、以後のエンコーダのカウント偏差にて電気位相角を求める方法を使用しているが、これに限定されるものではない。
その他の方法、例えば、電流磁界と永久磁石磁極との位相差を変化させながら可動子のトルク検出手段の出力から、トルクが0となるポイントを検出して、その電気角から90°位相シフトしたポイントを力率1の転流角として、以後、リニアエンコーダのカウント偏差にて電気位相角を求める方法等を用いても良い。
【００３９】
また、ステップ(Ｓ３２７)にて、位相角シフト量を360°としたが、これに限定されるものではない。
例えば、リニアモータの仕様(磁極間距離等)やリニアガイド等による装置剛性等によっては、位相角シフト量を360°より大きい値、例えば720°等のように360°の整数倍にしてもよい。
その場合は、磁極検出時の移動量が大きくなるが・より広範囲での摩擦負荷補償が可能である。
逆にリニアガイド等による装置剛性が高い場合には、位相角シフト量を、例えば10°とするなどのように、より小さく設定しても良い。
【００４０】
同様にステップ(Ｓ３２８)において、位相シフト量を360°として正逆繰返し駆動を行う処理が行われているが、これに限定されるものではない。
例えば、0〜360°までの1°ずつ位相角シフトを361回繰返し、その後反転して360〜0°まで−1°づつ361回繰り返すといった細分化したシフトを行っても良い。その場合は、検出時間が長くなるが精度は向上する。
【００４１】
（門型ステージ装置の用途）
なお、門型ステージ装置１０は、一方向（Ｙ軸方向）について精度良く位置決めを行う必要があるあらゆる用途に使用するとができる。つまり、門型ステージ１に所定の作業手段を搭載し、Ｙ軸方向に搬送位置決めすることで所定の作業を行う用途、例えば、加工装置、部品搭載装置、画像形成装置、印刷装置等の一定方向に移動位置決めを必要とする種々の用途に活用することが可能である。また、その場合、門型ステージ１には作業手段をＸ軸方向に移動位置決めする駆動手段を設け、Ｘ−Ｙ平面の任意の位置に作業手段を位置決め可能としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】発明の実施形態たる門型ステージ装置の斜視図である。
【図２】門型ステージ装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】門型ステージ装置の電源投入から運転準備完了までのフローチャートである。
【図４】図３の処理に含まれる極検出処理のフローチャートである。
【図５】図４の処理に含まれる磁極合わせ処理のフローチャートである。
【図６】磁極検出処理にて一方のリニアモータを移動させたときの装置上面図であって、図６(Ａ)はＹ軸−方向に動いた状態を示し、図６(Ｂ)はＹ軸＋方向に動いた状態を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１  門型ステージ
１０  動作制御手段
２０  動作制御手段
２６  ＣＰＵ
３０ａ，３０ｂ  リニアモータ
３１ａ，３１ｂ  固定子
３２ａ，３２ｂ  可動子
【図１】
2006050875.tif 000003
【図２】
2006050875.tif 000004
【図３】
2006050875.tif 000005
【図４】
2006050875.tif 000006
【図５】
2006050875.tif 000007
【図６】
2006050875.tif 000008