(57)【要約】固定位置フィードバック制御器。第１の位置モニタリングは、機械土台によって相対的な動きに対して支持される固定子の位置に応答する。第２の位置モニタリングデバイスは、機械土台に対する搬送車の位置に応答する。アクチュエータは固定子との相互作用を介して搬送車を移動させるために提供される。サーボ制御器は、第１および第２の位置モニタリングデバイスの出力における差異に応答して、機械土台に対する搬送車の位置を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子位置フィードバック制御器であって、
機械土台に対する相対的な動きに対して支持される固定子と、
該機械土台に対する該固定子の位置に応答する、第１の位置モニタリングデバイスと、
該固定子との相互作用を介して、搬送車を移動させるためのアクチュエータと、
該機械土台に対する該搬送車の位置に応答する、第２の位置モニタリングデバイスと、
該機械土台に対する該搬送車の位置を制御するために、該第２の位置モニタリングデバイスの出力マイナス該第１の位置モニタリングデバイスの出力に応答するサーボ制御器と
を備える、固定子位置フィードバック制御器。
【請求項２】
前記第１の位置モニタリングデバイスはエンコーダであり、前記固定子に取り付けられたエンコーダスケールおよび前記機械土台に取り付けられたリードヘッドを有する、請求項１に記載のフィードバック制御器。
【請求項３】
前記第２の位置モニタリングデバイスはエンコーダであり、前記機械土台に取り付けられたエンコーダスケールおよび前記アクチュエータに取り付けられたリードヘッドを有する、請求項１に記載のフィードバック制御器。
【請求項４】
前記サーボ制御器は転流アルゴリズムを備える、請求項１に記載のフィードバック制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｆｏｒｃｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された、２００２年、５月２４日に出願された、米国特許出願第１０／１５５，０５８号の一部継続出願であり、その全体において、本明細書において参照により援用される。
【０００２】
本発明は、固定子が機械土台に関連する動きに対してサポートされるシステムにおける、固定子位置フィードバック制御器に関する。
【背景技術】
【０００３】
「Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｆｏｒｃｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された、２００２年、５月２４日に出願された、同時係属の米国特許出願第１０／１５５，０５８号は、ツールに関する工作物の位置を制御するための精密機器に関する。その特許出願が教示するように、機械土台に強固に固定されているよりも、リニアモータの固定子は、機械土台に対しては移動することが可能とされる。固定子それ自体は、その固定子を単一の動作自由度に制限する方法で、外部フレームに接続される。機械土台に強固に固定された状態から、固定子をデカップリングすることは、搬送車が加速される際にさもなければ反作用の力によって生成され得る機械土台の過度の動きを取り除き、それによって、そのような動きの不利な副作用を最小限にする。
【０００４】
一部の従来技術のアクチュエータにおいて、そのアクチュエータの電気制御は、そのアクチュエータの固定子に関して、アクチュエータの移動する要素の位置の正確なフィードバックを必要とする。機械土台に強固に接続されたアクチュエータの固定子の場合のように、配置制御のために用いられる移動搬送車のフィードバックソースはまた、電気信号をアクチュエータに展開するために用いられ得る。この信号は、モータ位相を介した電流の操作に基づいた「転流（ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ）」として一般に知られている。アクチュエータの固定子に対するアクチュエータの移動素子の位置は、一部の初期化プロセスを介して電気制御に相関され、その点から、関連する位置が、移動搬送車の位置のフィードバック情報に従って継続的に更新される。
【０００５】
上記された特許出願における固定子は、機械土台に強固に接続されていないので、推進力方向において、機械土台に対して自由に移動する。したがって、アクチュエータの移動素子とアクチュエータの固定子との間における相対的な位置は、移動搬送車の位置フィードバックソースによって正確には表されない。リニアモータなどの一部のアクチュエータにおいて、性能は低下され得る。なぜならば、任意の所定のモータ電流において、展開された推進力は、正確な「転流」位置からのずれに従って低減される。この潜在的な問題は、上記の特許出願において検討されていた。
【０００６】
この問題に対する一つの可能な解決策は、アクチュエータの移動素子（または移動搬送車）に取り付けられたエンコーダ・リードヘッドおよびそのアクチュエータ固定子に取り付けられたそのスケールを有するエンコーダなどのさらなる位置フィードバックデバイスを据え付けることである。このフィードバックデバイスは、「転流」のみの目的のために用いられる。なぜならば、エンコーダのスケールは、アクチュエータの固定子に強固に結合されており、このフィードバックデバイスからの信号は、アクチュエータの移動素子（搬送車）とアクチュエータの固定子との間における正しい相対位置を常に表す。しかしながら、この解決策はコストがかかる。なぜならば、軸移動が長い場合があり、長いエンコーダスケールを必要とする；さらに、別のエンコーダ・リードヘッドは、移動搬送車に実装される必要があり、別の信号ケーブルを必要とし、かつケーブル管理の複雑性を増大させる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固定子位置フィードバック制御器は、機械土台に対する相対的な動きに対して支持される固定子を含む。第１の位置モニタリングデバイスは、機械土台に対する固定子の位置に応答する。適切な位置モニタリングデバイスは、例えば、エンコーダおよびＬＶＤＴを含む。アクチュエータは、固定子との相互作用を介して搬送車を移動させるために提供され、第２の位置モニタリングデバイスは、機械土台に関連する搬送車の位置に応答する。サーボ制御器は、第２の位置モニタリングデバイスの出力マイナス第１の位置モニタリングデバイスの出力に応答する、機械土台に対する搬送車の位置を制御する。好適な実施形態において、第１の位置モニタリングデバイスは、固定子に取り付けられたエンコーダスケールおよび機械土台に取り付けられたリードヘッドを有する。同様に、この実施形態において、第２のエンコーダは、機械土台に取り付けられたエンコーダスケールおよびアクチュエータに取り付けられたリードヘッドを有する。サーボ制御器は、移動する搬送車の位置を制御するために転流アルゴリズムを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上述したように、アクチュエータ性能における低下は、機械土台に対する固定子の測定されない動きから生じ得る。本発明は、この相対的動きを正確に測定し、かつ機械土台と固定子との間におけるその相対的動きが考慮されるように、サーボ制御器内における転流アルゴリズムを修正することが可能であるという事実に基づいている。その結果としての修正された転流アルゴリズムは、それゆえ、アクチュエータの移動素子とアクチュエータの固定子との間における相対位置の正確な知見を有し、したがって、所定の電流レベルに従って、最大の信頼を達成するように、最適な転流を展開することが可能である。
【０００９】
ここで唯一の図面を参照すると、アクチュエータの固定子１０は、上述の同時係属の米国特許出願において記載されているような、機械土台１２上に支持されている。したがって、固定子１０と機械土台、すなわち基準フレーム１２との間における相対的な動きが存在し得る。エンコーダ・スケール１４は固定子１０に取り付けられ、エンコーダ・リードヘッド１６は機械土台１２に取り付けられる。エンコーダ・スケール１４およびエンコーダ・リードヘッド１６は協同して、機械土台１２に対する固定子１０の位置に比例した信号１８を生成する。同様に、機械土台１２上のエンコーダスケール２０は、搬送車位置フィードバック・リードヘッド２２と協同して、機械土台１２に対する移動搬送車２６の位置に比例した信号２４を生成する。任意の他の位置モニタリングデバイスもまたエンコーダの代わりに用いられ得ることに注意されたい。
【００１０】
当業者は、信号１８が、信号２４から取り除かれて、サーボ制御転流アルゴリズム３０に入力されたエラー信号となる信号２８を生成することを理解し得る。サーボ制御器転流アルゴリズム３０からの出力は、増幅器３２によって増幅され、信号３４を生成し、機械土台１２に対して搬送車２６を正確に位置させるために、搬送車２６を駆動させる。転流の初期化は、当業者にとって公知である標準の技術によって行われる。その後、アクチュエータの移動素子とアクチュエータの固定子との間における相対的位置は、位置フィードバックデバイス１６および２２からのフィードバックに従って更新される。固定子が機械土台に強固に取り付けられた従来技術の装置におけるのと同様な正確さで、本制御システムによって、機械土台に対して搬送車を位置させることが可能となる。
【００１１】
本発明の修正および変更が当業者に対して生じ、そのような修正および変更の全ては添付の請求の範囲内に含まれることは認識される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】唯一の図面は、本発明の制御システムの一実施形態のブロック図である。
【図１】
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【国際調査報告】
2008507061.tif 000004
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