(57)【要約】【課題】プラテン内のコギングの変化に対応することができる位置決め装置を実現する。【解決手段】スライダをプラテン上の所望の位置に移動させて前記スライダの位置決めを行う平面モータにおいて、前記スライダの位置に応じた補償値で前記スライダのコギング補償を行うコギング補償部を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライダをプラテン上の所望の位置に移動させて前記スライダの位置決めを行う平面モータにおいて、
前記スライダの位置に応じた補償値で前記スライダのコギング補償を行うコギング補償部を備えたことを特徴とする平面モータ。
【請求項２】
前記コギング補償部は、前記プラテン上の位置とその位置におけるコギング補償値を記憶したテーブルを備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面モータ。
【請求項３】
前記コギング補償部は、前記プラテン上の位置とその位置におけるコギング補償値を対応づけた関数を備えたことを特徴とする請求項１に記載の平面モータ。
【請求項４】
前記コギング補償部は、前記スライダの現在位置を囲む複数の近傍地点のコギング補償値を用いて補間演算を行い、前記スライダの現在位置におけるコギング補償値を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平面モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライダをプラテン上の所望の位置に移動させて前記スライダの位置決めを行う平面モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラテン上をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動できるスライダを有する位置決め装置が、下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２７１９５号公報
【０００４】
図６は従来の平面モータを利用した位置決め装置の一例を示す図である。
スライダの位置指令値が位置制御部１に入力される。位置制御部１は、位置指令値およびスライダの現在位置フィードバック値に基づいてスライダの速度指令値を生成する。速度制御部２は、位置制御部１から出力される速度指令値およびスライダの速度フィードバック値に基づいてスライダへの推力指令値Ｆを生成する。
【０００５】
スライダをモータで移動制御するにあたり、コギングと呼ばれる現象が発生する。コギングは非励磁状態で回転子を動かした際に発生する磁気吸引力のことであり、スライダの制御を行う上では外乱となる。そのため、コギングによる影響をできる限り小さくするため、コギング補償を行う必要がある。
【０００６】
コギング補償部５は、速度制御部２が生成した推力指令値Ｆに対し所定のコギング補償値を与え、コギング補償を行う。
【０００７】
コギング補償後の推力指令値Ｆａはスライダへ与えられるとともに、変換部３によりスライダの加速度ａが求められ、さらに変換部４によりスライダの現在位置ｘが求められる。変換部３および変換部４の出力は、それぞれ速度制御部２および位置制御部１へフィードバックされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プラテンには機械的な精度誤差があり、これによりプラテン上の位置によってコギング特性が変化してしまう。しかしながら、従来は、スライダのプラテン上における位置に関わらず、プラテン上のある一地点で解析した結果から算出したコギング補償値をプラテンの全域で用いていた。
【０００９】
そのため、解析を行った地点とコギング特性が異なる地点では、コギング補償の効果が低減し、位置決め性能が悪化してしまう。
【００１０】
本発明は、上記のような従来装置の問題をなくし、プラテン内のコギングの変化に対応することができる平面モータを実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１では、スライダをプラテン上の所望の位置に移動させて前記スライダの位置決めを行う平面モータにおいて、
前記スライダの位置に応じた補償値で前記スライダのコギング補償を行うコギング補償部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２では、請求項１に記載の平面モータにおいて、前記コギング補償部は、前記プラテン上の位置とその位置におけるコギング補償値を記憶したテーブルを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３では、請求項１に記載の平面モータにおいて、前記コギング補償部は、前記プラテン上の位置とその位置におけるコギング補償値を対応づけた関数を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４では、請求項１乃至３のいずれかに記載の平面モータにおいて、前記コギング補償部は、前記スライダを囲む複数の近傍地点のコギング補償値を用いて補間演算を行い、前記スライダの現在位置におけるコギング補償値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このように、プラテン内の複数の地点でコギング解析を行い、スライダの位置に応じた補償値でコギング補償を行うコギング補償部を備えたことにより、プラテン内のコギングの変化に対応することができる平面モータを実現することができる。
【００１６】
プラテン上の位置とその位置におけるコギング補償値の関係は、テーブル保存されていてもよいし、関数によって求められるようにしてもよい。関数で求めるようにした場合は、テーブル保存にした場合に比較してデータ容量を節約できる。
【００１７】
また、コギング補償値は、スライダ近傍の複数地点のコギング補償値を補間演算して前記スライダの位置におけるコギング補償値を算出するようにしてもよい。スライダの位置精度と同じ分解能でコギング補償値を解析しておくのは困難である。スライダの現在位置近傍の解析地点のコギング補償値に基づいてスライダの現在位置におけるコギング補償値を算出するようにすれば、あらゆる地点についてあらかじめコギング解析をしておかなくてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の平面モータを説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明による平面モータを利用した位置決め装置の一実施例を示すブロック図である。図６の従来例と同じ構成要素には同じ符号を付す。
【００２０】
まず、位置決め装置の運用に先立ち、プラテン内のコギング解析を行う。
図２はプラテンのコギング解析の結果を示す図である。プラテン内を格子状に分割し、Ｘ軸方向５地点（座標）×Ｙ軸方向５地点の計２５地点でコギング補償値を解析する。図２中のａ１，ａ２，…、ｂ１，ｂ２，…は、それぞれプラテン上でｘ＝ｘａ、ｘ＝ｘｂの直線上に位置する点であり、解析を行った地点である。
【００２１】
プラテン上の解析地点の座標と解析結果である補償値は、テーブル化してコギング補償部１０に記憶させる。
【００２２】
位置決め装置の運用時においては、コギング補償部１０にスライダの現在位置が入力される。コギング補償部１０は、スライダの現在位置の周辺でコギング解析を行った地点をテーブル中で検索し、スライダの現在位置を囲む近傍４地点を決定する。コギング補償部１０は、決定した４地点におけるコギング補償値に基づいて、スライダの現在位置におけるコギング補償値を決定する。
【００２３】
スライダのプラテン上の現在位置が図２の点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）であったとする。点Ｐの座標（ｘｐ，ｙｐ）はコギング補償部１０に入力され、点Ｐの近傍４地点ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２が決定される。コギング補償部１０は、点ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２における補償値をテーブルから読み出し、これら４地点のコギング補償値を直線補間して、点Ｐにおけるコギング補償値を決定する。補間演算によって、コギング解析を行っていない地点のコギング補償値を算出する。
【００２４】
点ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の座標およびコギング補償値が以下の通りであったとする。
（座標）
ａ１＝（ｘａ，ｙａ１）
ａ２＝（ｘａ，ｙａ２）
ｂ１＝（ｘｂ，ｙｂ１）
ｂ２＝（ｘｂ，ｙｂ２）
（コギング補償値）
ａ１：Ｃａ１
ａ２：Ｃａ２
ｂ１：Ｃｂ１
ｂ２：Ｃｂ２
【００２５】
直線ａ１ａ２上の点（ｘａ，ｙｐ）での補償値をＣａ１ａ２, 直線ｂ１ｂ２上の点（ｘｂ，ｙｐ）での補償値をＣｂ１ｂ２とすると、点Ｐにおける補償値Ｃｐは下記のようになる。
【００２６】
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【００２７】
図３はコギング補償のフローチャートである。コギング補償を開始すると（Ｓ１）、スライダの現在位置に基づいて周囲の４地点を決定し、各地点における補償値を検索する（Ｓ２）。そして、周囲４地点における補償値と座標に基づき、スライダの現在位置における補償値Ｃｐを算出する（Ｓ３）。速度制御部２から出力される推力指令値Ｆに対し、算出した補償値Ｃｐを用いてコギング補償を行い（Ｓ４）、コギング補償を終了する（Ｓ５）。
【００２８】
なお、本実施例では、コギング補償値について説明しているが、コギング補償値の位相に関しても、同様に処理することができる。
【００２９】
また、本実施例ではコギング解析を計２５地点で行っているが、より精度良くコギング補償を行いたい場合には、解析地点を増やすことができる。
【実施例２】
【００３０】
前記実施例１ではコギングの解析結果をコギング補償部１０でテーブル保存していた。しかし、より多くの地点で細かくデータをとりたいような場合には、解析結果の全データを単純に保持すると、大きな容量が必要となってしまう。そこで、解析結果であるデータを関数で表現することによって、データ容量の節約を図ることができる。
【００３１】
たとえば、Ｘ座標が同じ地点におけるコギング解析結果を、Ｙ座標を変数とした高次関数の曲線で表現する。コギング補償部１０には、解析結果の補償値データそのものではなく、多項式の係数のみを記憶させておく。実際にスライダのコギング補償を行う際には、多項式の係数から曲線を復元し、復元した曲線から得られる補償値に基づいてコギング補償を行う。解析地点の座標と解析結果を関数で表現し、その係数を保持することで記憶容量を節約することができる。
【００３２】
図４は本発明による平面モータを利用した位置決め装置の他の実施例を示す図である。本図は、図２と同じく、プラテン内を格子状にＸ軸方向５地点×Ｙ軸方向５地点でコギング解析した結果である。なお、本実施例の位置決め装置は図１と同様の機能ブロックを有するものとする。
【００３３】
コギング解析時において、たとえば、ｘ＝ｘａ，ｘ＝ｘｂの各５地点におけるコギング解析結果を、それぞれ高次曲線Ｌａ，Ｌｂで表現する。そして、多項式の係数ｋ１０，ｋ１１，ｋ１２，ｋ２０，ｋ２１，ｋ２２をコギング補償部１０に記憶させておく。
Ｌａ＝ｋ１０＋ｋ１１ｙ＋ｋ１２ｙ２
Ｌｂ＝ｋ２０＋ｋ２１ｙ＋ｋ２２ｙ２
【００３４】
位置決め装置の運用時においては、コギング補償部１０は、スライダの現在位置を間に挟む２本の曲線を検索し、それらの曲線を多項式の係数から復元する。復元した曲線から、それぞれの曲線上でスライダの現在位置に近い地点の補償値を算出し、直線補間によって現在位置におけるコギング補償値を算出する。
【００３５】
スライダのプラテン上の現在位置が図４の点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）であったとする。点Ｐの座標（ｘｐ，ｙｐ）はコギング補償部１０に入力され、点Ｐを間に挟む曲線Ｌａ、Ｌｂが決定される。コギング補償部１０は、曲線Ｌａ，Ｌｂを表す関数を、記憶された係数から復元する。
【００３６】
曲線Ｌａ上の点（ｘａ，ｙｐ）における補償値をＣａ、曲線Ｌｂ上の点（ｘｂ，ｙｐ）における補償値をＣｂとすると、点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ）における補償値は下記の式で求めることができる。
【００３７】
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【００３８】
本実施例では、曲線Ｌａ，Ｌｂを２次関数で表現したが、より精度良くコギング補償を行いたい場合には、より高次の関数で表現するようにしてもよい。
【００３９】
また、本実施例では、Ｘ座標が同じ地点におけるコギング解析結果をＹ座標を変数とした高次関数で表現したが、逆にＹ座標が同じ地点におけるコギング解析結果をＸ座標を変数とした高次関数で表現し、直線補間を行うようにしてもよい。
【００４０】
なお、前記実施例１および本実施例においては、コギング解析を行う際の解析地点を格子状に設定したが、どのような位置に解析地点を設定するかは自由である。解析地点は、
データ容量や直線補間の仕方、プラテン全域の面積に対する解析地点の密度などに応じて、自由に設定することができる。
【００４１】
図５は解析地点の他の例を示す図である。図５（ａ）のように各解析地点で３角形が構成されるように解析地点を選択してもよいし、図５（ｂ）のように各解析地点で６角形が構成されるように解析地点を選択してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は本発明による平面モータを利用した位置決め装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】図２はプラテンのコギング解析の結果を示す図。
【図３】図３はコギング補償のフローチャート。
【図４】図４は本発明による平面モータを利用した位置決め装置の他の実施例を示す図。
【図５】図５は解析地点の他の例を示す図。
【図６】図６は従来の平面モータを利用した位置決め装置の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１        位置制御部
２        速度制御部
３、４    変換部
１０      コギング補償部
【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】
2009077541.tif 000009
【図６】
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