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JP2010038896A - Speed detector, positioning detector, and positioning device - Google Patents

Speed detector, positioning detector, and positioning device Download PDF

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JP2010038896A
JP2010038896A JP2008320388A JP2008320388A JP2010038896A JP 2010038896 A JP2010038896 A JP 2010038896A JP 2008320388 A JP2008320388 A JP 2008320388A JP 2008320388 A JP2008320388 A JP 2008320388A JP 2010038896 A JP2010038896 A JP 2010038896A
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JP
Japan
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slider
speed
signal
output
acceleration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008320388A
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Japanese (ja)
Inventor
Tei Ono
悌 大野
Hideyuki Takamukai
英行 高向
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2008320388A priority Critical patent/JP2010038896A/en
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning device that stably detects the position of a slider with simple structure at low cost, while achieving high design flexibility. <P>SOLUTION: The positioning device includes a slider 1 position-controlled in the X-axis direction, and a platen 10 in which a magnetic polar gear is formed on the surface facing the slider 1 to include the slider 1 and a planar motor, while being equipped with a location detector 300 comprising a resolver 30 which outputs signal depending on the X-axis directional position of the slider 1 and an acceleration sensor 31 for detecting X-axis directional acceleration of the slider 1. The location detector 300 determines the position of the slider 1 based on the output of both the resolver 30 and the acceleration sensor 31. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は速度検出装置および位置検出装置およびこれらを用いた位置決め装置に関し、詳しくは、加速度センサおよび位置センサの出力に基づいて移動体の速度や位置を求めるものである。   The present invention relates to a speed detection device, a position detection device, and a positioning device using them, and more specifically, determines the speed and position of a moving body based on the outputs of an acceleration sensor and a position sensor.

図27は従来の位置決め装置の一例を示す構成図である。四辺形のプラテン10上に四辺形のスライダA,Bが搭載されており、プラテン10上でそれぞれ個別にX軸方向およびY軸方向に位置制御される。プラテン10とスライダA,Bのそれぞれの対向面には所定ピッチの磁極の歯(以下単に歯という)が形成されており、平面モータを構成している。この平面モータを駆動することによって、スライダA,Bはそれぞれ指定された位置に移動する。   FIG. 27 is a block diagram showing an example of a conventional positioning device. Quadrilateral sliders A and B are mounted on the quadrilateral platen 10, and the positions of the sliders A and B are individually controlled on the platen 10 in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. On the opposing surfaces of the platen 10 and the sliders A and B, magnetic pole teeth (hereinafter simply referred to as teeth) having a predetermined pitch are formed to constitute a planar motor. By driving the planar motor, the sliders A and B move to designated positions, respectively.

スライダA,Bの側辺の3辺にはバーミラーが設けられている。プラテン10の各辺10a〜10dには複数のレーザ干渉計が固定配置されている。一方の対向する辺10a,10bに配置されたレーザ干渉計はスライダA,BのX軸方向の位置検出を行い、他方の対向する辺10c,10dに配置されたレーザ干渉計はスライダA,BのY軸方向の位置検出を行う。これらのレーザ干渉計は、出射したレーザ光とこのレーザ光が各スライダA,Bのバーミラーで反射されて戻ってくる反射光との干渉に基づき、スライダA,Bの位置検出を行う。下記特許文献1には、レーザ干渉計を用いてスライダの位置検出を行う位置決め装置が記載されている。   Bar mirrors are provided on the three sides of the sliders A and B. A plurality of laser interferometers are fixedly disposed on each side 10 a to 10 d of the platen 10. The laser interferometers arranged on one opposing side 10a, 10b detect the position of the sliders A, B in the X-axis direction, and the laser interferometers arranged on the other opposing side 10c, 10d are sliders A, B The position in the Y-axis direction is detected. These laser interferometers detect the positions of the sliders A and B based on the interference between the emitted laser light and the reflected light that is reflected by the bar mirrors of the sliders A and B and returned. Patent Document 1 listed below describes a positioning device that detects the position of a slider using a laser interferometer.

特開2007−163418JP2007-163418A

しかしながら、スライダの位置検出に上記のようなレーザ干渉計を使用したシステムを採用すると、レーザ干渉計やバーミラーが高価であるため、多額の費用がかかるという問題がある。位置検出の精度や位置決め装置の規模によっては、スライダ1台につき3000万円に達する場合もある。さらに、レーザ干渉計に用いるレーザ光源は寿命が短く、1万〜数万時間程度で交換が必要となる。   However, when the above-described system using the laser interferometer is used for detecting the position of the slider, there is a problem that a large amount of cost is required because the laser interferometer and the bar mirror are expensive. Depending on the accuracy of position detection and the scale of the positioning device, it may reach 30 million yen per slider. Furthermore, the laser light source used in the laser interferometer has a short life and needs to be replaced after about 10,000 to tens of thousands of hours.

また、レーザ干渉計を使用したシステムでは、レーザ光を遮るものがあると位置検出ができないため、位置決め装置全体としての設計の自由度が低いという問題がある。たとえば図27の例では、スライダBのX軸方向の位置はプラテン10の辺10bに配置されたレーザ干渉計で検出されるが、スライダBがスライダAの背後(すなわちスライダAと辺10aの間)に回り込んでしまうと、辺10bのレーザ干渉計からのレーザ光がスライダAで遮られ、位置検出ができなくなってしまう。したがって、スライダA,Bの可動範囲は制約され、この点を考慮して位置決め装置を設計しなければならない。   In addition, in a system using a laser interferometer, the position cannot be detected if there is something that blocks the laser beam, so there is a problem that the degree of freedom of design of the entire positioning device is low. For example, in the example of FIG. 27, the position of the slider B in the X-axis direction is detected by a laser interferometer arranged on the side 10b of the platen 10, but the slider B is behind the slider A (ie, between the slider A and the side 10a). ), The laser beam from the laser interferometer on the side 10b is blocked by the slider A, and the position cannot be detected. Therefore, the movable range of the sliders A and B is limited, and the positioning device must be designed in consideration of this point.

さらに、レーザ干渉計を使用したシステムでは、レーザ光を利用するため、温度や空気の揺らぎなどの周囲環境による影響が大きいという問題がある。   Furthermore, since a system using a laser interferometer uses laser light, there is a problem that the influence of the surrounding environment such as temperature and air fluctuation is large.

本発明は、従来技術の問題をなくし、安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置と、これに必要な速度検出装置および位置検出装置を提供することを目的とする。   The present invention eliminates the problems of the prior art, can stably detect the position of the slider with an inexpensive and simple configuration, and has a high degree of design freedom, and a speed detection device and a position required for the positioning device. An object is to provide a detection device.

上記のような目的を達成するために、請求項1の発明は、
移動体の速度を検出する速度検出装置において、
移動体の加速度を検出する加速度センサと、
この加速度センサの出力を時間積分する第1の積分器と、
この第1の積分器の出力のうち高い周波数成分のみを通過させる第1のハイパスフィルタと、
前記移動体の位置に応じた信号を出力する位置センサと、
この位置センサの出力を時間微分する微分器と、
この微分器の出力のうち低い周波数成分のみを通過させる第1のローパスフィルタと、
前記微分器の出力と前記第1の積分器の出力との差分に基づいて前記第1の積分器の出力に生じた誤差を前記第1の積分器の入力にフィードバックする第1の誤差制御器と、
前記第1のハイパスフィルタと前記第1のローパスフィルタの出力に基づいて前記移動体の速度を求める第1の演算器と、
を備えたことを特徴とする速度検出装置である。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1
In a speed detection device that detects the speed of a moving object,
An acceleration sensor for detecting the acceleration of the moving object;
A first integrator for time integrating the output of the acceleration sensor;
A first high-pass filter that passes only high frequency components of the output of the first integrator;
A position sensor that outputs a signal corresponding to the position of the moving body;
A differentiator for differentiating the output of this position sensor with respect to time,
A first low-pass filter that passes only low frequency components of the output of the differentiator;
A first error controller that feeds back an error generated in the output of the first integrator to the input of the first integrator based on the difference between the output of the differentiator and the output of the first integrator. When,
A first computing unit for determining a speed of the moving body based on outputs of the first high-pass filter and the first low-pass filter;
A speed detecting device characterized by comprising:

請求項2の発明は、
請求項1に記載の速度検出装置において、
前記加速度センサの出力に生じる遅延時間を調整する遅延時間調整部を備えたことを特徴とする。
The invention of claim 2
The speed detection device according to claim 1,
A delay time adjustment unit for adjusting a delay time generated in the output of the acceleration sensor is provided.

請求項3の発明は、
請求項2に記載の速度検出装置において、
前記遅延時間調整部は、前記加速度センサの出力に生じる遅延時間が、前記位置センサの出力に生じる遅延時間に一致するように調整することを特徴とする。
The invention of claim 3
The speed detection device according to claim 2,
The delay time adjustment unit adjusts the delay time generated in the output of the acceleration sensor so as to coincide with the delay time generated in the output of the position sensor.

請求項4の発明は、
請求項2または3に記載の速度検出装置において、
前記遅延時間調整部は、
前記加速度センサの出力に所定のゲインを乗じて得られる値を前記第1の積分器の出力に加算することを特徴とする。
The invention of claim 4
The speed detection device according to claim 2 or 3,
The delay time adjustment unit is
A value obtained by multiplying the output of the acceleration sensor by a predetermined gain is added to the output of the first integrator.

請求項5の発明は、
請求項1〜4のいずれかに記載の速度検出装置と、
この速度検出装置の出力を時間積分する第2の積分器と、
この第2の積分器の出力のうち高い周波数成分のみを通過させる第2のハイパスフィルタと、
前記位置センサの出力のうち低い周波数成分のみを通過させる第2のローパスフィルタと、
前記位置センサの出力と前記第2の積分器の出力との差分に基づいて前記第2の積分器の出力に生じた誤差を前記第2の積分器の入力にフィードバックする第2の誤差制御器と、
前記第2のハイパスフィルタと前記第2のローパスフィルタの出力に基づいて前記移動体の位置を求める第2の演算器と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置である。
The invention of claim 5
The speed detection device according to any one of claims 1 to 4,
A second integrator for time integrating the output of the speed detector;
A second high-pass filter that passes only high frequency components of the output of the second integrator;
A second low-pass filter that passes only low frequency components of the output of the position sensor;
A second error controller that feeds back an error generated in the output of the second integrator to the input of the second integrator based on the difference between the output of the position sensor and the output of the second integrator. When,
A second computing unit for determining a position of the moving body based on outputs of the second high-pass filter and the second low-pass filter;
It is the position detection apparatus characterized by comprising.

請求項6の発明は、
互いに直交するX軸およびY軸の少なくとも1軸方向に位置制御されるスライダと、このスライダと対向する面に磁極の歯が形成されて前記スライダと平面モータを構成するプラテンとを有するとともに、
請求項5に記載の位置検出装置を備え、
前記位置センサが前記スライダの前記1軸方向の位置に応じた信号を出力するレゾルバであり、
前記加速度センサが前記スライダの前記1軸方向の加速度を検出し、
前記位置検出装置が前記レゾルバと前記加速度センサの出力に基づいて前記スライダの位置を求めることを特徴とする位置決め装置である。
The invention of claim 6
A slider whose position is controlled in at least one of the X-axis and Y-axis orthogonal to each other, a magnetic pole tooth formed on a surface facing the slider, and a platen constituting the slider and a planar motor;
A position detection device according to claim 5,
The position sensor is a resolver that outputs a signal corresponding to the position of the slider in the one-axis direction;
The acceleration sensor detects acceleration in the one-axis direction of the slider;
The positioning device is characterized in that the position detecting device obtains the position of the slider based on outputs of the resolver and the acceleration sensor.

請求項7の発明は、
請求項6に記載の位置決め装置において、前記第1および第2のハイパスフィルタと前記第1および第2のローパスフィルタの少なくともいずれかは、遮断周波数を切り替える切替手段を備えたことを特徴とする。
The invention of claim 7
7. The positioning device according to claim 6, wherein at least one of the first and second high-pass filters and the first and second low-pass filters includes switching means for switching a cut-off frequency.

請求項8の発明は、
請求項7に記載の位置決め装置において、前記切替手段は、前記スライダの移動状況に応じて前記遮断周波数を切り替えることを特徴とする。
The invention of claim 8
8. The positioning device according to claim 7, wherein the switching unit switches the cut-off frequency according to a movement state of the slider.

請求項9の発明は、
請求項7または8に記載の位置決め装置において、前記切替手段は、前記スライダの速度が所定値以上の場合には前記遮断周波数を比較的低い周波数に切り替え、前記スライダの速度が前記所定値以下の場合には前記遮断周波数を比較的高い周波数に切り替えることを特徴とする。
The invention of claim 9
9. The positioning device according to claim 7, wherein the switching unit switches the cutoff frequency to a relatively low frequency when the speed of the slider is equal to or higher than a predetermined value, and the speed of the slider is equal to or lower than the predetermined value. In some cases, the cutoff frequency is switched to a relatively high frequency.

請求項10の発明は、
請求項6〜9のいずれかに記載の位置決め装置において、前記加速度センサは、前記スライダの前記1軸方向に平行な中心線から前記1軸と直交する方向に等しい距離で配置されたことを特徴とする。
The invention of claim 10
10. The positioning device according to claim 6, wherein the acceleration sensor is arranged at a distance equal to a direction perpendicular to the one axis from a center line parallel to the one axis of the slider. 10. And

請求項11の発明は、
請求項6〜9のいずれかに記載の位置決め装置において、前記加速度センサは、前記スライダの対角の角部に配置されたことを特徴とする。
The invention of claim 11
10. The positioning device according to claim 6, wherein the acceleration sensor is arranged at a diagonal corner of the slider.

請求項1の発明によれば、
移動体の速度を、高い周波数領域の成分については加速度センサの出力に基づいて得られる速度信号を参照し、低い周波数領域の成分については位置センサの出力に基づいて得られる速度信号を参照して求めることにより、高い周波数領域および低い周波数領域のどちらの領域においても誤差の少ない速度信号を得ることができ、高精度に速度を検出できる。また、第1の誤差制御器を備えたことにより、第1の積分器による積分誤差が検出速度に与える影響を低減することができ、さらに高精度に速度を検出できる。
According to the invention of claim 1,
Refer to the velocity signal obtained based on the output of the acceleration sensor for the component in the high frequency region and the velocity signal obtained based on the output of the position sensor for the component in the low frequency region. By obtaining the speed signal, a speed signal with less error can be obtained in both the high frequency area and the low frequency area, and the speed can be detected with high accuracy. Further, since the first error controller is provided, it is possible to reduce the influence of the integration error due to the first integrator on the detection speed, and to detect the speed with higher accuracy.

請求項2の発明によれば、
加速度センサの出力に生じる遅延時間を調整する遅延時間調整部を備えているため、遅延時間を調整することにより、加速度センサの出力に基づいて得られる信号の精度を高めることができる。
According to the invention of claim 2,
Since the delay time adjustment unit that adjusts the delay time generated in the output of the acceleration sensor is provided, the accuracy of the signal obtained based on the output of the acceleration sensor can be improved by adjusting the delay time.

請求項3の発明によれば、
遅延時間調整部は、加速度センサの出力に生じる遅延時間が、位置センサの出力に生じる遅延時間に一致するように調整するため、加速度センサと位置センサの出力に生じる遅延時間の差を解消でき、より高精度に速度を検出できる。
According to the invention of claim 3,
The delay time adjustment unit adjusts the delay time that occurs in the output of the acceleration sensor to match the delay time that occurs in the output of the position sensor, so it can eliminate the difference in delay time that occurs in the output of the acceleration sensor and the position sensor, Speed can be detected with higher accuracy.

請求項4の発明によれば、
遅延時間調整部は、加速度センサの出力に所定のゲインを乗じて得られる値を第1の積分器の出力に加算するため、簡単な構成で遅延時間調整部を実現できる。
According to the invention of claim 4,
Since the delay time adjustment unit adds a value obtained by multiplying the output of the acceleration sensor by a predetermined gain to the output of the first integrator, the delay time adjustment unit can be realized with a simple configuration.

請求項5の発明によれば、
移動体の位置を、高い周波数領域の成分については請求項1〜4のいずれかに記載の速度検出装置の出力に基づいて得られる位置信号を参照し、低い周波数領域の成分については位置センサの出力に基づいて得られる位置信号を参照して求めることにより、高い周波数領域および低い周波数領域のどちらの領域においても誤差の少ない位置信号を得ることができ、高精度に位置を検出できる。また、第2の誤差制御器を備えたことにより、第1の積分器による積分誤差が検出位置に与える影響を低減することができ、さらに高精度に位置を検出できる。
According to the invention of claim 5,
The position of the moving body is referred to the position signal obtained based on the output of the speed detection device according to any one of claims 1 to 4 for the high frequency region component, and the position sensor is used for the low frequency region component. By obtaining with reference to the position signal obtained based on the output, a position signal with little error can be obtained in both the high frequency region and the low frequency region, and the position can be detected with high accuracy. Further, since the second error controller is provided, it is possible to reduce the influence of the integration error due to the first integrator on the detection position, and to detect the position with higher accuracy.

請求項6の発明によれば、
スライダの位置検出のためのセンサとして、レーザ干渉計ではなくレゾルバを利用することによって、安価で簡易な構成によりスライダの位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現できる。
また、スライダの位置検出を請求項5に記載の位置検出装置で行うことにより、平面モータへのフィードバック信号の精度が向上し、スライダを高精度に位置決めできる。
According to the invention of claim 6,
By using a resolver instead of a laser interferometer as a sensor for detecting the position of the slider, it is possible to stably detect the position of the slider with an inexpensive and simple configuration, and a positioning device with a high degree of freedom in design. Can be realized.
Further, by detecting the position of the slider with the position detection device according to claim 5, the accuracy of the feedback signal to the planar motor is improved, and the slider can be positioned with high accuracy.

請求項7の発明によれば、
第1および第2のハイパスフィルタと第1および第2のローパスフィルタの遮断周波数を切り替える切替手段を備えているため、ハイパスフィルタとローパスフィルタの遮断周波数を可変にできる。
According to the invention of claim 7,
Since the switching means for switching the cutoff frequencies of the first and second high-pass filters and the first and second low-pass filters is provided, the cutoff frequencies of the high-pass filter and the low-pass filter can be made variable.

請求項8の発明によれば、
遮断周波数をスライダの移動状況に応じて切り替えるため、スライダの加速、減速などの状態に合わせて最適な遮断周波数を選択できる。
According to the invention of claim 8,
Since the cut-off frequency is switched according to the moving state of the slider, the optimum cut-off frequency can be selected according to the state of acceleration, deceleration, etc. of the slider.

請求項9の発明によれば、
遮断周波数を、スライダの速度が所定値以上の場合には比較的低い周波数とし、スライダの速度が前記所定値以下の場合には比較的高い周波数に切り替えるため、スライダの速度リップルおよび加速度リップルを低減することができるとともに、位置決め動作時の待ち時間を短縮できる。
According to the invention of claim 9,
The cutoff frequency is set to a relatively low frequency when the slider speed is equal to or higher than the predetermined value, and is switched to a relatively high frequency when the slider speed is equal to or lower than the predetermined value. Therefore, the slider speed ripple and acceleration ripple are reduced. It is possible to reduce the waiting time during the positioning operation.

請求項10の発明によれば、
加速度センサがスライダの1軸方向に平行な中心線からその1軸と直交する方向に等しい距離で配置されているため、加速度センサの出力の平均を取ることでその1軸方向の加速度を精度よく検出できる。さらに、その1軸方向のスライダの加速度を、スライダの回転方向の加速度に関係なく求めることができ、加速度を求める計算を簡単にできる。
According to the invention of claim 10,
Since the acceleration sensor is arranged at a distance equal to the direction perpendicular to the one axis from the center line parallel to the one axis direction of the slider, the acceleration in the one axis direction can be accurately obtained by taking the average of the output of the acceleration sensor. It can be detected. Further, the acceleration of the slider in the uniaxial direction can be obtained regardless of the acceleration in the rotation direction of the slider, and the calculation for obtaining the acceleration can be simplified.

請求項11の発明によれば、
加速度センサがスライダの対角の角部に配置されているため、加速度センサ間の距離を大きくとることができ、スライダの回転方向の加速度をより精度よく検出できる。また、加速度センサとして2軸以上の加速度が検出できる加速度センサを用いれば、X軸およびY軸の両軸方向の加速度を少ない個数の加速度センサで検出できる。
According to the invention of claim 11,
Since the acceleration sensors are arranged at the diagonal corners of the slider, the distance between the acceleration sensors can be increased, and the acceleration in the rotation direction of the slider can be detected with higher accuracy. If an acceleration sensor that can detect accelerations of two or more axes is used as the acceleration sensor, acceleration in both the X-axis and Y-axis directions can be detected with a small number of acceleration sensors.

本発明では、スライダの位置検出のためのセンサとしてレゾルバを利用する。レゾルバはコアとコイルのみで構成されているため、レーザ干渉計など他のセンサに比較して構造が簡単で安価であり、また高い耐環境性を持っている。さらに、レゾルバにはレーザ干渉計のレーザ光源のように寿命の短い部品がないため、メンテナンスが容易である。まず、レゾルバの動作原理について説明する。   In the present invention, a resolver is used as a sensor for detecting the position of the slider. Since the resolver is composed only of a core and a coil, the structure is simple and inexpensive compared to other sensors such as a laser interferometer, and it has high environmental resistance. Furthermore, since the resolver has no short-lived parts like the laser light source of the laser interferometer, maintenance is easy. First, the operation principle of the resolver will be described.

図1はレゾルバが位置に応じた信号を出力する動作原理の説明図である。レゾルバのセンサ部200は、コア201と、このコア201に巻かれたコイル202で構成される。センサ部200はプラテン10上に所定の空隙を介して配置される。コア201のプラテン10と対向する面には、プラテン10の歯と同じピッチLで歯が形成されている。   FIG. 1 is an explanatory diagram of an operation principle in which a resolver outputs a signal corresponding to a position. The resolver sensor unit 200 includes a core 201 and a coil 202 wound around the core 201. The sensor unit 200 is disposed on the platen 10 via a predetermined gap. Teeth are formed on the surface of the core 201 facing the platen 10 at the same pitch L as the teeth of the platen 10.

プラテン10とコア201との間には、プラテン10の歯とコア201の歯の相対位置に応じたインピーダンスZが存在する。コイル201に励磁電圧として一定振幅の矩形電圧を入力すると、コア201が励磁されてプラテン10との間に磁気回路Bが形成される。この磁気回路BはインピーダンスZにより影響を受けるため、結果としてコイル202の端子間電圧はプラテン10とコア201の相対位置に応じて変化する。そこで、コイル202の端子間電圧を取り出し、その振幅を検出信号とする。   Between the platen 10 and the core 201, an impedance Z corresponding to the relative position of the teeth of the platen 10 and the teeth of the core 201 exists. When a rectangular voltage having a constant amplitude is input to the coil 201 as an excitation voltage, the core 201 is excited and a magnetic circuit B is formed between the coil 201 and the platen 10. Since the magnetic circuit B is affected by the impedance Z, as a result, the voltage between the terminals of the coil 202 changes according to the relative position of the platen 10 and the core 201. Therefore, the voltage between the terminals of the coil 202 is taken out and its amplitude is used as a detection signal.

図1の(a)は、コア201の歯とプラテン10の歯との対向する面積が最大、すなわち位相差が0°となる相対位置を示している。このときインピーダンスZは最小となり、検出信号は最大となる。
一方、図1の(b)は、コア201の歯とプラテン10の歯との対向する面積が最小、すなわち位相差が180°となる相対位置を示している。このときインピーダンスZは最大となり、検出信号は最小となる。
FIG. 1A shows a relative position where the facing area between the teeth of the core 201 and the teeth of the platen 10 is maximum, that is, the phase difference is 0 °. At this time, the impedance Z is minimized and the detection signal is maximized.
On the other hand, FIG. 1B shows a relative position where the facing area between the teeth of the core 201 and the teeth of the platen 10 is minimum, that is, the phase difference is 180 °. At this time, the impedance Z is maximized and the detection signal is minimized.

センサ部200がプラテン10上を移動すると、インピーダンスZは正弦波状に変化する。そのため、検出信号は、図1の(c)に示すように、ピッチLの周期で正弦波状に変化する。   When the sensor unit 200 moves on the platen 10, the impedance Z changes in a sine wave shape. Therefore, the detection signal changes in a sine wave shape with a pitch L as shown in FIG.

レゾルバは、このようなセンサ部200を2組用意し、図2に示すようにプラテン10に対する位相を90°ずらして配置して構成する。センサ部200の一方をsin相、他方をcos相とし、これらのセンサ部から得られる検出信号のアークタンジェントを取ることによって、レゾルバのプラテン10に対する位相差、すなわちプラテン10の歯に対する相対位置が求められる。なお、プラテン10のどの歯に対する相対位置かは、検出信号が原点位置から繰り返す正弦波の山の数をカウントして求められる。以上より、レゾルバによって原点位置からの位置に応じた信号を取り出すことができる。   The resolver is configured by preparing two sets of such sensor units 200 and shifting the phase with respect to the platen 10 by 90 ° as shown in FIG. The phase difference of the resolver with respect to the platen 10, that is, the relative position of the platen 10 with respect to the teeth is obtained by taking one of the sensor units 200 as the sin phase and the other as the cos phase and taking the arc tangent of the detection signals obtained from these sensor units. It is done. The relative position of the platen 10 with respect to which tooth is obtained by counting the number of sine wave peaks that the detection signal repeats from the origin position. As described above, a signal corresponding to the position from the origin position can be extracted by the resolver.

図3は、実施例1として、本発明を位置決め装置としてのリニアモータに適用した構成を示す上面図である。
プラテン10上にエアベアリングを利用してスライダ1が搭載されている。プラテン10とスライダ1のそれぞれの対向面にはX軸方向に一定ピッチLで歯10aが形成されており、平面モータを構成している。スライダ1は、プラテン10上でこの平面モータによりX軸方向に位置制御される。なお、本図ではプラテン10の歯を一部省略して示している。
FIG. 3 is a top view showing a configuration in which the present invention is applied to a linear motor as a positioning device as the first embodiment.
The slider 1 is mounted on the platen 10 using an air bearing. Teeth 10a are formed on the opposing surfaces of the platen 10 and the slider 1 at a constant pitch L in the X-axis direction to constitute a planar motor. The position of the slider 1 is controlled in the X-axis direction on the platen 10 by this planar motor. In this figure, some of the teeth of the platen 10 are omitted.

スライダ1は矩形状をしており、スライダ1の各辺はX軸またはこのX軸に直交するY軸のいずれかに沿うようにプラテン10上に配置されている。   The slider 1 has a rectangular shape, and each side of the slider 1 is disposed on the platen 10 along either the X axis or the Y axis perpendicular to the X axis.

スライダ1のX軸に沿った側面の一方に、X軸方向の位置に応じた検出信号を出力するレゾルバ30が固定されている。レゾルバ30はスライダ1の側面のX軸方向の中央部に配置されている。レゾルバ30の出力は、スライダ1の中央部のX位置に応じた信号とみなせる。レゾルバ30のプラテン10との対向面にはX軸方向に一定ピッチLで歯が形成されており、これらの歯がプラテン10の歯と対向するように配置されている。   A resolver 30 that outputs a detection signal corresponding to the position in the X-axis direction is fixed to one side surface along the X-axis of the slider 1. The resolver 30 is disposed at the center of the side surface of the slider 1 in the X-axis direction. The output of the resolver 30 can be regarded as a signal corresponding to the X position at the center of the slider 1. On the surface of the resolver 30 facing the platen 10, teeth are formed at a constant pitch L in the X-axis direction, and these teeth are arranged to face the teeth of the platen 10.

スライダ1はプラテン10上をサーボ制御により目標位置まで移動する。平面モータにスライダ1の中央部の目標位置となる位置指令を与え、レゾルバ30の出力に基づいて検出されるスライダ1の中央部の現在位置をフィードバックすることにより速度指令を生成する。さらに、この速度指令に、レゾルバ30の出力に基づいて検出されたスライダ1の現在位置から算出される現在速度をフィードバックすることにより、スライダ1のサーボ制御を行う。スライダ1を精度よくかつ滑らかに移動させるためには、平面モータへのフィードバック信号の精度が重要である。   The slider 1 moves to the target position on the platen 10 by servo control. A position command to be a target position at the center of the slider 1 is given to the planar motor, and a speed command is generated by feeding back the current position of the center of the slider 1 detected based on the output of the resolver 30. Further, the current speed calculated from the current position of the slider 1 detected based on the output of the resolver 30 is fed back to the speed command, thereby performing servo control of the slider 1. In order to move the slider 1 accurately and smoothly, the accuracy of the feedback signal to the planar motor is important.

ところで、レゾルバ30の出力に基づいて算出されるスライダ位置には、プラテン10の歯ピッチLを基本周期としたそのn次成分n/L(n:1〜∞)の和で表現される固定パターンの誤差が生じる。そのため、スライダ1を速度vで移動させると、レゾルバ30の出力に基づいて検出された位置には、周波数f=nv/Lで位置検出誤差が発生してしまう。したがって、レゾルバ30の出力をそのまま用いても、精度の高いフィードバック信号を生成することができず、スライダ1を精度よく滑らかに移動させることができない。   By the way, at the slider position calculated based on the output of the resolver 30, a fixed pattern expressed by the sum of n-order components n / L (n: 1 to ∞) with the tooth pitch L of the platen 10 as a basic period. Error occurs. Therefore, when the slider 1 is moved at the speed v, a position detection error occurs at the frequency f = nv / L at the position detected based on the output of the resolver 30. Therefore, even if the output of the resolver 30 is used as it is, a highly accurate feedback signal cannot be generated, and the slider 1 cannot be moved smoothly with high accuracy.

例として、スライダ1を速度vで等速運動させる場合について説明する。スライダ1の真の現在位置、真の現在速度、真の現在加速度をそれぞれx,v,a(等速運動のためa=0となる。)とする。レゾルバ30の出力に基づいて得られたスライダ1の位置検出値をxRとし、この位置検出値xRに基づいて算出される速度検出値および加速度検出値をvR,aRとする。 As an example, the case where the slider 1 is moved at a constant speed v will be described. Assume that the true current position, true current speed, and true current acceleration of the slider 1 are x, v, and a (a = 0 for constant speed motion). The position detection values of the slider 1 obtained based on the output of the resolver 30 and x R, the speed detection value and the detected value of acceleration calculated based on the detected position value x R v R, and a R.

位置検出値xRは次式で表現される。Δxnおよびφnは、それぞれn次成分の誤差および位相である。
The position detection value x R is expressed by the following equation. Δx n and φ n are the error and phase of the n-th order component, respectively.

スライダ1の速度検出値vRは、位置検出値xRの時間微分で表される。
The speed detection value v R of the slider 1 is expressed by time differentiation of the position detection value x R.

であるため、
Because

スライダ1の加速度検出値aRは、xRの二階時間微分で表される。
The acceleration detection value a R of the slider 1 is expressed by a second-order time derivative of x R.

スライダ1は等速運動しているため、
であり、式(4)の右辺第2項はゼロとなる。したがって、加速度検出値aRは、
となる。
Since the slider 1 moves at a constant speed,
And the second term on the right side of Equation (4) is zero. Therefore, the detected acceleration value a R,
It becomes.

式(5)に表されるように、レゾルバ30の出力に基づいて加速度検出値aRを算出すると、スライダ1は等速運動しているにもかかわらず、加速度検出値aRはゼロにならない。 As represented in Equation (5), when calculating the detected acceleration value a R based on the output of the resolver 30, the slider 1 is despite the uniform motion, the acceleration detected value a R is not zero .

すなわち、レゾルバ30の出力に基づいて得られた位置検出値xRを参照してスライダ1をサーボ制御すると、スライダ1には余計な加速度aRが与えられることになる。そのため、スライダ1が等速で移動するようにサーボ制御しているつもりでも、実際にはスライダ1を加速度aRで揺らしながら移動させることになってしまう。 That is, if the slider 1 is servo-controlled with reference to the position detection value x R obtained based on the output of the resolver 30, an extra acceleration a R is given to the slider 1. Therefore, even if the servo control is performed so that the slider 1 moves at a constant speed, the slider 1 is actually moved while being shaken at the acceleration a R.

スライダ1には位置決めの対象となるワークが搭載される。スライダ1に加速度aRが与えられると、スライダ1に搭載されたワークにはF=M・aR(M:ワーク質量)の力が加えられる。力Fによって、ワークがスライダ1上で位置ずれを起こしたり、疲労破壊に至る場合がある。 A workpiece to be positioned is mounted on the slider 1. When the acceleration a R is applied to the slider 1, a force of F = M · a R (M: workpiece mass) is applied to the workpiece mounted on the slider 1. The force F may cause the workpiece to be displaced on the slider 1 or cause fatigue failure.

なお、式(5)によれば加速度aRの振幅は周波数f=nv/Lの2乗に比例する。つまり、レゾルバ30の出力に基づいて得られる位置検出値xRの誤差成分の周波数fが高いほど、加速度aRは大きくなり、ワークが受ける力Fも大きくなってしまう。 According to the equation (5), the amplitude of the acceleration a R is proportional to the square of the frequency f = nv / L. That is, as the frequency f of the error component of the position detection value x R obtained based on the output of the resolver 30 is high, the acceleration a R increases, resulting in greater force F workpiece is subjected.

そこで、スライダ1を精度よく滑らかに移動させてワークが受ける力Fを低減するため、スライダ1のサーボ制御にあたり、所定の周波数f0よりも低い周波数領域の成分についてはレゾルバ30の出力に基づいてフィードバック信号を生成し、周波数f0よりも高い周波数領域の成分については別の機構によりフィードバック信号を生成するものとする。 Therefore, in order to reduce the force F received by the workpiece by moving the slider 1 accurately and smoothly, components in the frequency region lower than the predetermined frequency f 0 are used based on the output of the resolver 30 in the servo control of the slider 1. A feedback signal is generated, and a feedback signal is generated by another mechanism for components in a frequency region higher than the frequency f 0 .

図3に戻り、スライダ1に、スライダ1の加速度を検出する加速度センサ31が設けられている。本実施例では、加速度センサ31を用いて周波数f0よりも高い周波数領域の成分についてフィードバック信号を生成する。加速度センサ31で検出される加速度には、レゾルバ30と異なり、プラテン10の歯ピッチLに起因する固定パターンの誤差がない。そのため、検出された加速度を時間積分してスライダ1の速度信号や位置信号を求めても、周波数の高い領域で誤差を生じない。 Returning to FIG. 3, the slider 1 is provided with an acceleration sensor 31 that detects the acceleration of the slider 1. In this embodiment, to generate a feedback signal for the components of the frequency range higher than the frequency f 0 by using the acceleration sensor 31. Unlike the resolver 30, the acceleration detected by the acceleration sensor 31 has no fixed pattern error due to the tooth pitch L of the platen 10. Therefore, even if the detected acceleration is time-integrated to obtain the speed signal and position signal of the slider 1, no error occurs in a high frequency region.

加速度センサ31は、スライダ1の上面の中央部に埋設され、スライダ1の上面は平滑な面となっている。レゾルバ30および加速度センサ31の出力は演算部32に入力される。レゾルバ30、加速度センサ31、演算部32でスライダ1の現在位置を検出する位置検出装置300を構成する。   The acceleration sensor 31 is embedded in the center of the upper surface of the slider 1, and the upper surface of the slider 1 is a smooth surface. Outputs from the resolver 30 and the acceleration sensor 31 are input to the calculation unit 32. The resolver 30, the acceleration sensor 31, and the calculation unit 32 constitute a position detection device 300 that detects the current position of the slider 1.

図4はスライダの位置決めを行うサーボ制御部のブロック図である。図示しない上位装置からスライダ1の位置指令Pcmdが与えられる。位置指令Pcmdはスライダ1を移動させたいX座標、すなわち目標位置を示す信号である。位置指令Pcmdは位置制御部100に入力される。位置制御部100は、スライダ1の目標位置に到達するまでの移動速度を決定し、速度指令Vcmdを速度制御部101に出力する。速度制御部101は速度指令Vcmdに応じた電流指令Icmdを生成し、アンプ102に出力する。アンプ102は、電流指令Icmdに応じた電流Ioをモータ103に供給する。モータ103は、電流Ioを駆動電流としてスライダ1を移動させる。スライダ1の移動に伴いスライダ1上に搭載されたワーク104が位置決めされる。   FIG. 4 is a block diagram of a servo control unit for positioning the slider. A position command Pcmd of the slider 1 is given from a host device (not shown). The position command Pcmd is a signal indicating an X coordinate to which the slider 1 is to be moved, that is, a target position. The position command Pcmd is input to the position control unit 100. The position control unit 100 determines the moving speed until the slider 1 reaches the target position, and outputs a speed command Vcmd to the speed control unit 101. The speed control unit 101 generates a current command Icmd corresponding to the speed command Vcmd and outputs it to the amplifier 102. The amplifier 102 supplies a current Io corresponding to the current command Icmd to the motor 103. The motor 103 moves the slider 1 using the current Io as a drive current. As the slider 1 moves, the workpiece 104 mounted on the slider 1 is positioned.

位置検出装置300は、レゾルバ30および加速度センサ31によって、スライダ1の現在位置に応じた検出信号Xおよび現在加速度aを検出する。位置検出装置300は、検出信号Xおよび加速度aに基づいて、位置フィードバック信号Pfbおよび速度フィードバック信号Vfbを生成する。位置検出装置300は、生成した位置フィードバック信号Pfbを位置制御部100へフィードバックし、速度フィードバック信号Vfbを速度制御部101へフィードバックする。位置制御部100および速度制御部101は、これらのフィードバック信号Pfb,Vfbと、位置指令Pcmdおよび速度指令Vcmdとの偏差がそれぞれゼロとなるようにサーボ制御を行う。
なお、本図では位置制御部101と速度制御部102を機能ブロックのみで示しているが、実際にはCPUで構成される。
The position detection device 300 detects the detection signal X and the current acceleration a corresponding to the current position of the slider 1 by the resolver 30 and the acceleration sensor 31. The position detection device 300 generates a position feedback signal Pfb and a velocity feedback signal Vfb based on the detection signal X and the acceleration a. The position detection device 300 feeds back the generated position feedback signal Pfb to the position control unit 100 and feeds back the speed feedback signal Vfb to the speed control unit 101. The position control unit 100 and the speed control unit 101 perform servo control so that the deviation between the feedback signals Pfb and Vfb, the position command Pcmd, and the speed command Vcmd becomes zero.
In this figure, the position control unit 101 and the speed control unit 102 are shown only by functional blocks, but in actuality, they are constituted by a CPU.

図5は位置検出装置300のブロック図である。レゾルバ30から出力される検出信号Xは、位置情報であり、式(1)におけるxRに相当するものである。検出信号Xは微分器32aによって時間微分され、速度信号vRに変換される。この速度信号vRには、式(3)に示されるように、さまざまな周波数の成分が含まれている。ローパスフィルタ32bは、遮断周波数f0より低い周波数成分のみを通過させるフィルタである。速度信号vRは、ローパスフィルタ32bに入力され、周波数f0より高い周波数成分が除去される。ローパスフィルタ32bの出力vR’は、演算部32cに出力される。 FIG. 5 is a block diagram of the position detection apparatus 300. Detection signal X outputted from the resolver 30 is a position information, which corresponds to x R in the formula (1). The detection signal X is time-differentiated by a differentiator 32a and converted into a speed signal v R. The velocity signal v R includes various frequency components as shown in the equation (3). Low pass filter 32b is a filter which passes only frequency components below the cut-off frequency f 0. The speed signal v R is input to the low-pass filter 32b, and frequency components higher than the frequency f 0 are removed. The output v R ′ of the low-pass filter 32b is output to the calculation unit 32c.

加速度センサ31から出力される加速度aは、積分器32dによって時間積分され、速度信号vaに変換される。ハイパスフィルタ32eは、ローパスフィルタ32bと同じ遮断周波数f0より高い周波数成分のみを通過させるフィルタである。速度信号vaは、ハイパスフィルタ32eに入力され、周波数f0よりも低い周波数成分が除去される。ハイパスフィルタ32eの出力va’は、演算部32cに出力される。 The acceleration a output from the acceleration sensor 31 is time-integrated by an integrator 32d and converted into a speed signal va. The high-pass filter 32e is a filter that passes only frequency components higher than the same cutoff frequency f 0 as the low-pass filter 32b. Speed signal va is input to a high-pass filter 32e, a low frequency component is removed than the frequency f 0. The output va ′ of the high pass filter 32e is output to the calculation unit 32c.

演算部32cは、ローパスフィルタ32bから入力される速度信号vR’と、ハイパスフィルタ32eから入力される速度信号va’を加算し、速度信号Vfbを生成する。速度信号Vfbは、スライダ1の現在速度を示す速度フィードバック信号として、速度制御部101へフィードバックされる。 The computing unit 32c adds the speed signal v R ′ input from the low-pass filter 32b and the speed signal va ′ input from the high-pass filter 32e to generate a speed signal Vfb. The speed signal Vfb is fed back to the speed control unit 101 as a speed feedback signal indicating the current speed of the slider 1.

速度信号vR’と速度信号va’を加算することは、周波数f0よりも低い周波数成分についてはレゾルバ30で検出された速度信号vR’を利用し、周波数f0よりも高い周波数成分については加速度センサ31で検出された速度信号va’で補完したことに相当する。これにより、周波数f0よりも高い周波数領域においても誤差の少ない速度信号Vfbを生成できる。
また、この速度信号Vfbを速度フィードバック信号として利用することにより、周波数f0よりも高い周波数領域の成分については加速度センサ31で検出した速度信号va’を参照し、周波数f0よりも低い周波数領域の成分についてはレゾルバ30により検出した速度信号vR’を参照して、スライダ1の速度フィードバック制御が行われる。
Adding the 'speed signal va and' velocity signal v R is the frequency components lower than the frequency f 0 utilizes the speed signal v R 'which is detected by the resolver 30, the frequency component higher than the frequency f 0 Corresponds to complementing with the velocity signal va ′ detected by the acceleration sensor 31. As a result, the speed signal Vfb with less error can be generated even in a frequency region higher than the frequency f 0 .
Moreover, by utilizing the speed signal Vfb as a speed feedback signal, the component of the frequency range higher than the frequency f 0 with reference to the speed signal va 'detected by the acceleration sensor 31, a frequency range lower than the frequency f 0 With respect to these components, speed feedback control of the slider 1 is performed with reference to the speed signal v R ′ detected by the resolver 30.

ところで、加速度センサ31から出力される加速度aは、オフセット誤差やゲイン誤差を有している。そのため、加速度aを単純に積分器32dで積分するだけでは、これらの誤差に起因した積分誤差が速度信号vaに重畳してしまう。したがって、この積分誤差を低減するための機構が必要となる。   By the way, the acceleration a output from the acceleration sensor 31 has an offset error and a gain error. Therefore, if the acceleration a is simply integrated by the integrator 32d, an integration error resulting from these errors is superimposed on the speed signal va. Therefore, a mechanism for reducing this integration error is required.

積分器32dの積分誤差を低減するための機構として、誤差制御器32fを設ける。
オフセット誤差やゲイン誤差に起因する積分誤差は、周波数の低い領域の成分である。そのため、周波数の低い領域においては、加速度センサ31に基づいて求めた速度信号よりも、レゾルバ30に基づいて求めた速度信号の方が、誤差が少なく真値に近い値となる。
そこで、誤差制御器32fでは、速度信号vRに対する速度信号vaの偏差に基づいて加速度aに含まれるオフセット誤差やゲイン誤差を算出し、積分器32dの入力にフィードバックする。
An error controller 32f is provided as a mechanism for reducing the integration error of the integrator 32d.
An integration error resulting from an offset error or a gain error is a component in a low frequency region. For this reason, in the low frequency region, the speed signal obtained based on the resolver 30 has a smaller error and is closer to the true value than the speed signal obtained based on the acceleration sensor 31.
Therefore, the error controller 32f calculates an offset error and a gain error included in the acceleration a based on the deviation of the speed signal va from the speed signal v R and feeds back to the input of the integrator 32d.

図6は誤差制御器32fの詳細とその周辺の構成を示す図であり、誤差制御の制御帯域を周波数fC=ω0/2πとした場合の構成例である。本図では、微分の処理を伝達関数s、積分の処理を伝達関数1/sで表現している。
誤差制御器32fに、速度信号vRと速度信号vaが入力される。誤差制御器32fは、入力された速度信号vRと速度信号vaとの差分を求めて、その差分に帰還ゲインω0を乗じる。さらに、(s+ω0)/sの処理を行い、積分器32dの入力に加算する。これにより、速度信号vaに重畳する積分誤差が低減され、速度フィードバック信号Vfbの精度を高めることができる。
周波数fCは、先に説明した遮断周波数f0よりも十分低く設定する。そのため、速度信号vRに重畳しているが、ローパスフィルタ32bで除去される周波数領域の誤差成分は、誤差制御器32fの動作には影響しない。
Figure 6 is a diagram showing details and structure around the error controller 32f, a configuration example in which the control band of the error control by the frequency f C = ω 0 / 2π. In this figure, the differentiation process is expressed by a transfer function s, and the integration process is expressed by a transfer function 1 / s.
The speed signal v R and the speed signal va are input to the error controller 32f. The error controller 32f calculates a difference between the input speed signal v R and the speed signal va, and multiplies the difference by a feedback gain ω 0 . Further, the processing of (s + ω 0 ) / s is performed and added to the input of the integrator 32d. Thereby, the integration error superimposed on the speed signal va is reduced, and the accuracy of the speed feedback signal Vfb can be increased.
The frequency f C is set sufficiently lower than the cutoff frequency f 0 described above. Therefore, although superimposed on the speed signal v R , the frequency domain error component removed by the low-pass filter 32b does not affect the operation of the error controller 32f.

ハイパスフィルタ32eおよびローパスフィルタ32bについて、さらに詳細に説明する。図7はハイパスフィルタ32eおよびローパスフィルタ32bの構成を示すブロック図であり、ハイパスフィルタ32eおよびローパスフィルタ32bをデジタル機能ブロックで表現したものである。   The high pass filter 32e and the low pass filter 32b will be described in more detail. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the high-pass filter 32e and the low-pass filter 32b. The high-pass filter 32e and the low-pass filter 32b are expressed by digital function blocks.

ハイパスフィルタ32eおよびローパスフィルタ32bは、入力される速度信号va,vRを周期Tでデジタル変換し、下記の式(6)で表される処理を行う。式(6)の処理は、一般的なIIRフィルタの処理である。IIRフィルタは少ない次数でフィルタ特性を得ることができるデジタルフィルタであり、CPUの計算負荷を減らすことができる利点がある。なお、式(6)は1次のIIRフィルタである。
i:現在の入力値
i:現在の出力値
i-1:1周期前の入力値
i-1:1周期前の出力値
a,b,c:係数
The high-pass filter 32e and the low-pass filter 32b digitally convert the input speed signals va and v R with a period T, and perform processing represented by the following equation (6). The process of Expression (6) is a general IIR filter process. The IIR filter is a digital filter that can obtain filter characteristics with a small order, and has an advantage that the calculation load of the CPU can be reduced. Equation (6) is a first-order IIR filter.
p i : current input value q i : current output value p i-1 : input value before one cycle q i-1 : output value before one cycle a, b, c: coefficients

図7において、式(6)の入力値piに相当するものが速度信号va,vRであり、出力値qiに相当するものが速度信号va’,vR’である。z-1はz関数の逆関数であり、1周期T分の時間遅れに相当する。係数aH,bH,cHは、それぞれ式(6)における係数a,b,cに相当するものであり、32e全体が遮断周波数f0のハイパスフィルタとなるように決定される。同様に、係数aL,bL,cLは、それぞれ式(6)における係数a,b,cに相当するものであり、32b全体が遮断周波数f0のローパスフィルタとなるように決定される。 In FIG. 7, the speed signals va and v R correspond to the input values p i in the equation (6), and the speed signals va ′ and v R ′ correspond to the output values q i . z −1 is an inverse function of the z function and corresponds to a time delay of one period T. The coefficients a H , b H , and c H correspond to the coefficients a, b, and c in Expression (6), respectively, and are determined so that the entire 32e becomes a high-pass filter with a cutoff frequency f 0 . Similarly, the coefficients a L , b L , and c L correspond to the coefficients a, b, and c in Equation (6), respectively, and are determined so that the entire 32b becomes a low-pass filter with a cutoff frequency f 0. .

ハイパスフィルタ32eにおいて、乗算器40で速度信号vaに係数bHを乗算し、加算器41に出力する。また、z-1演算子42で速度信号vaの1周期前の速度信号を求め、この速度信号に乗算器43で係数cHを乗算し、加算器44に出力する。さらに、z-1演算子45により速度信号va’の1周期前の速度信号を求め、この速度信号に乗算器46で係数aHを乗算し、加算器44に出力する。加算器44は、乗算器43,46からの出力を加算し、加算器41に出力する。加算器41は、加算器40,44からの出力を加算し、速度信号va’として出力する。以上により、式(6)の処理が実行される。 In the high pass filter 32e, the multiplier 40 multiplies the speed signal va by the coefficient b H and outputs the result to the adder 41. Further, a speed signal one cycle before the speed signal va is obtained by the z −1 operator 42, and this speed signal is multiplied by a coefficient c H by the multiplier 43 and output to the adder 44. Further, a speed signal one cycle before the speed signal va ′ is obtained by the z −1 operator 45, the speed signal is multiplied by a coefficient a H by a multiplier 46, and output to the adder 44. The adder 44 adds the outputs from the multipliers 43 and 46 and outputs the result to the adder 41. The adder 41 adds the outputs from the adders 40 and 44 and outputs the result as a speed signal va ′. As described above, the processing of Expression (6) is executed.

同様に、ローパスフィルタ32bにおいて、乗算器50で速度信号vRに係数bLを乗算し、加算器51に出力する。また、z-1演算子52で速度信号vRの1周期前の速度信号を求め、この速度信号に乗算器53で係数cLを乗算し、加算器54に出力する。さらに、z-1演算子55により速度信号vR’の1周期前の速度信号を求め、この速度信号に乗算器56で係数aLを乗算し、加算器54に出力する。加算器54は、乗算器53,56からの出力を加算し、加算器51に出力する。加算器51は、加算器50,54からの出力を加算し、速度信号vR’とする。以上により、式(6)の処理が実行される。 Similarly, in the low-pass filter 32 b, the multiplier 50 multiplies the speed signal v R by the coefficient b L and outputs the result to the adder 51. Further, a speed signal one cycle before the speed signal v R is obtained by the z −1 operator 52, the speed signal is multiplied by a coefficient c L by the multiplier 53, and output to the adder 54. Further, a speed signal one cycle before the speed signal v R ′ is obtained by the z −1 operator 55, the speed signal is multiplied by a coefficient a L by a multiplier 56, and output to the adder 54. The adder 54 adds the outputs from the multipliers 53 and 56 and outputs the result to the adder 51. The adder 51 adds the outputs from the adders 50 and 54 to obtain a speed signal v R ′. As described above, the processing of Expression (6) is executed.

遮断周波数f0の決定について説明する。
図8は遮断周波数f0を決定するプロセスを説明するための図であり、(a)は速度信号vRの誤差成分、(b)は速度信号vRを微分して得られる加速度信号の誤差成分、(c)は速度信号vR’の誤差成分、(d)は速度信号vR’を微分して得られる加速度信号の誤差成分を例示したものである。すべて横軸はスライダ1の速度である。
The determination of the cutoff frequency f 0 will be described.
FIG. 8 is a diagram for explaining the process of determining the cutoff frequency f 0 , where (a) is an error component of the speed signal v R and (b) is an error of the acceleration signal obtained by differentiating the speed signal v R. component, exemplifies the 'error component, (d) the speed signal v R' of the error component of the acceleration signal obtained by differentiating the (c) is the velocity signal v R. All the horizontal axes are the speeds of the slider 1.

速度信号vRおよびこの速度信号vRを時間微分して得られる加速度信号には、(a),(b)に示すように、n次(n=1〜∞)の誤差成分が含まれている。各次数の誤差成分の大きさは、スライダ1の速度に応じて変化する。なお、図8では、n=1,2,3,6次成分のみを代表して示している。また、図8の(a)は式(3)、(b)は式(5)を図示したものと同等である。 The speed signal v R and the acceleration signal obtained by differentiating the speed signal v R with respect to time include an n-th order (n = 1 to ∞) error component, as shown in (a) and (b). Yes. The magnitude of the error component of each order changes according to the speed of the slider 1. In FIG. 8, only n = 1, 2, 3, and 6th order components are shown as representatives. Moreover, (a) of FIG. 8 is equivalent to what represented Formula (3) and (b) illustrated Formula (5).

まず、スライダ1を移動させる速度範囲を定める。その後、ローパスフィルタ32bの遮断周波数を仮決めする。そして、ローパスフィルタ32bを通過した速度信号vR’を求め、さらにこの速度信号vR’を時間微分して得られる加速度信号に含まれる誤差成分を求める。求めた誤差成分のうち、スライダ1の速度範囲内で発生する誤差成分の絶対値の最大値を抽出する。抽出した誤差成分の絶対値をスライダ1に搭載されるワークが許容できる許容加速度値と比較する。誤差成分の絶対値が許容加速度値を上回っていた場合には、ローパスフィルタ32bの遮断周波数をより低い周波数に仮決めし、再度許容加速度値との比較を行う。誤差成分の最大値が許容加速度値以下となるまで一連の処理を繰り返し、誤差成分の最大値が許容加速度値以下となる最大周波数fmaxを求める。そして、遮断周波数f0は、この最大周波数fmaxよりも低い値に設定する。 First, a speed range for moving the slider 1 is determined. Thereafter, the cutoff frequency of the low-pass filter 32b is provisionally determined. Then, the velocity signal v R ′ that has passed through the low-pass filter 32b is obtained, and further, an error component included in the acceleration signal obtained by time differentiation of the velocity signal v R ′ is obtained. Among the obtained error components, the maximum absolute value of the error components generated within the speed range of the slider 1 is extracted. The absolute value of the extracted error component is compared with an allowable acceleration value that can be tolerated by the work mounted on the slider 1. If the absolute value of the error component exceeds the allowable acceleration value, the cutoff frequency of the low-pass filter 32b is provisionally determined to be a lower frequency and compared with the allowable acceleration value again. A series of processing is repeated until the maximum value of the error component is equal to or less than the allowable acceleration value, and the maximum frequency fmax at which the maximum value of the error component is equal to or less than the allowable acceleration value is obtained. The cutoff frequency f 0 is set to a value lower than the maximum frequency fmax.

このように遮断周波数f0を適切に設定することにより、図8の(c),(d)に示すように、速度信号vR’および速度信号vR’を時間微分して得られる加速度信号に含まれる誤差成分を大きく除去することができる。 By appropriately setting the cut-off frequency f 0 in this way, as shown in FIGS. 8C and 8D, an acceleration signal obtained by time differentiation of the speed signal v R ′ and the speed signal v R ′. Can be largely removed.

図5に戻り説明する。演算器32cの出力は、積分器33dによって時間積分され、位置信号xaに変換される。ハイパスフィルタ33eはハイパスフィルタ32eと同じ構成のものであり、遮断周波数f0より高い周波数成分を通過させるフィルタである。位置信号xaは、ハイパスフィルタ33eに入力され、周波数f0よりも低い周波数成分が除去される。ハイパスフィルタ33eの出力xa’は、演算器33cに出力される。 Returning to FIG. The output of the calculator 32c is time-integrated by the integrator 33d and converted into a position signal xa. High-pass filter 33e is of the same construction as the high-pass filter 32e, a filter which passes frequency components higher than the cut-off frequency f 0. Position signal xa is input to the high-pass filter 33e, a low frequency component is removed than the frequency f 0. The output xa ′ of the high pass filter 33e is output to the calculator 33c.

ローパスフィルタ33bはローパスフィルタ32bと同じ構成のものであり、遮断周波数f0より低い周波数成分を通過させるフィルタである。レゾルバ30の検出信号Xは、ローパスフィルタ33bに入力され、周波数f0より高い周波数成分が除去される。ローパスフィルタ33bの出力xR’は、演算器33cに出力される。 The low-pass filter 33b has the same configuration as the low-pass filter 32b, and is a filter that allows a frequency component lower than the cutoff frequency f 0 to pass through. The detection signal X of the resolver 30 is input to the low-pass filter 33b, and the frequency component higher than the frequency f 0 is removed. The output x R ′ of the low-pass filter 33b is output to the calculator 33c.

演算器33cは、ローパスフィルタ33bから入力される位置信号xR’と、ハイパスフィルタ33eから入力される位置信号xa’を加算し、位置信号Pfbとする。位置信号Pfbは、スライダ1の現在位置を示す位置フィードバック信号として、位置制御部100へフィードバックされる。 The calculator 33c adds the position signal x R ′ input from the low-pass filter 33b and the position signal xa ′ input from the high-pass filter 33e to obtain a position signal Pfb. The position signal Pfb is fed back to the position controller 100 as a position feedback signal indicating the current position of the slider 1.

位置信号xR’と位置信号xa’を加算することは、周波数f0よりも低い周波数成分についてはレゾルバ30で検出された位置信号xR’を利用し、周波数f0よりも高い周波数成分については加速度センサ31で検出された位置信号xa’で補完したことに相当する。これにより、周波数f0よりも高い周波数領域においても誤差の少ない位置信号Pfbを生成できる。
また、この位置信号Pfbを位置フィードバック信号として利用することにより、周波数f0よりも高い周波数領域の成分については加速度センサ31により検出した位置信号xa’を参照し、周波数f0よりも低い周波数領域の成分についてはレゾルバ30により検出した位置信号xR’を参照して、スライダ1の位置フィードバック制御が行われる。
Adding a 'position signal xa and' position signal x R utilizes a position signal x R 'which is detected by the resolver 30 for frequency components lower than the frequency f 0, the frequency component higher than the frequency f 0 Corresponds to complementing with the position signal xa ′ detected by the acceleration sensor 31. As a result, the position signal Pfb with less error can be generated even in a frequency region higher than the frequency f 0 .
Moreover, by utilizing the position signal Pfb as a position feedback signal, the component of the frequency range higher than the frequency f 0 with reference to the position signal xa 'detected by the acceleration sensor 31, a frequency range lower than the frequency f 0 The position feedback control of the slider 1 is performed with reference to the position signal x R ′ detected by the resolver 30 for this component.

ところで、積分器32dの積分誤差の低減のために誤差制御器32fが設けられているが、速度信号vaから完全に積分誤差を除去することはできない。そのため、速度信号vaから生成される速度信号Vfbにはわずかに積分誤差が残留してしまう。そのため、速度信号Vfbを単純に積分器33dで積分するだけでは、速度信号Vfbに残留した積分誤差に起因した積分誤差が位置信号xaに重畳してしまう。そこで、このような積分誤差の累積を防ぐために、誤差制御器33fを設ける。   Incidentally, an error controller 32f is provided to reduce the integration error of the integrator 32d, but the integration error cannot be completely removed from the speed signal va. Therefore, a slight integration error remains in the speed signal Vfb generated from the speed signal va. Therefore, if the speed signal Vfb is simply integrated by the integrator 33d, the integration error resulting from the integration error remaining in the speed signal Vfb is superimposed on the position signal xa. Therefore, an error controller 33f is provided to prevent such accumulation of integration errors.

誤差制御器33fは、誤差制御器32fと同じ構成のものである。誤差制御器33fに、積分器33dから出力される位置信号xaおよびレゾルバの検出信号Xが入力される。誤差制御器32fは、検出信号Xに対する位置信号xaの偏差に基づいて速度信号Vfbに含まれる積分誤差を算出し、積分器33dの入力にフィードバックする。これにより積分器33dの積分誤差が低減され、積分誤差の累積が防止される。   The error controller 33f has the same configuration as the error controller 32f. The position signal xa and the resolver detection signal X output from the integrator 33d are input to the error controller 33f. The error controller 32f calculates an integration error included in the speed signal Vfb based on the deviation of the position signal xa from the detection signal X, and feeds it back to the input of the integrator 33d. Thereby, the integration error of the integrator 33d is reduced and accumulation of integration errors is prevented.

なお、微分器32a、積分器32d,33d、ローパスフィルタ32b,33b、ハイパスフィルタ32e,33e、演算器32c,33c、誤差制御器32f,33fで演算部32を構成している。
また、レゾルバ30、加速度センサ31、微分器32a、ローパスフィルタ32b、演算器32c、積分器32d、ハイパスフィルタ32e、誤差制御器32fで速度検出装置33aを構成している。
また、速度検出装置33a、ローパスフィルタ33b、演算器33c、積分器33d、ハイパスフィルタ33e、誤差制御器33fで位置検出装置300を構成している。
なお、図5において演算部32は機能ブロック図のみで示してあるが、実際には演算部32はプログラムがダウンロードされたCPUなどで構成される。
The differentiator 32a, integrators 32d and 33d, low-pass filters 32b and 33b, high-pass filters 32e and 33e, calculators 32c and 33c, and error controllers 32f and 33f constitute the calculator 32.
The resolver 30, the acceleration sensor 31, the differentiator 32a, the low-pass filter 32b, the calculator 32c, the integrator 32d, the high-pass filter 32e, and the error controller 32f constitute a speed detection device 33a.
Further, the position detection device 300 is configured by the speed detection device 33a, the low-pass filter 33b, the calculator 33c, the integrator 33d, the high-pass filter 33e, and the error controller 33f.
In FIG. 5, the calculation unit 32 is shown only in the functional block diagram, but actually the calculation unit 32 is configured by a CPU or the like in which a program is downloaded.

図9は、速度検出装置33aの動作波形として、スライダ1の実速度から速度信号vR’,va’,Vfbへの伝達特性を示した図であり、(a)はレゾルバ30の出力に基づいて得られた速度信号vR’の伝達特性、(b)は加速度センサ31の出力に基づいて得られた速度信号va’の伝達特性、(c)は速度信号Vfbの伝達特性である。本図では、遮断周波数f0はおよそ100Hzに設定されている。 FIG. 9 is a diagram showing transfer characteristics from the actual speed of the slider 1 to the speed signals v R ′, va ′, Vfb as operation waveforms of the speed detection device 33 a, and (a) is based on the output of the resolver 30. velocity signal obtained Te v 'transfer characteristic, (b) the speed signal va obtained based on the output of the acceleration sensor 31' R is the transfer characteristic of the transfer characteristic, (c) the speed signal Vfb of. In this figure, the cutoff frequency f 0 is set to about 100 Hz.

図9の(a)に示すように、速度信号vR’は、ローパスフィルタ32bの作用により、およそ100Hzよりも高い周波数成分が減衰している。
一方、速度信号va’は、図9の(b)に示すように、ハイパスフィルタ32eの作用により、およそ100Hzよりも低い周波数成分が減衰している。
As shown in FIG. 9A, the velocity signal v R ′ has a frequency component higher than about 100 Hz attenuated by the action of the low-pass filter 32b.
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the speed signal va ′ has a frequency component lower than about 100 Hz attenuated by the action of the high-pass filter 32e.

図9の(a)と(b)を加算すると、図9の(c)に示す速度信号Vfbとなる。速度信号Vfbでは、ローパスフィルタ32bで減衰した高い周波数成分がハイパスフィルタ32eを通過した高い周波数成分で補完され、低い周波数成分から高い周波数成分まで広い周波数領域にわたり振幅が維持されている。
このようにして、速度信号Vfbを構成する速度信号は、遮断周波数f0を境として、速度信号vR’から速度信号va’へと切り替えられる。
When (a) and (b) of FIG. 9 are added, the speed signal Vfb shown in (c) of FIG. 9 is obtained. In the speed signal Vfb, the high frequency component attenuated by the low-pass filter 32b is complemented by the high frequency component that has passed through the high-pass filter 32e, and the amplitude is maintained over a wide frequency range from a low frequency component to a high frequency component.
In this way, the speed signal constituting the speed signal Vfb is switched from the speed signal v R ′ to the speed signal va ′ with the cutoff frequency f 0 as a boundary.

なお、すべての周波数領域において加速度センサ31の出力に基づいて速度信号および位置信号を求めることも可能である。しかし、加速度aのオフセット誤差は経時変化を伴いやすく、その変化量は予測しにくい。そのため、低い周波数領域の成分に関してはレゾルバ30の出力に基づいて求めた速度信号および位置信号の方が誤差の経時変化が少ない。そこで、すべての周波数領域について加速度センサ31によって速度信号および位置信号を求めることはせず、低い周波数領域の成分についてはレゾルバ30、高い周波数領域の成分については加速度センサ31によって求めた速度信号および位置信号を参照して、スライダ1のフィードバック制御を行う。   It is also possible to obtain the speed signal and the position signal based on the output of the acceleration sensor 31 in all frequency regions. However, the offset error of the acceleration a is likely to accompany changes with time, and the amount of change is difficult to predict. For this reason, with respect to the components in the low frequency region, the speed signal and the position signal obtained based on the output of the resolver 30 have less error with time. Therefore, the speed signal and position signal are not obtained by the acceleration sensor 31 for all frequency regions, but the resolver 30 is used for components in the low frequency region, and the speed signal and position obtained by the acceleration sensor 31 are used for components in the high frequency region. The feedback control of the slider 1 is performed with reference to the signal.

本実施例のリニアモータは以上のように構成され、とくに速度検出装置33aが、
スライダ1の速度を、高い周波数領域の成分については加速度センサ31の出力に基づいて得られる速度信号va’を参照し、低い周波数領域の成分についてはレゾルバ30の出力に基づいて得られる速度信号vR’を参照して求めることにより、高い周波数領域および低い周波数領域のどちらの領域においても誤差の少ない速度信号を得ることができ、高精度にスライダ1の速度を検出することができる。また、誤差制御器32fを備えたことにより、積分器32dによる積分誤差が速度信号Vfbに与える影響を低減することができ、さらに高精度にスライダ1の速度を検出することができる。
The linear motor of the present embodiment is configured as described above, and in particular, the speed detection device 33a is
The speed of the slider 1 is referred to the speed signal va ′ obtained based on the output of the acceleration sensor 31 for the high frequency region component, and the speed signal v obtained based on the output of the resolver 30 for the low frequency region component. By obtaining with reference to R ′, a speed signal with less error can be obtained in both the high frequency region and the low frequency region, and the speed of the slider 1 can be detected with high accuracy. Further, since the error controller 32f is provided, it is possible to reduce the influence of the integration error by the integrator 32d on the speed signal Vfb, and to detect the speed of the slider 1 with higher accuracy.

また、位置検出装置300が、
スライダ1の位置を、高い周波数領域の成分については請求項1に記載の速度検出装置33aの出力に基づいて得られる位置信号xa’を参照し、低い周波数領域の成分についてはレゾルバの出力に基づいて得られる位置信号xR’を参照して求めるので、高い周波数領域および低い周波数領域のどちらの領域においても誤差の少ない位置信号を得ることができ、高精度にスライダ1の位置を検出することができる。また、誤差制御器33fを備えたことにより、積分器33dによる積分誤差が位置信号Pfbに与える影響を低減することができ、さらに高精度にスライダ1の位置を検出することができる。
In addition, the position detection device 300 is
The position of the slider 1 is referred to the position signal xa ′ obtained based on the output of the speed detector 33a according to claim 1 for the high frequency region component, and based on the output of the resolver for the low frequency region component. Since the position signal x R ′ obtained in this way is obtained, a position signal with little error can be obtained in both the high frequency region and the low frequency region, and the position of the slider 1 can be detected with high accuracy. Can do. Further, since the error controller 33f is provided, it is possible to reduce the influence of the integration error by the integrator 33d on the position signal Pfb, and to detect the position of the slider 1 with higher accuracy.

また、スライダ1の位置検出のためのセンサとして、レーザ干渉計ではなくレゾルバ30を利用するので、安価で簡易な構成によりスライダ1の位置検出を安定して行うことができるとともに、設計の自由度の高い位置決め装置を実現することができる。
また、スライダ1の位置検出を位置検出装置300で行うことにより、平面モータへのフィードバック信号Pfb,Vfbの精度が向上し、スライダ1を高精度に位置決めすることができる。
Further, since the resolver 30 is used as a sensor for detecting the position of the slider 1 instead of the laser interferometer, the position of the slider 1 can be stably detected with an inexpensive and simple configuration, and the degree of freedom in design. It is possible to realize a positioning device having a high height.
Further, by detecting the position of the slider 1 with the position detection device 300, the accuracy of the feedback signals Pfb and Vfb to the planar motor is improved, and the slider 1 can be positioned with high accuracy.

なお、本実施例では、加速度センサ31はスライダ1の上面部に埋設されているが、加速度センサ31はスライダ1に内蔵されていてもよい。   In this embodiment, the acceleration sensor 31 is embedded in the upper surface of the slider 1, but the acceleration sensor 31 may be built in the slider 1.

また、本実施例では、ローパスフィルタ32b,33bおよびハイパスフィルタ32e,33eを1次のIIRフィルタで構成したが、2次以上の高次のものとしてもよい。高次のIIRフィルタを用いれば、フィルタの遮断特性を向上させることができる。   In this embodiment, the low-pass filters 32b and 33b and the high-pass filters 32e and 33e are composed of the first-order IIR filters, but may be second-order or higher-order filters. If a high-order IIR filter is used, the cutoff characteristic of the filter can be improved.

また、本実施例では、ローパスフィルタ32b,33bおよびハイパスフィルタ32e,33eの遮断周波数f0を、速度信号vR’を時間微分して得られる加速度値に含まれる誤差成分に基づいて決定した。しかし、速度信号vR’を時間微分を計算するためには、Δxnおよびφn(n=1〜∞)がすべて既知である必要がある。実際には、Δxnおよびφn(n=1〜∞)のすべてを把握するのは困難であるため、Δxn,φnの代表的な値(たとえば、n=1,2,3,6)のみを用いて計算してもよい。あるいは、周波数f0は実験などにより経験的に求めてもよい。 In this embodiment, the cut-off frequency f 0 of the low-pass filters 32b and 33b and the high-pass filters 32e and 33e is determined based on the error component included in the acceleration value obtained by time differentiation of the speed signal v R ′. However, in order to calculate the time derivative of the speed signal v R ′, Δx n and φ n (n = 1 to ∞) must all be known. In practice, it is difficult to keep track of all [Delta] x n and phi n of (n = 1~∞), Δx n , typical values of phi n (e.g., n = 1, 2, 3, 6 ) May be used for calculation. Alternatively, the frequency f 0 may be obtained empirically by experiments or the like.

スライダ1の移動状況に応じて、位置フィードバック信号Pfbに含まれる周波数成分の分布は変化する。
たとえば、スライダ1が停止している場合には、スライダ1には位置変化も加速度変化もないため、位置フィードバック信号Pfbには低い周波数領域の成分が多くなる。そのため、位置フィードバック信号Pfbを構成する位置信号は、レゾルバ30によって求められた位置信号xR”が支配的となる。
The distribution of frequency components included in the position feedback signal Pfb changes according to the movement state of the slider 1.
For example, when the slider 1 is stopped, the slider 1 has neither a position change nor an acceleration change, so that the position feedback signal Pfb has many components in a low frequency region. For this reason, the position signal x R ″ obtained by the resolver 30 is dominant as the position signal constituting the position feedback signal Pfb.

一方、スライダ1の移動開始直後や停止直後には、スライダ1の加速度の変化が急峻となり、位置フィードバック信号Pfbには高い周波数領域の成分が多くなる。そのため、位置フィードバック信号Pfbを構成する位置信号は、加速度センサ31によって求められた位置信号xa”が支配的となる。   On the other hand, immediately after the start of movement of the slider 1 or immediately after it stops, the change in the acceleration of the slider 1 becomes steep, and the position feedback signal Pfb has a high frequency region component. Therefore, the position signal xa ″ obtained by the acceleration sensor 31 is dominant as the position signal constituting the position feedback signal Pfb.

つまり、スライダ1の移動状況に応じて、位置フィードバック信号Pfbに対してレゾルバ30および加速度センサ31がそれぞれ占める割合は変化する。この変化は、位置フィードバック信号Pfbを、共通の遮断周波数f0を有するローパスフィルタ33bおよびハイパスフィルタ33eを組み合わせて生成しているためである。 That is, the proportion of the resolver 30 and the acceleration sensor 31 with respect to the position feedback signal Pfb varies depending on the movement state of the slider 1. This change is due to the position feedback signal Pfb, it is generated by combining the low-pass filter 33b and the high-pass filter 33e having a common cut-off frequency f 0.

位置フィードバック信号Pfbに占めるレゾルバ30および加速度センサ31の割合が変化するということは、位置フィードバック信号Pfbに含まれる検出誤差についても、レゾルバ30および加速度センサ31の占める割合が変化することを意味する。   The change in the ratio of the resolver 30 and the acceleration sensor 31 in the position feedback signal Pfb means that the ratio of the resolver 30 and the acceleration sensor 31 in the detection error included in the position feedback signal Pfb also changes.

上記の例においては、スライダ1の停止直後は加速度センサ31の検出系に起因する誤差が支配的となり、停止後しばらく経過した後にはレゾルバ30の検出系に起因する誤差が支配的となる。これらレゾルバ30の検出系に起因する誤差と加速度センサ31の検出系に起因する誤差は、それぞれの検出系に固有の誤差である。そのため、スライダ1の移動状況に応じて位置フィードバック信号Pfbの検出誤差は時間とともに変化してしまう。   In the above example, the error due to the detection system of the acceleration sensor 31 becomes dominant immediately after the slider 1 stops, and the error due to the detection system of the resolver 30 becomes dominant after a while after the stop. The error caused by the detection system of the resolver 30 and the error caused by the detection system of the acceleration sensor 31 are errors inherent to each detection system. Therefore, the detection error of the position feedback signal Pfb changes with time according to the movement state of the slider 1.

したがって、スライダ1がプラテン10上の同じ地点に位置している場合であっても、スライダ1がその地点に停止した直後に得られる位置フィードバック信号Pfbと、停止後しばらく経過してから得られる位置フィードバック信号Pfbは異なるものとなる。つまり、位置フィードバック信号Pfbは時間とともに変化してしまう。そのため、この位置フィードバック信号Pfbをフィードバックしてスライダ1をサーボ制御すると、位置フィードバック信号Pfbの誤差の時間変化に応じてスライダ1が移動してしまう。   Therefore, even when the slider 1 is located at the same point on the platen 10, the position feedback signal Pfb obtained immediately after the slider 1 stops at that point and the position obtained after a while after stopping. The feedback signal Pfb is different. That is, the position feedback signal Pfb changes with time. For this reason, if the position feedback signal Pfb is fed back and the slider 1 is servo-controlled, the slider 1 moves according to the time change of the error of the position feedback signal Pfb.

最終的には、スライダ1はレゾルバ30の位置検出誤差が乗った位置に停止する。スライダ1を停止させて何らかの作業を行う場合には、スライダ1の位置が許容される誤差範囲内となるまでの待ち時間が必要になる。この待ち時間は、遮断周波数f0が高いほど短くなる。しかし、遮断周波数f0を高く設定すると、高い周波数領域までレゾルバ30による位置信号を参照して位置フィードバック制御を行うことになり、スライダ1の移動中の速度リップル、加速度リップルが大きくなってしまう。 Eventually, the slider 1 stops at a position where the position detection error of the resolver 30 is on. When performing some work while the slider 1 is stopped, a waiting time is required until the position of the slider 1 falls within an allowable error range. This waiting time becomes shorter as the cutoff frequency f 0 is higher. However, if the cut-off frequency f 0 is set high, position feedback control is performed with reference to the position signal from the resolver 30 up to a high frequency range, and the speed ripple and acceleration ripple during the movement of the slider 1 increase.

図10は遮断周波数f0が高い場合と低い場合の動作波形を示す図である。
図10の(a)は、位置制御部100に入力される位置指令Pcmdの時間微分値を示したものである。位置指令Pcmdの時間微分値は、スライダ1の目標位置に到達するまでの位置指令の時間微分値が台形波となるように制御される。スライダ1は、時刻t1〜t2は加速し、時刻t2〜t3は等速移動し、時刻t3〜t4は減速する。時刻t4でスライダ1は目標位置に到着し、位置指令の更新が完了する。
FIG. 10 is a diagram showing operation waveforms when the cutoff frequency f 0 is high and low.
FIG. 10A shows the time differential value of the position command Pcmd input to the position control unit 100. The time differential value of the position command Pcmd is controlled so that the time differential value of the position command until reaching the target position of the slider 1 becomes a trapezoidal wave. The slider 1 accelerates from time t1 to t2, moves at a constant speed from time t2 to t3, and decelerates from time t3 to t4. At time t4, the slider 1 arrives at the target position, and the update of the position command is completed.

図10の(b1)〜(b3)は遮断周波数f0が高い周波数に設定された場合の実際のスライダ1の動作波形例図であって、(b1)はスライダ1の速度、(b2)はスライダ1の加速度である。(b3)はスライダ1と目標位置までの距離であり、実線がスライダ1の実際の位置、破線が位置指令値Pcmdである。なお、スライダ1が最終的に目標位置からずれた位置で安定するのは、レゾルバ30の位置検出誤差のためである。
遮断周波数f0を高い周波数に設定したことにより、位置フィードバック信号Pfbに占めるレゾルバ30の割合が高くなり、スライダ1は目標位置に速やかに接近する。そのため、待ち時間は短い。しかし、速度および加速度に大きなリップルが発生してしまう。
(B1) to (b3) in FIG. 10 are actual operation waveform diagrams of the slider 1 when the cutoff frequency f 0 is set to a high frequency, where (b1) is the speed of the slider 1 and (b2) is This is the acceleration of the slider 1. (B3) is the distance between the slider 1 and the target position, the solid line is the actual position of the slider 1, and the broken line is the position command value Pcmd. Note that the slider 1 is finally stabilized at a position deviated from the target position because of a position detection error of the resolver 30.
By setting the cutoff frequency f 0 to a high frequency, the ratio of the resolver 30 to the position feedback signal Pfb is increased, and the slider 1 quickly approaches the target position. Therefore, the waiting time is short. However, large ripples occur in speed and acceleration.

一方、図10の(c1)〜(c3)は遮断周波数f0が低い周波数に設定された場合の実際のスライダ1の動作波形例図であって、(c1)はスライダ1の速度、(c2)はスライダ1の加速度、(c3)はスライダ1の位置指令値Pcmdとの比較である。
遮断周波数f0を低い周波数に設定したことにより、速度および加速度のリップルが大幅に低減される。しかし、位置フィードバック信号Pfbに占めるレゾルバ30の割合が低くなるため、スライダ1が目標位置に到達するまで時間がかかり、待ち時間は長くなる。
On the other hand, (c1) to (c3) in FIG. 10 are operation waveform examples of the actual slider 1 when the cutoff frequency f 0 is set to a low frequency, where (c1) is the speed of the slider 1 and (c2 ) Is the acceleration of the slider 1, and (c3) is a comparison with the position command value Pcmd of the slider 1.
By setting the cut-off frequency f 0 to a low frequency, speed and acceleration ripples are greatly reduced. However, since the ratio of the resolver 30 to the position feedback signal Pfb becomes low, it takes time until the slider 1 reaches the target position, and the waiting time becomes long.

スライダ1の位置決め動作を行う場合、すなわち位置制御部100への位置指令を時間変化させてスライダ1を目標位置へ移動させる場合には、位置指令の更新が完了した後、いかに速やかにスライダ1を目標位置に到達させて待ち時間を短くするかが重要である。   When performing the positioning operation of the slider 1, that is, when the slider 1 is moved to the target position by changing the position command to the position control unit 100 over time, the slider 1 is quickly moved after the update of the position command is completed. It is important to shorten the waiting time by reaching the target position.

実施例2では、先の実施例1に対して、ローパスフィルタ32b,33bおよびハイパスフィルタ32e,33eの遮断周波数f0を可変とすることにより、スライダ移動中の速度リップルと加速度リップルの抑制および位置決め動作時の待ち時間の短縮化が図れる。 In the second embodiment, as compared with the first embodiment, the cutoff frequency f 0 of the low-pass filters 32b and 33b and the high-pass filters 32e and 33e is made variable, thereby suppressing and positioning the velocity ripple and acceleration ripple during slider movement. The waiting time during operation can be shortened.

図11は実施例2のサーボ制御部のブロック図である。以下実施例1と同じ構成要素には同じ番号を付して説明を省略する。   FIG. 11 is a block diagram of the servo control unit of the second embodiment. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

位置検出装置300’は、レゾルバ30および加速度センサ31によってスライダ1の現在位置に応じた検出信号Xおよび現在加速度aを検出する。位置検出装置300’は、検出信号Xおよび現在加速度aに基づいて位置フィードバック信号Pfb’および速度フィードバック信号Vfb’を生成し、位置制御部100および速度制御部101へフィードバックする。位置制御部100および速度制御部101は、これらのフィードバック信号Pfb’,Vfb’と、位置指令Pcmdおよび速度指令Vcmdとの偏差がそれぞれゼロになるようにサーボ制御を行う。   The position detection device 300 ′ detects the detection signal X and the current acceleration a corresponding to the current position of the slider 1 by the resolver 30 and the acceleration sensor 31. The position detection device 300 ′ generates a position feedback signal Pfb ′ and a speed feedback signal Vfb ′ based on the detection signal X and the current acceleration a, and feeds back to the position control unit 100 and the speed control unit 101. The position control unit 100 and the speed control unit 101 perform servo control so that deviations between the feedback signals Pfb 'and Vfb' and the position command Pcmd and the speed command Vcmd are zero.

切替信号生成部105は、位置指令Pcmdに基づいて切替信号Sを生成する。切替信号生成部105は、位置指令Pcmdを時間微分して速度信号Vjを生成し、速度信号Vjの絶対値を所定の閾値Vthと比較する。切替信号生成部105は、速度信号Vjが閾値Vth以下の場合には切替信号SとしてH信号を出力し、速度信号Vjが閾値Vthを越えている場合にはL信号を出力する。   The switching signal generation unit 105 generates the switching signal S based on the position command Pcmd. The switching signal generator 105 generates a speed signal Vj by differentiating the position command Pcmd with respect to time, and compares the absolute value of the speed signal Vj with a predetermined threshold value Vth. The switching signal generator 105 outputs an H signal as the switching signal S when the speed signal Vj is less than or equal to the threshold Vth, and outputs an L signal when the speed signal Vj exceeds the threshold Vth.

切替信号Sは位置検出装置300’に入力される。位置検出装置300’には、遮断周波数を周波数fLまたはfH(fL<fH)に切り替え可能なローパスフィルタおよびハイパスフィルタが備えられている。位置検出装置300’は、切替信号Sによってこれらのフィルタの遮断周波数を切り替える。 The switching signal S is input to the position detection device 300 ′. The position detection device 300 ′ includes a low-pass filter and a high-pass filter that can switch the cutoff frequency to the frequency f L or f H (f L <f H ). The position detection device 300 ′ switches the cutoff frequency of these filters by the switching signal S.

図12は位置検出装置300’のブロック図である。ローパスフィルタ32b’,33b’は、遮断周波数を周波数fLまたはfHに切り替えることができる。また、ハイパスフィルタ32e’,33e’は、遮断周波数を周波数fLまたはfHに切り替えることができる。各フィルタは、切替信号SがL信号の場合には遮断周波数を周波数fLに切り替え、切替信号SがH信号の場合には遮断周波数を周波数fHに切り替える。すなわち、速度信号Vjが閾値Vth以下の場合には遮断周波数として周波数fHが選択され、速度信号Vjが閾値Vthを越えている場合には遮断周波数として周波数fLが選択される。 FIG. 12 is a block diagram of the position detection apparatus 300 ′. The low-pass filters 32b ′ and 33b ′ can switch the cutoff frequency to the frequency f L or f H. Further, the high-pass filters 32e ′ and 33e ′ can switch the cutoff frequency to the frequency f L or f H. Each filter switches the cutoff frequency to the frequency f L when the switching signal S is the L signal, and switches the cutoff frequency to the frequency f H when the switching signal S is the H signal. That is, if the speed signal Vj is equal to or smaller than the threshold Vth is the frequency f H is selected as the cutoff frequency, if the speed signal Vj exceeds the threshold value Vth is the frequency f L is selected as the cutoff frequency.

ローパスフィルタ32b’は、切替信号SがL信号の場合には入力された速度信号vRから周波数fLよりも高い周波数成分を除去し、速度信号SがH信号の場合には速度信号vRから周波数fHよりも高い周波数成分を除去する。 Low-pass filter 32 b ', the switching signal S is removed frequency components higher than the frequency f L from the speed signal v R which is input when the L signal, the speed signal when the speed signal S is H signal v R removing frequency components higher than the frequency f H from.

ハイパスフィルタ32e’は、切替信号SがL信号の場合には入力された速度信号vaから周波数fLよりも低い周波数成分を除去し、速度信号SがH信号の場合には速度信号vaから周波数fHよりも低い周波数成分を除去する。 The high-pass filter 32e ′ removes a frequency component lower than the frequency f L from the input speed signal va when the switching signal S is an L signal, and from the speed signal va when the speed signal S is an H signal. Remove frequency components lower than f H.

ローパスフィルタ32b’の出力vR”およびハイパスフィルタ32e’の出力va”は、演算器32cに入力される。演算器32cは、速度信号vR”と速度信号va”を加算し、速度信号Vfb’を生成する。速度信号Vfb’は、スライダ1の現在速度を示す速度フィードバック信号として利用される。 The output v R ″ of the low-pass filter 32b ′ and the output va ″ of the high-pass filter 32e ′ are input to the calculator 32c. Calculator 32c adds the "speed signal va and the" speed signal v R, generates a speed signal Vfb '. The speed signal Vfb ′ is used as a speed feedback signal indicating the current speed of the slider 1.

同様に、ローパスフィルタ33b’は、切替信号SがL信号の場合には入力された位置信号Xから周波数fLよりも高い周波数成分を除去し、速度信号SがH信号の場合には位置信号Xから周波数fHよりも高い周波数成分を除去する。 Similarly, the low-pass filter 33b ′ removes a frequency component higher than the frequency f L from the input position signal X when the switching signal S is an L signal, and the position signal when the speed signal S is an H signal. A frequency component higher than the frequency f H is removed from X.

ハイパスフィルタ33e’は、切替信号SがL信号の場合には入力された速度信号Vfb’から周波数fLよりも低い周波数成分を除去し、速度信号SがH信号の場合には速度信号Vfb’から周波数fHよりも低い周波数成分を除去する。 The high-pass filter 33e ′ removes a frequency component lower than the frequency f L from the input speed signal Vfb ′ when the switching signal S is an L signal, and the speed signal Vfb ′ when the speed signal S is an H signal. removing frequency components lower than the frequency f H from.

ローパスフィルタ33b’の出力xR”およびハイパスフィルタ33e’の出力xa”は、演算器33cに入力される。演算器33cは、位置信号xR”と位置信号xa”を加算し、位置信号Pfb’を生成する。位置信号Pfb’は、スライダ1の現在位置を示す位置フィードバック信号として利用される。 The output x R ″ of the low-pass filter 33b ′ and the output xa ″ of the high-pass filter 33e ′ are input to the calculator 33c. The calculator 33c adds the position signal x R ″ and the position signal xa ″ to generate a position signal Pfb ′. The position signal Pfb ′ is used as a position feedback signal indicating the current position of the slider 1.

ハイパスフィルタ32e’およびローパスフィルタ32b’についてさらに詳細に説明する。
図13はハイパスフィルタ32e’およびローパスフィルタ32b’の構成を示すブロック図である。本図は、実施例1のハイパスフィルタ32eおよびローパスフィルタ32bに、切替手段47〜49、57〜59を追加した構成となっている。
The high pass filter 32e ′ and the low pass filter 32b ′ will be described in more detail.
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the high-pass filter 32e ′ and the low-pass filter 32b ′. In this figure, switching means 47 to 49 and 57 to 59 are added to the high pass filter 32e and the low pass filter 32b of the first embodiment.

係数aHH,bHH,cHHはハイパスフィルタ32e’全体を遮断周波数fHのハイパスフィルタとする係数であり、係数aHL,bHL,cHLはハイパスフィルタ32e’全体を遮断周波数fLのハイパスフィルタとする係数である。
係数aLH,bLH,cLHはローパスフィルタ32b’全体を遮断周波数fHのローパスフィルタとする係数であり、係数aLL,bLL,cLLはローパスフィルタ32b’全体を遮断周波数fLのローパスフィルタとする係数である。
The coefficients a HH , b HH , and c HH are coefficients that make the entire high-pass filter 32e ′ a high-pass filter with a cutoff frequency f H , and the coefficients a HL , b HL , and c HL have the cutoff frequency f L as a whole. This is a coefficient for a high-pass filter.
The coefficients a LH , b LH , and c LH are coefficients that make the entire low-pass filter 32b ′ a low-pass filter having a cutoff frequency f H , and the coefficients a LL , b LL , and c LL are the coefficients that make the entire low-pass filter 32b ′ have a cutoff frequency f L. It is a coefficient used as a low-pass filter.

切替信号SがL信号の場合には、切替手段47〜49、57〜59はそれぞれ係数aHL,bHL,cHL,aLL,bLL,cLLを選択する。切替信号SがH信号の場合には、切替手段47〜49、57〜59はそれぞれ係数aHH,bHH,cHH,aLH,bLH,cLHを選択する。乗算器46,40,43,56,50,53は、それぞれ切替手段47〜49、57〜59で選択された係数を乗算する。これにより、切替信号SがL信号の場合にはハイパスフィルタ32e’とローパスフィルタ32b’の遮断周波数は周波数fLに設定され、切替信号がH信号の場合には周波数fHに設定される。 When the switching signal S is an L signal, the switching means 47 to 49 and 57 to 59 select coefficients a HL , b HL , c HL , a LL , b LL , and c LL , respectively. When the switching signal S is H signal, respectively switching means 47~49,57~59 coefficients a HH, b HH, c HH , a LH, b LH, selects c LH. Multipliers 46, 40, 43, 56, 50 and 53 multiply the coefficients selected by the switching means 47 to 49 and 57 to 59, respectively. Thereby, when the switching signal S is the L signal, the cutoff frequency of the high-pass filter 32e ′ and the low-pass filter 32b ′ is set to the frequency f L , and when the switching signal is the H signal, it is set to the frequency f H.

周波数fLは、最大周波数fmaxよりも十分に低い周波数に設定する。周波数fHについては、スライダ1の最大速度を速度Vthに制限した場合に許容される最大周波数fmax’を求め、この最大周波数fmax’以下の値とする。 Frequency f L is set to a sufficiently lower frequency than the maximum frequency fmax. The frequency f H is 'seek, the maximum frequency fmax' maximum frequency fmax allowed when limiting the maximum speed of the slider 1 to the speed Vth to a value below.

このように構成された位置決め装置では、スライダ1の速度が速度Vthを超えると切替信号SがL信号となり、ローパスフィルタ32b’,33b’およびハイパスフィルタ32e’,33e’の遮断周波数が周波数fLとなる。遮断周波数が低い周波数に設定されることにより、加速度センサ31に基づいて生成された位置信号が位置フィードバック信号Pfb’に占める割合が高くなり、速度リップルと加速度リップルが抑えられる。 In the positioning device configured as described above, when the speed of the slider 1 exceeds the speed Vth, the switching signal S becomes the L signal, and the cutoff frequencies of the low-pass filters 32b ′ and 33b ′ and the high-pass filters 32e ′ and 33e ′ are the frequency f L. It becomes. By setting the cutoff frequency to a low frequency, the ratio of the position signal generated based on the acceleration sensor 31 to the position feedback signal Pfb ′ increases, and the speed ripple and the acceleration ripple are suppressed.

スライダ1が減速して速度Vth以下となると、切替信号SがH信号に切り替わり、ローパスフィルタ32b’,33b’およびハイパスフィルタ32e’,33e’の遮断周波数が周波数fHとなる。遮断周波数が高い周波数に設定されることにより、レゾルバ30に基づいて生成された位置信号が位置フィードバック信号Pfb’に占める割合が高くなり、スライダ1は速やかに目標位置に停止する。 When the slider 1 decelerates to the speed Vth or less, the switching signal S is switched to the H signal, and the cutoff frequencies of the low-pass filters 32b ′ and 33b ′ and the high-pass filters 32e ′ and 33e ′ become the frequency f H. By setting the cutoff frequency to a high frequency, the ratio of the position signal generated based on the resolver 30 to the position feedback signal Pfb ′ increases, and the slider 1 quickly stops at the target position.

図14は本実施例のスライダ1の動作波形を示す図であって、(a)はスライダ1の速度、(b)はスライダ1の加速度である。(c)はスライダ1と目標位置までの距離であり、実線はスライダ1の実際の位置、破線は位置指令値である。   14A and 14B are diagrams showing operation waveforms of the slider 1 according to the present embodiment, in which FIG. 14A shows the speed of the slider 1 and FIG. 14B shows the acceleration of the slider 1. (C) is the distance between the slider 1 and the target position, the solid line is the actual position of the slider 1, and the broken line is the position command value.

図14の(a)では、図10の(b1)と比較して、速度リップルが大幅に低減されている。また、図14の(b)では、図10の(b2)と比較して、加速度リップルが大幅に低減されている。これにより、スライダ1は目標位置まで滑らかに移動する。
また、図14の(c)では、図10の(c3)と比較して、スライダ1が目標位置まで速やかに到達している。そのため、位置決め動作時の待ち時間が短くなる。
In FIG. 14A, the speed ripple is significantly reduced as compared with FIG. 10B1. Further, in FIG. 14B, the acceleration ripple is greatly reduced as compared with FIG. 10B2. Thereby, the slider 1 moves smoothly to the target position.
Further, in FIG. 14C, the slider 1 reaches the target position more quickly than in FIG. 10C3. Therefore, the waiting time during the positioning operation is shortened.

本実施例によれば、実施例1と同じ効果を有するとともに、さらにローパスフィルタ32b’,33b’およびハイパスフィルタ32e’,33e’の遮断周波数を切り替える切替手段47〜49,57〜59を備えているため、これらのフィルタの遮断周波数を可変とすることができる。   According to the present embodiment, there are provided switching means 47 to 49 and 57 to 59 for switching the cut-off frequencies of the low-pass filters 32b ′ and 33b ′ and the high-pass filters 32e ′ and 33e ′ as well as having the same effect as the first embodiment. Therefore, the cutoff frequency of these filters can be made variable.

また、遮断周波数をスライダ1の移動状況に応じて切り替えるため、スライダ1の加速、減速などの状態に合わせて最適な遮断周波数を選択することができる。   Further, since the cut-off frequency is switched according to the movement state of the slider 1, the optimum cut-off frequency can be selected according to the state of acceleration, deceleration, etc. of the slider 1.

また、遮断周波数を、スライダ1の速度が所定の速度Vth以上の場合には比較的低い周波数fLとし、スライダ1の速度が速度Vth以下の場合には比較的高い周波数fHに切り替えるため、スライダ1の速度リップルおよび加速度リップルを低減することができるとともに、位置決め動作時の待ち時間を短縮することができる。 The cutoff frequency is set to a relatively low frequency f L when the speed of the slider 1 is equal to or higher than the predetermined speed Vth, and is switched to a relatively high frequency f H when the speed of the slider 1 is equal to or lower than the speed Vth. The speed ripple and acceleration ripple of the slider 1 can be reduced, and the waiting time during the positioning operation can be shortened.

なお、本実施例では、遮断周波数fHの決定にあたり、遮断周波数を切り替える速度Vthを先に決定しておき、スライダ1がこの速度Vthで移動したときに許容される最大周波数fmax’から遮断周波数fHを決定した。しかし、遮断周波数fHを先に決定しておき、その遮断周波数で許容されるスライダ1の移動速度から速度Vthを決定してもよい。
また、遮断周波数fHをパラメータとして変えながらスライダ1を移動させ、加速度センサ31から出力される加速度aが許容加速度値を満足しているかを確認しながら決定してもよい。
In the present embodiment, in determining the cutoff frequency f H, the velocity Vth of switching the cutoff frequency previously determined previously, the cutoff frequency from the maximum frequency fmax 'the slider 1 is allowed when moving at this speed Vth to determine the f H. However, the cutoff frequency f H leave the previously determined, may determine the velocity Vth from the moving speed of the slider 1 is allowed by the cut-off frequency.
Further, the slider 1 is moved while changing the cutoff frequency f H as a parameter may be determined while checking whether acceleration a which is output from the acceleration sensor 31 satisfies the allowable acceleration value.

また、本実施例では、切替信号Sの切り替えをひとつの閾値(速度Vth)を基準に行ったが、L信号からH信号に切り替える場合と、H信号からL信号に切り替える場合とで異なる閾値を用意してもよい。   In this embodiment, the switching signal S is switched based on one threshold value (speed Vth). However, different threshold values are used for switching from the L signal to the H signal and for switching from the H signal to the L signal. You may prepare.

また、本実施例では、切替信号Sをスライダ1への位置指令の時間微分値、いわば速度に応じて切り替えたが、速度以外のものに応じて切り替えてもよい。たとえば、スライダ1の位置指令の更新前に切替信号SをL信号に切り替え、位置指令の更新が終了する所定時間前にH信号に切り替えるなど、位置指令のイベントに合わせて切り替えてもよい。なお、位置指令の更新終了から実際にスライダ1が目標位置に到達するまで時差があるため、位置指令の更新が終了した瞬間にH信号に切り替えてもよい。   Further, in this embodiment, the switching signal S is switched according to the time differential value of the position command to the slider 1, that is, the speed, but it may be switched according to other than the speed. For example, the switching signal S may be switched to the L signal before the position command of the slider 1 is updated, and the switching signal S may be switched to the H signal a predetermined time before the updating of the position command is completed. Since there is a time difference from the end of the update of the position command until the slider 1 actually reaches the target position, it may be switched to the H signal at the moment when the update of the position command is completed.

また、本実施例では、切替信号Sの生成に位置指令Pcmdから生成した速度信号Vjを利用したが、速度指令Vcmdやスライダ1の実速度を利用してもよい。ただし、速度指令Vcmdやスライダ1の実速度には種々の外乱やその外乱に対する補正量などが含まれているため、これらの信号に基づいて切替信号Sを生成する場合には、閾値となる速度Vthにヒステリシスを設けると切替処理が安定する。
あるいは、切替信号Sは、位置指令Pcmdを出力する上位装置において生成し、直接位置検出装置300’に出力してもよい。
In this embodiment, the speed signal Vj generated from the position command Pcmd is used to generate the switching signal S. However, the speed command Vcmd or the actual speed of the slider 1 may be used. However, since the speed command Vcmd and the actual speed of the slider 1 include various disturbances and correction amounts for the disturbances, when the switching signal S is generated based on these signals, the speed serving as a threshold value. When hysteresis is provided for Vth, the switching process is stabilized.
Alternatively, the switching signal S may be generated by a host device that outputs the position command Pcmd and directly output to the position detection device 300 ′.

また、本実施例では、切替手段47〜49,57〜59で切り替えられる段数は2段であったが、より多くの係数を保持して複数段の切り替えを行うようにしてもよい。より多くの段数に切り替えることができれば、ローパスフィルタ32b’,33b’およびハイパスフィルタ32e’,33e’で切り替え可能な遮断周波数の段数を増やすことができる。スライダ1の停止間際から序所に遮断周波数を高い周波数に切り替えれば、スライダ1をより滑らかに停止させることができる。   In this embodiment, the number of stages switched by the switching means 47 to 49 and 57 to 59 is two. However, a plurality of stages may be switched while holding more coefficients. If the number of stages can be switched, the number of cutoff frequency stages that can be switched by the low-pass filters 32b 'and 33b' and the high-pass filters 32e 'and 33e' can be increased. If the cutoff frequency is switched to a higher frequency immediately before the slider 1 stops, the slider 1 can be stopped more smoothly.

図15は、実施例3として、本発明を2次元方向の平面モータに適用した構成を示す図である。
プラテン10上にはエアベアリングを利用してスライダ1’が搭載されている。スライダ1’は、プラテン10上でX軸方向、Y軸方向およびθ軸方向に位置制御される。プラテン10のスライダ1’の対向面にはX軸方向およびY軸方向に一定ピッチLの格子状に歯10bが形成されている。なお、本図ではプラテン10の歯10bを一部のみに示している。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a two-dimensional planar motor as a third embodiment.
A slider 1 ′ is mounted on the platen 10 using an air bearing. The position of the slider 1 ′ is controlled on the platen 10 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-axis direction. Teeth 10b are formed in a lattice shape with a constant pitch L in the X-axis direction and the Y-axis direction on the surface of the platen 10 facing the slider 1 '. In the figure, only a part of the teeth 10b of the platen 10 is shown.

スライダ1’は矩形状をしており、スライダ1’の各辺はX軸またはこのX軸に直交するY軸のいずれかに沿うようにプラテン10上に配置されている。   The slider 1 ′ has a rectangular shape, and each side of the slider 1 ′ is disposed on the platen 10 so as to be along either the X axis or the Y axis perpendicular to the X axis.

図16はスライダ1’のコアの配置図である。スライダ1’のプラテン10との対向面には、複数のコア1a〜1dが設けられており、プラテン10と平面モータを構成している。コア1a,1bには一定ピッチLの歯がX軸方向に形成され、スライダ1’をX軸方向に移動させる。コア1a,1bには一定ピッチLの歯がY軸方向に形成され、スライダ1’をY軸方向に移動させる。この平面モータを駆動することによって、スライダ1’はプラテン10上の指定されたX位置およびY位置に移動する。また、コア1a,1bに逆向きに推力を発生させることにより、スライダ1’のθ軸方向に推力を発生させる。以下、コア1aをX1コア、コア1bをX2コア、コア1cおよび1dをYコアと称する。   FIG. 16 is a layout diagram of the core of the slider 1 ′. A plurality of cores 1 a to 1 d are provided on the surface of the slider 1 ′ facing the platen 10, and constitutes a flat motor with the platen 10. The cores 1a and 1b are formed with teeth having a constant pitch L in the X-axis direction, and move the slider 1 'in the X-axis direction. On the cores 1a and 1b, teeth with a constant pitch L are formed in the Y-axis direction, and the slider 1 'is moved in the Y-axis direction. By driving the planar motor, the slider 1 ′ moves to the designated X position and Y position on the platen 10. Further, by generating thrust in the cores 1a and 1b in the opposite direction, thrust is generated in the θ-axis direction of the slider 1 '. Hereinafter, the core 1a is referred to as an X1 core, the core 1b is referred to as an X2 core, and the cores 1c and 1d are referred to as a Y core.

スライダ1’の各側面の中央部にレゾルバ30a〜30dが固定されている。スライダ1’のX軸に沿う対向辺にレゾルバ30a,30bが配置され、Y軸に沿う対向辺にレゾルバ30c,30dが配置されている。レゾルバ30a,30bはX軸方向の位置に応じた検出信号を出力し、レゾルバ30c,30dはY軸方向の位置に応じた検出信号を検出する。   Resolvers 30a to 30d are fixed to the center of each side surface of the slider 1 '. Resolvers 30a and 30b are arranged on opposite sides along the X axis of the slider 1 ', and resolvers 30c and 30d are arranged on opposite sides along the Y axis. The resolvers 30a and 30b output detection signals corresponding to positions in the X-axis direction, and the resolvers 30c and 30d detect detection signals corresponding to positions in the Y-axis direction.

レゾルバ30a,30bの出力の平均をとり、スライダ1’の中央部のX軸方向の現在位置に応じた検出信号XRとする。また、レゾルバ30c,30dの出力の平均をとり、スライダ1’の中央部のY軸方向の現在位置に応じた検出信号YRとする。また、レゾルバ30aとレゾルバ30bの出力の差分からスライダ1’の回転角θRを求める。 The average of the outputs of the resolvers 30a and 30b is taken and set as a detection signal X R corresponding to the current position in the X-axis direction at the center of the slider 1 ′. The average of the outputs of the resolvers 30c and 30d is taken as a detection signal Y R corresponding to the current position in the Y-axis direction at the center of the slider 1 ′. Further, the rotation angle θ R of the slider 1 ′ is obtained from the difference between the outputs of the resolver 30a and the resolver 30b.

スライダ1’の上面部に、加速度センサ31a〜31dが埋設されている。加速度センサ31a,31bはX軸方向の加速度を検出し、加速度センサ31c,31dはY軸方向の加速度を検出する。加速度センサ31a〜31dの出力に基づいて、スライダ1’のX軸方向の加速度AX,Y軸方向の加速度AY,θ軸方向の加速度Aθを求める。 Acceleration sensors 31a to 31d are embedded in the upper surface portion of the slider 1 ′. The acceleration sensors 31a and 31b detect acceleration in the X-axis direction, and the acceleration sensors 31c and 31d detect acceleration in the Y-axis direction. Based on the outputs of the acceleration sensors 31a to 31d, the acceleration A X in the X-axis direction, the acceleration A Y in the Y- axis direction, and the acceleration A θ in the θ-axis direction of the slider 1 ′ are obtained.

図17はスライダ1’上の加速度センサ31a〜31dの配置を示す図である。加速度センサ31a〜31dは、スライダ1’の中心点Cを原点としたとき、以下の位置に取り付けられている。なお、式(7−1)〜式(7−4)は、加速度センサの位置を極座標表示したものである。
加速度センサ31a:(rX1,θX1) ・・・(7−1)
加速度センサ31b:(rX2,θX2) ・・・(7−2)
加速度センサ31c:(rY1,θY1) ・・・(7−3)
加速度センサ31d:(rY2,θY2) ・・・(7−4)
FIG. 17 is a diagram showing the arrangement of the acceleration sensors 31a to 31d on the slider 1 ′. The acceleration sensors 31a to 31d are attached at the following positions when the center point C of the slider 1 ′ is the origin. Expressions (7-1) to (7-4) represent the position of the acceleration sensor in polar coordinates.
Acceleration sensor 31a: (r X1 , θ X1 ) (7-1)
Acceleration sensor 31b: (r X2 , θ X2 ) (7-2)
Acceleration sensor 31c: (r Y1 , θ Y1 ) (7-3)
Acceleration sensor 31d: (r Y2 , θ Y2 ) (7-4)

加速度センサ31a〜31dの出力は、以下のように表される。なお、BX1〜BY2は各加速度センサの出力に含まれるオフセット誤差である。
The outputs of the acceleration sensors 31a to 31d are expressed as follows. B X1 to B Y2 are offset errors included in the output of each acceleration sensor.

式(8−1)〜式(8−4)を整理すると、加速度AX,AY,Aθは以下のように表される。
加速度センサ31a〜31dの出力に基づいて式(9)〜式(11)を計算することによって、加速度AX,AY,Aθを求める。
When the equations (8-1) to (8-4) are arranged, the accelerations A X , A Y , A θ are expressed as follows.
Accelerations A X , A Y , are obtained by calculating Expressions (9) to (11) based on the outputs of the acceleration sensors 31 a to 31 d.

図15に戻り、レゾルバ30a〜30dおよび加速度センサ31a〜31dの出力は、図示しない演算部320に入力される。レゾルバ30a〜30d、加速度センサ31a〜31d、演算部320で、スライダ1’のX軸方向およびY軸方向の現在位置および回転角θRを検出する位置検出装置301(図示せず)を構成する。この位置検出装置301の出力に基づいて、スライダ1’をX軸方向、Y軸方向およびθ軸方向にサーボ制御する。 Returning to FIG. 15, the outputs of the resolvers 30 a to 30 d and the acceleration sensors 31 a to 31 d are input to a calculation unit 320 (not shown). Resolver 30 a to 30 d, the acceleration sensor 31 a to 31 d, in the calculating portion 320, constituting the position detecting device 301 detects the current position and the rotation angle theta R in the X-axis direction and the Y-axis direction of the slider 1 '(not shown) . Based on the output of the position detector 301, the slider 1 ′ is servo-controlled in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-axis direction.

図18はスライダ1’の位置決めを行うサーボ制御部のブロック図である。図示しない上位装置からスライダ1’の位置指令Pxcmd,Pycmd,Pθcmdが与えられる。位置指令Pxcmd,Pycmdはスライダ1’を移動させたいX座標とY座標、すなわち目標位置を示す信号である。位置指令Pθcmdは、スライダ1’の目標回転角を示す信号である。位置指令Pxcmd,Pycmd,Pθcmdは、それぞれ位置制御部に入力される。各位置制御部は、位置指令Pxcmd,Pycmd,Pθcmdに応じた速度指令Vxcmd,Vycmd,Vθcmdを生成し、それぞれ速度制御部に出力する。各速度制御部は、入力された速度指令Vxcmd,Vycmd,Vθcmdに応じた電流指令Irx,Iry,Irθを生成し、指令分配器106に出力する。 FIG. 18 is a block diagram of a servo control unit for positioning the slider 1 ′. Position command Pxcmd the slider 1 'from a host device (not shown), Pycmd, given a P theta cmd. The position commands Pxcmd and Pycmd are signals indicating the X coordinate and Y coordinate to which the slider 1 ′ is to be moved, that is, the target position. The position command P θ cmd is a signal indicating the target rotation angle of the slider 1 ′. Position command Pxcmd, Pycmd, P θ cmd is respectively inputted into the position control section. Each position control unit, a position command Pxcmd, Pycmd, speed command Vxcmd corresponding to P theta cmd, generates Vycmd, V θ cmd, and outputs to the respective speed control unit. Each speed controller, the inputted speed command Vxcmd, current command Irx corresponding to Vycmd, V θ cmd, Iry, generates Ir theta, and outputs to the command distributor 106.

X1アンプ、X2アンプ、Yアンプは、それぞれX1コア、X2コア、Yコアに対応するアンプである。指令分配器106は、入力された電流指令Irx,Iry,Irθに基づいて、各アンプに与える実効電流指令Ix1cmd,Ix2cmd,Iycmdを生成する。X1アンプは実効電流指令Ix1cmdに応じた電流Iox1をX1アンプに供給し、X2アンプは実効電流指令Ix2cmdに応じた電流Iox2をX2アンプに供給し、Yアンプは実効電流指令Iycmdに応じた電流IoyをYアンプに供給する。各コアは、電流Iox1,Iox2,Ioyを駆動電流としてスライダ1’を移動させる。スライダ1’の移動に伴いスライダ1’上に搭載されたワークが位置決めされる。 The X1 amplifier, the X2 amplifier, and the Y amplifier are amplifiers corresponding to the X1 core, the X2 core, and the Y core, respectively. Command distributor 106, the input current command Irx, Iry, based on Ir theta, effective current command Ix1cmd given to each amplifier, Ix2cmd, generates a Iycmd. The X1 amplifier supplies a current Iox1 according to the effective current command Ix1cmd to the X1 amplifier, the X2 amplifier supplies a current Iox2 according to the effective current command Ix2cmd to the X2 amplifier, and the Y amplifier supplies a current Ioy according to the effective current command Iycmd. Is supplied to the Y amplifier. Each core moves the slider 1 'using the currents Iox1, Iox2, and Ioy as drive currents. As the slider 1 'moves, the workpiece mounted on the slider 1' is positioned.

位置検出装置301は、レゾルバ30a〜30dによって、スライダ1’のX軸方向およびY軸方向の現在位置に応じた検出信号XR,YRと、回転角θRを検出する。また、位置検出装置301は、加速度センサ31a〜31dによって、スライダ1’のX軸方向、Y軸方向およびθ軸方向の加速度AX,AY,Aθを検出する。 The position detection device 301 detects the detection signals X R and Y R and the rotation angle θ R according to the current positions of the slider 1 ′ in the X-axis direction and the Y-axis direction by the resolvers 30a to 30d. Further, the position detection device 301 detects accelerations A X , A Y , and A θ of the slider 1 ′ in the X axis direction, the Y axis direction, and the θ axis direction by the acceleration sensors 31a to 31d.

位置検出装置301は、検出信号XR,YR、回転角θRおよび加速度AX,AY,Aθに基づいて、位置フィードバック信号Pxfb、Pyfb、Pθfbおよび速度フィードバック信号Vxfb、Vyfb、Vθfbを生成する。位置検出装置301は、生成した位置フィードバック信号Pxfb、Pyfb、Pθfbを、それぞれ対応する位置制御部へフィードバックする。また、位置検出装置301は、生成した速度フィードバック信号Vxfb、Vyfb、Vθfbを、それぞれ対応する速度制御部へフィードバックする。 Position detecting device 301, the detection signal X R, Y R, the rotation angle theta R and acceleration A X, based on A Y, A theta, position feedback signal Pxfb, Pyfb, P θ fb and the speed feedback signal Vxfb, Vyfb, V θ fb is generated. Position detector 301 generates the position feedback signal Pxfb, Pyfb, the P theta fb, respectively fed back to a corresponding position control unit. The position detecting device 301, the generated speed feedback signal Vxfb, the Vyfb, V θ fb, respectively fed back to a corresponding speed control unit.

各位置制御部は、フィードバック信号Pxfb、Pyfb、Pθfbと位置指令Pxcmd,Pycmd,Pθcmdとの偏差がそれぞれゼロとなるようにサーボ制御を行う。また、各速度制御部は、速度フィードバック信号Vxfb、Vyfb、Vθfbと速度指令Vxcmd,Vycmd,Vθcmdとの偏差がそれぞれゼロとなるようにサーボ制御を行う。
なお、図18では位置制御部、速度制御部、および指令分配器106を機能ブロックのみで示しているが、実際にはCPUで構成される。
Each position control unit performs feedback signal Pxfb, Pyfb, P θ fb and position command Pxcmd, Pycmd, the servo control so that the deviation becomes zero each of the P theta cmd. Further, each speed controller, the speed feedback signal Vxfb, Vyfb, V θ fb and the speed command Vxcmd, the servo control so that the deviation becomes zero each of the Vycmd, V θ cmd performed.
In FIG. 18, the position control unit, the speed control unit, and the command distributor 106 are shown only by functional blocks, but in practice they are configured by a CPU.

図19は指令分配器106の構成を示す図である。指令分配器106は、電流指令IrxからIrθを減算して実効電流指令Ix1cmdを生成する。また、指令分配器106は、電流指令IrxとIrθを加算して実効電流指令Ix2cmdを生成する。これにより、X1コアおよびX2コアにはスライダ1’の電流指令Irθが反映された実効電流指令が与えられることになり、スライダ1’の回転角が制御される。なお、電流指令Iryは、実効電流指令Iycmdとして出力される。 FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of the command distributor 106. The command distributor 106 subtracts Ir θ from the current command Irx to generate an effective current command Ix1cmd. Further, the command distributor 106 adds the current commands Irx and Ir θ to generate an effective current command Ix2cmd. Thus, an effective current command reflecting the current command Ir θ of the slider 1 ′ is given to the X1 core and the X2 core, and the rotation angle of the slider 1 ′ is controlled. The current command Iry is output as the effective current command Iycmd.

図20は位置検出装置301を示すブロック図である。加速度算出部321および演算部322〜324で演算部320を構成する。演算部322〜324は実施例1における演算部32と同じ構成のものである。   FIG. 20 is a block diagram showing the position detection device 301. The acceleration calculation unit 321 and the calculation units 322 to 324 constitute the calculation unit 320. The calculation units 322 to 324 have the same configuration as the calculation unit 32 in the first embodiment.

加速度算出部321は加速度センサ31a〜31dの出力が入力される。加速度算出部321は、式(9)〜式(11)の計算を行い、スライダ1’の加速度AX,AY,Aθを算出する。算出された加速度AX,AY,Aθは、それぞれ演算部322〜324に出力される。 The acceleration calculation unit 321 receives the outputs of the acceleration sensors 31a to 31d. Acceleration calculation unit 321 performs the calculation of equation (9) to (11), the acceleration A X of the slider 1 ', calculates a A Y, A theta. The calculated accelerations A X , A Y , A θ are output to the calculation units 322 to 324, respectively.

演算部322は、加速度AXおよび検出信号XRが入力され、X軸方向の位置フィードバック信号Pxfbおよび速度フィードバック信号Vxfbを出力する。
同様に、演算部323は、加速度AYおよび検出信号YRが入力され、Y軸方向の位置フィードバック信号Pyfbおよび速度フィードバック信号Vyfbを出力する。
また、演算部324は、加速度Aθおよび回転角θRが入力され、スライダ1’のθ軸方向の位置フィードバック信号Pθfbおよび回転速度フィードバック信号Vθfbを出力する。
The calculation unit 322 receives the acceleration A X and the detection signal X R and outputs a position feedback signal Pxfb and a velocity feedback signal Vxfb in the X-axis direction.
Similarly, the calculation unit 323 receives the acceleration A Y and the detection signal Y R and outputs a position feedback signal Pyfb and a velocity feedback signal Vyfb in the Y-axis direction.
Further, the calculation unit 324 receives the acceleration A θ and the rotation angle θ R and outputs a position feedback signal P θ fb and a rotation speed feedback signal V θ fb in the θ-axis direction of the slider 1 ′.

演算部322〜324から出力される各フィードバック信号は、スライダ1’のサーボ制御のフィードバック信号として利用される。   Each feedback signal output from the arithmetic units 322 to 324 is used as a feedback signal for servo control of the slider 1 '.

なお、演算部320は、プログラムがダウンロードされたCPUなどで構成される。その他の構成は前記実施例1と同じである。   Note that the arithmetic unit 320 is configured by a CPU or the like in which a program is downloaded. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

本実施例によれば、スライダ1’のX軸方向およびY軸方向の位置フィードバック信号および速度フィードバック信号の精度を高めることができる。さらに、スライダ1’の1軸方向を検出するレゾルバおよび加速度センサがそれぞれ複数個設けられているため、スライダ1’のθ軸方向の加速度を求めることができる。これを用いることにより、スライダ1’のθ軸周りの位置フィードバック信号および速度フィードバック信号の精度を高めることができ、スライダ1’を精度よく制御することができる。   According to the present embodiment, the accuracy of the position feedback signal and speed feedback signal of the slider 1 'in the X-axis direction and the Y-axis direction can be improved. Furthermore, since a plurality of resolvers and acceleration sensors for detecting the one-axis direction of the slider 1 ′ are provided, the acceleration in the θ-axis direction of the slider 1 ′ can be obtained. By using this, the accuracy of the position feedback signal and the velocity feedback signal around the θ axis of the slider 1 ′ can be increased, and the slider 1 ′ can be controlled with high accuracy.

なお、加速度センサ31a,31bを、
となるように配置すれば、式(9)の右辺第2項=0となる。このように配置すれば、加速度Aθに関係なく加速度AXを求めることができる。式(9)の計算を簡単にし、加速度Aθの影響を排除することにより、加速度AXの精度を高めることができる。
同様に、加速度センサ31c,31dを、
となるように配置すれば、式(10)の右辺第2項=0となる。このように配置すれば、加速度Aθに関係なく加速度AYを求めることができる。式(10)の計算を簡単にし、加速度Aθの影響を排除することにより、加速度AYの精度を高めることができる。
The acceleration sensors 31a and 31b are
The second term on the right side of Equation (9) = 0. By this arrangement, it is possible to obtain the acceleration A X regardless acceleration A theta. To simplify the calculation of equation (9), by eliminating the influence of the acceleration A theta, it is possible to improve the accuracy of the acceleration A X.
Similarly, the acceleration sensors 31c and 31d are
The second term on the right side of Equation (10) = 0. By this arrangement, it is possible to obtain the acceleration A Y regardless acceleration A theta. To simplify the calculation of equation (10), by eliminating the influence of the acceleration A theta, it is possible to improve the accuracy of the acceleration A Y.

図21は、式(12)および式(13)を満たす加速度センサ31a〜31dの配置の一例を示す図である。CxおよびCyは、それぞれスライダ1’のX軸方向およびY軸方向の中心線である。加速度センサ31a,31cと、加速度センサ31d,31bは、中心線Cxを間に挟むようにしてそれぞれX軸方向に距離dxの位置に配置されている。さらに、加速度センサ31a,31dと、加速度センサ31c,31bは、中心線Cyを間に挟むようにしてそれぞれY軸方向に距離dyの位置に配置されている。   FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the acceleration sensors 31a to 31d that satisfy Expression (12) and Expression (13). Cx and Cy are center lines of the slider 1 'in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. The acceleration sensors 31a and 31c and the acceleration sensors 31d and 31b are arranged at a distance dx in the X-axis direction with the center line Cx interposed therebetween. Further, the acceleration sensors 31a and 31d and the acceleration sensors 31c and 31b are arranged at a distance dy in the Y-axis direction with the center line Cy interposed therebetween.

また、本実施例では、演算部322〜324を実施例1の演算部32と同じ構成のものとしたが、実施例2における演算部32’と同じ構成のものを使用してもよい。   In the present embodiment, the calculation units 322 to 324 have the same configuration as the calculation unit 32 of the first embodiment, but the same configuration as the calculation unit 32 ′ in the second embodiment may be used.

また、本実施例では、スライダ1’の回転角θRをレゾルバ30aとレゾルバ30bの出力の差分に基づいて求めたが、レゾルバ30cとレゾルバ30dの出力の差分に基づいてスライダ1’の回転角θRを求めてもよい。さらに、レゾルバ30aとレゾルバ30bから求めた回転角と、レゾルバ30cとレゾルバ30dから求めた回転角との平均をスライダ1’の回転角θRとしてもよい。 In this embodiment, the rotation angle θ R of the slider 1 ′ is determined based on the difference between the outputs of the resolver 30a and the resolver 30b. However, the rotation angle of the slider 1 ′ is determined based on the difference between the outputs of the resolver 30c and the resolver 30d. θ R may be obtained. Furthermore, an average of the rotation angle obtained from the resolver 30a and the resolver 30b and the rotation angle obtained from the resolver 30c and the resolver 30d may be used as the rotation angle θ R of the slider 1 ′.

図22は本発明の実施例4を示す上面図である。本実施例は、先の実施例3に対して、加速度センサの種類や配置を変更したものである。   FIG. 22 is a top view showing Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the type and arrangement of the acceleration sensor are changed with respect to the third embodiment.

実施例3では、加速度センサ31a〜31dはそれぞれ1軸方向の加速度を検出した。しかし、近年は、1つのデバイスで2軸以上の加速度が検出できる加速度センサが実用化されている。   In Example 3, the acceleration sensors 31a to 31d each detected acceleration in one axis direction. However, in recent years, acceleration sensors that can detect accelerations of two or more axes with one device have been put into practical use.

図22において、31e,31fはX軸方向およびY軸方向の2軸方向の加速度を検出する加速度センサである。加速度センサ31eは、スライダ1’のレゾルバ30a,30cが配置された側辺の角部に取り付けられている。加速度センサ31fは、スライダ1’のレゾルバ30b,30dが配置された側辺の角部に取り付けられている。   In FIG. 22, reference numerals 31e and 31f denote acceleration sensors that detect accelerations in the biaxial directions of the X-axis direction and the Y-axis direction. The acceleration sensor 31e is attached to the corner of the side where the resolvers 30a and 30c of the slider 1 'are disposed. The acceleration sensor 31f is attached to the corner of the side where the resolvers 30b and 30d of the slider 1 'are disposed.

本実施例は位置検出装置301’(図22では図示せず)を備える。位置検出装置301’は、レゾルバ30a〜30dによって、スライダ1’のX軸方向およびY軸方向の現在位置に応じた検出信号XR,YRと、回転角θRを検出する。また、位置検出装置301’は、加速度センサ31e,31fによって、スライダ1’のX軸方向、Y軸方向およびθ軸方向の加速度AX,AY,Aθを検出する。X軸方向、Y軸方向およびθ軸方向におけるサーボ制御部の構成は、実施例3と同様である。 This embodiment includes a position detection device 301 ′ (not shown in FIG. 22). The position detection device 301 ′ detects the detection signals X R and Y R and the rotation angle θ R according to the current positions of the slider 1 ′ in the X-axis direction and the Y-axis direction by the resolvers 30a to 30d. Further, the position detection device 301 ′ detects accelerations A X , A Y , A θ of the slider 1 ′ in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-axis direction by the acceleration sensors 31e, 31f. The configuration of the servo control unit in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-axis direction is the same as that in the third embodiment.

図23は本実施例における位置検出装置301’を示す図である。
位置検出装置301’は、加速度算出部321’および演算部322〜324から構成されている。
加速度算出部321’には、加速度センサ32e,32fから、それぞれX軸方向およびY軸方向の2軸方向の加速度が入力される。加速度算出部321’は、加速度センサ32e,32fの出力を、それぞれ同じ位置に配置された2つの加速度センサ(X軸方向用とY軸方向用)の出力とみなし、式(9)〜式(11)の計算を行う。その他の構成は前記実施例3と同じである。
FIG. 23 is a diagram showing a position detection device 301 ′ in the present embodiment.
The position detection device 301 ′ includes an acceleration calculation unit 321 ′ and calculation units 322 to 324.
The acceleration calculation unit 321 ′ receives accelerations in the biaxial directions of the X axis direction and the Y axis direction from the acceleration sensors 32e and 32f, respectively. The acceleration calculation unit 321 ′ regards the outputs of the acceleration sensors 32e and 32f as the outputs of two acceleration sensors (for the X-axis direction and for the Y-axis direction) arranged at the same position, and the expressions (9) to ( 11) The calculation is performed. Other configurations are the same as those of the third embodiment.

本実施例によれば、実施例3と同じ効果を有するとともに、さらに、加速度センサ32e,32fがスライダ1’の対角の角部に配置されているため、加速度センサ間の距離を大きくとることができ、スライダ1’のθ軸方向の加速度Aθをより精度よく検出することができる。
また、加速度センサ32e,32fとして2軸以上の加速度が検出できる加速度センサを用いたことにより、X軸およびY軸の両軸方向の加速度を少ない個数の加速度センサで検出することができる。
According to the present embodiment, the same effect as in the third embodiment is obtained, and furthermore, since the acceleration sensors 32e and 32f are arranged at diagonal corners of the slider 1 ′, the distance between the acceleration sensors can be increased. can be can be the acceleration a theta of theta-axis direction of the slider 1 'is detected more accurately.
Further, by using an acceleration sensor capable of detecting acceleration of two or more axes as the acceleration sensors 32e and 32f, acceleration in both the X-axis and Y-axis directions can be detected with a small number of acceleration sensors.

図24は実施例5の位置検出装置300”を示す図である。本実施例は、先の実施例1に対して、遅延時間調整部32gを追加したものである。   FIG. 24 is a diagram illustrating a position detection apparatus 300 ″ according to the fifth embodiment. In this embodiment, a delay time adjustment unit 32g is added to the first embodiment.

レゾルバ30から出力される検出信号Xおよび加速度センサ31から出力される加速度aがそれぞれ演算部32”に到達するまでには、それぞれ固有の遅延時間tdr,tdaが存在する。加速度aの遅延時間tdaと検出信号Xの遅延時間tdrに差が生じている場合には、演算部32”に到達した加速度aおよび検出信号Xをそのまま利用するだけでは、遅延時間の差(tgap=tda−tdr)により速度信号va’と速度信号vR’に位相ずれが生じ、現在速度Vfbに誤差が生じてしまう。また、現在速度Vfbに基づいて算出される現在位置Xfbにも誤差が生じてしまう。
そこで、加速度aと検出信号Xの遅延時間の差(tgap)を低減することにより、より精度よく現在速度Vfbと現在位置Xfbを検出できるようにする。
There are inherent delay times tdr and tda before the detection signal X output from the resolver 30 and the acceleration a output from the acceleration sensor 31 reach the arithmetic unit 32 ″. The delay time tda of the acceleration a. If the difference between the delay time tdr of the detection signal X and the detection signal X occurs, simply using the acceleration a and the detection signal X reaching the calculation unit 32 ″ as they are will cause a difference in delay time (tgap = tda−tdr). A phase shift occurs between the speed signal va ′ and the speed signal v R ′, and an error occurs in the current speed Vfb. An error also occurs in the current position Xfb calculated based on the current speed Vfb.
Therefore, by reducing the difference (tgap) between the delay time of the acceleration a and the detection signal X, the current speed Vfb and the current position Xfb can be detected with higher accuracy.

加速度aと検出信号Xの遅延時間の差(tgap)を低減する機構として、速度検出装置33a”に遅延時間調整部32gを設ける。遅延時間調整部32gは、加速度aの遅延時間tdaを検出信号Xの遅延時間tdrに一致させるように、速度信号vaに対して近似的に時間進み、もしくは時間遅れを生じさせる。これにより、速度信号vaと速度信号vRの位相ずれを解消し、ひいては速度信号va’と速度信号vR’の位相ずれを解消する。 As a mechanism for reducing the difference (tgap) in the delay time between the acceleration a and the detection signal X, the speed detection device 33a ″ is provided with a delay time adjustment unit 32g. The delay time adjustment unit 32g detects the delay time tda of the acceleration a. A time advance or time delay is caused approximately to the speed signal va so as to coincide with the delay time tdr of X. As a result, the phase shift between the speed signal va and the speed signal v R is eliminated, and as a result The phase shift between the signal va ′ and the speed signal v R ′ is eliminated.

遅延時間調整部32gは、誤差制御器32fによる補正後の加速度aが入力される。遅延時間調整部32gは、この加速度aに所定のゲインKffを乗算して調整信号vadを生成し、この調整信号vadを積分器32dの出力に加算する。調整信号vadを加算して得られた速度信号は、速度信号vaとしてハイパスフィルタ32eおよび誤差制御器32fに入力される。   The delay time adjustment unit 32g receives the acceleration a corrected by the error controller 32f. The delay time adjustment unit 32g generates an adjustment signal vad by multiplying the acceleration a by a predetermined gain Kff, and adds the adjustment signal vad to the output of the integrator 32d. The speed signal obtained by adding the adjustment signal vad is input to the high-pass filter 32e and the error controller 32f as the speed signal va.

ゲインKffは、加速度aと検出信号Xの遅延時間の差(tgap)に応じた値であり、実験的または経験的に求める。ゲインKffは、あらかじめ遅延時間調整部32gに保持させておく。ゲインKffに正の値を設定することにより速度信号vaに時間進みを生じさせ、ゲインKffに負の値を設定することにより速度信号vaに時間遅れを生じさせる。   The gain Kff is a value corresponding to the difference (tgap) between the acceleration a and the delay time of the detection signal X, and is obtained experimentally or empirically. The gain Kff is held in advance in the delay time adjustment unit 32g. Setting a positive value for the gain Kff causes a time advance in the speed signal va, and setting a negative value for the gain Kff causes a time delay in the speed signal va.

図25は遅延時間調整部32gによる遅延時間の調整を示す図であり、速度信号vaを示したものである。横軸は時間[s]、縦軸は速度[m/s]である。
ラインLは速度信号vaに遅延時間の調整を行わない場合、ラインLrは速度信号vaに時間進みを生じさせた場合、ラインLsは速度信号vaに時間遅れを生じさせた場合を示したものである。
なお、ゲインKff=0に設定した場合には、速度信号vaの調整を行わないことと同じであり、前記実施例1の構成と等価になる。
FIG. 25 is a diagram showing the adjustment of the delay time by the delay time adjustment unit 32g, and shows the speed signal va. The horizontal axis represents time [s], and the vertical axis represents speed [m / s].
Line L shows the case where the delay time is not adjusted for speed signal va, line Lr shows the case where time advance is caused in speed signal va, and line Ls shows the case where time delay is caused in speed signal va. is there.
When the gain Kff = 0 is set, it is the same as not adjusting the speed signal va, and is equivalent to the configuration of the first embodiment.

検出信号Xの遅延時間tdrが加速度aの遅延時間tdaよりも大きい場合には、遅延時間tdaを大きくして遅延時間tdrに一致させるため、ゲインKffに負の値を設定し、速度信号vaに時間遅れを生じさせる。
一方、検出信号Xの遅延時間tdrが加速度aの遅延時間tdaよりも小さい場合には、遅延時間tdaを小さくして遅延時間tdrに一致させるため、ゲインKffに正の値を設定し、速度信号vaに時間進みを生じさせる。
When the delay time tdr of the detection signal X is larger than the delay time tda of the acceleration a, in order to increase the delay time tda and make it coincide with the delay time tdr, a negative value is set for the gain Kff and the speed signal va is set. Causes a time delay.
On the other hand, when the delay time tdr of the detection signal X is smaller than the delay time tda of the acceleration a, in order to reduce the delay time tda and match the delay time tdr, a positive value is set for the gain Kff, and the speed signal Cause va to advance in time.

なお、ゲインKffに正の値を設定することは、現在の加速度aに基づいてゲインKffにに相当する時間分だけ将来の速度信号vaを推定していることに相当する。また、ゲインKffに負の値を設定することは、現在の加速度aに基づいてゲインKffに相当する時間分だけ過去の速度信号vaを推定していることに相当する。
このような遅延時間調整部32gを設けることにより、加速度aの遅延時間tdaを近似的に調整できる。その他の構成は前記実施例1と同じである。
Note that setting a positive value for the gain Kff corresponds to estimating the future speed signal va for the time corresponding to the gain Kff based on the current acceleration a. Setting a negative value for the gain Kff corresponds to estimating the past speed signal va for a time corresponding to the gain Kff based on the current acceleration a.
By providing such a delay time adjustment unit 32g, the delay time tda of the acceleration a can be approximately adjusted. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図26は、レゾルバ31の遅延時間tdrと加速度センサaの遅延時間tdaに差がある場合における、遅延時間調整部32gの効果の一例を示す図である。図26の(a)は位置指令値Pcmdを示している。図26の(b1)と(b2)は遅延時間調整部32gを設けていない場合、(c1)と(c2)は遅延時間調整部32gを設けた場合を示している。また、図26の(b1)と(c1)は位置指令Pcmdと検出された現在位置Pfbとの偏差、(b2)と(c2)は現在位置Pfbとスライダ1の現在位置の真値との偏差である。
なお、図26の(b1),(b2)は、位置指令Pcmdと検出された現在位置Pfbとの偏差であるため、0近傍の値となるのが望ましい。同様に、図26の(c1),(c2)は、現在位置Pfbとスライダ1の現在位置の真値との偏差であるため、0近傍の値となるのが望ましい。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of the effect of the delay time adjustment unit 32g when there is a difference between the delay time tdr of the resolver 31 and the delay time tda of the acceleration sensor a. FIG. 26A shows the position command value Pcmd. 26 (b1) and (b2) show the case where the delay time adjustment unit 32g is not provided, and (c1) and (c2) show the case where the delay time adjustment unit 32g is provided. 26, (b1) and (c1) are deviations between the position command Pcmd and the detected current position Pfb, and (b2) and (c2) are deviations between the current position Pfb and the true value of the current position of the slider 1. It is.
Note that (b1) and (b2) in FIG. 26 are deviations between the position command Pcmd and the detected current position Pfb. Similarly, since (c1) and (c2) in FIG. 26 are deviations between the current position Pfb and the true value of the current position of the slider 1, it is desirable that the values be near zero.

図26の(a)に示すように、位置指令値Pcmdによれば、スライダ1はおよそt=0.3[s]で目標位置に到達し、モータ103は停止するはずである。   As shown in FIG. 26A, according to the position command value Pcmd, the slider 1 reaches the target position at about t = 0.3 [s], and the motor 103 should stop.

これに対し、図26の(b1)では、位置指令Pcmdと現在位置Pfbとの偏差が0に安定するまでにt=0.6[s]程度かかっている。また、(b2)では、現在位置Pfbと真値との偏差が0に安定するまでにt=1.0[s]程度と長時間を要している。これは、t=0.3[s]以降もスライダ1が移動し続け、位置が安定しないことを意味する。スライダ1の位置が安定するまでに時間かかると、スライダ1に搭載されたワークに対する作業を開始できる時刻が遅れ、スループットの低下を招くという問題がある。   On the other hand, in (b1) of FIG. 26, it takes about t = 0.6 [s] until the deviation between the position command Pcmd and the current position Pfb is stabilized to zero. In (b2), it takes a long time of about t = 1.0 [s] until the deviation between the current position Pfb and the true value is stabilized to zero. This means that the slider 1 continues to move after t = 0.3 [s] and the position is not stable. If it takes time for the position of the slider 1 to become stable, there is a problem that the time at which the work on the work mounted on the slider 1 can be started is delayed, leading to a decrease in throughput.

一方、図26の(c1),(c2)では、偏差が0に安定するまでの時間がともにt=0.5[s]に短縮され、それぞれ図26の(b1),(b2)と比較して大幅に改善されている。   On the other hand, in (c1) and (c2) of FIG. 26, the time until the deviation is stabilized to 0 is shortened to t = 0.5 [s], which is compared with (b1) and (b2) of FIG. Has been greatly improved.

本実施例によれば、実施例1と同じ効果を有するとともに、加速度aに生じる遅延時間tdaを調整する遅延時間調整部32gを備えているため、速度信号vaや速度信号va’など加速度センサ31の出力に基づいて得られる信号の精度を高めることができる。   According to the present embodiment, the acceleration sensor 31 has the same effect as that of the first embodiment and includes the delay time adjustment unit 32g that adjusts the delay time tda generated in the acceleration a. Therefore, the acceleration sensor 31 such as the speed signal va and the speed signal va '. The accuracy of the signal obtained based on the output can be increased.

また、遅延時間調整部32gは、加速度aに生じる遅延時間tdaを、レゾルバ30から出力される検出信号Xに生じる遅延時間tdrに一致するように調整するため、加速度センサ31とレゾルバ30の出力に生じる遅延時間の差を解消できる。これにより、より高精度に現在速度Vfbおよび現在位置Pfbを検出できる。   The delay time adjustment unit 32g adjusts the delay time tda generated in the acceleration a so as to coincide with the delay time tdr generated in the detection signal X output from the resolver 30. The difference in delay time that occurs can be eliminated. Thereby, the current speed Vfb and the current position Pfb can be detected with higher accuracy.

また、遅延時間調整部32gは、加速度aに所定のゲインKffを乗じて得られる調整信号vadを積分器32dの出力に加算するため、簡単な構成で遅延時間調整部を実現できる。
なお、遅延時間調整部32gはソフトウェア的に構成できるため、ハードウェアの変更なしに安価に実現できる。また、遅延時間調整部32gをソフトウェアで構成すれば、ゲインKffの設定や変更も簡単に行うことができる。
Further, since the delay time adjusting unit 32g adds the adjustment signal vad obtained by multiplying the acceleration a by a predetermined gain Kff to the output of the integrator 32d, the delay time adjusting unit can be realized with a simple configuration.
Since the delay time adjustment unit 32g can be configured by software, it can be realized at low cost without changing hardware. If the delay time adjustment unit 32g is configured by software, the gain Kff can be easily set or changed.

なお、本実施例は前記実施例1の変更例として説明したが、前記実施例2〜4にも同様に適用できる。すなわち、前記実施例2〜4において、遅延時間調整部32gを追加することで、加速度aと検出信号Xの遅延時間に差がある場合に、現在速度Vfbと現在位置Pfbをより精度よく検出できるようになる。   In addition, although the present Example was demonstrated as a modification of the said Example 1, it can apply similarly to the said Examples 2-4. That is, in the second to fourth embodiments, by adding the delay time adjustment unit 32g, the current speed Vfb and the current position Pfb can be detected with higher accuracy when there is a difference between the delay time of the acceleration a and the detection signal X. It becomes like this.

レゾルバによる位置検出の動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the operation principle of the position detection by a resolver. レゾルバの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a resolver. 本発明の実施例1を示す上面図である。It is a top view which shows Example 1 of this invention. スライダの位置決めを行うサーボ制御部のブロック図である。It is a block diagram of the servo control part which positions a slider. 位置検出装置300のブロック図である。2 is a block diagram of a position detection device 300. FIG. 誤差制御器32fの詳細とその周辺の構成を示す図である。It is a figure which shows the detail of the error controller 32f, and the structure of the periphery. ハイパスフィルタ32eおよびローパスフィルタ32bのブロック図である。It is a block diagram of the high pass filter 32e and the low pass filter 32b. 遮断周波数f0を説明するための図である。It is a diagram for explaining the cutoff frequency f 0. 速度信号vR’,va’,Vfbの伝達特性を示す図である。Speed signal v R ', va', illustrates a transfer characteristic of Vfb. 遮断周波数fが高い場合と低い場合の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform when the cutoff frequency f is high and low. 本発明の実施例2の位置決め装置のサーボ制御を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the servo control of the positioning device of Example 2 of this invention. 位置検出装置300’のブロック図である。It is a block diagram of position detection apparatus 300 '. ハイパスフィルタ32e’およびローパスフィルタ32b’のブロック図である。It is a block diagram of the high pass filter 32e 'and the low pass filter 32b'. 実施例2のスライダ1の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of the slider 1 of Example 2. FIG. 本発明の実施例3を示す上面図である。It is a top view which shows Example 3 of this invention. スライダ1’のコアの配置図である。FIG. 6 is a layout diagram of a core of a slider 1 '. 加速度センサ31a〜31dの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the acceleration sensors 31a-31d. スライダ1’の位置決めを行うサーボ制御部のブロック図である。It is a block diagram of the servo control part which positions slider 1 '. 指令分配器106の構成を示す図である。3 is a diagram showing a configuration of a command distributor 106. FIG. 実施例3の位置検出装置301を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the position detection apparatus 301 of Example 3. FIG. 加速度センサ31a〜31dの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the acceleration sensors 31a-31d. 本発明の実施例4を示す上面図である。It is a top view which shows Example 4 of this invention. 実施例4の位置検出装置301’を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the position detection apparatus 301 'of Example 4. FIG. 実施例5の位置検出装置300”を示す図である。It is a figure which shows position detection apparatus 300 "of Example 5. FIG. 遅延時間調整部32gによる遅延時間の調整を示す図である。It is a figure which shows adjustment of the delay time by the delay time adjustment part 32g. 遅延時間調整部32gの効果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the effect of the delay time adjustment part 32g. 従来例の位置決め装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the positioning device of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 スライダ
10 プラテン
30 レゾルバ
31 加速度センサ
32 演算部
32a 微分器
32b ローパスフィルタ
32c 演算器
32d 積分器
32e ハイパスフィルタ
32f 誤差制御器
32g 遅延時間調整部
33a 速度検出装置
33b ローパスフィルタ
33c 演算器
33d 積分器
33e ハイパスフィルタ
33f 誤差制御器
100 位置制御部
101 速度制御部
102 アンプ
103 モータ
104 ワーク
300 位置検出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slider 10 Platen 30 Resolver 31 Accelerometer 32 Arithmetic unit 32a Differentiator 32b Low pass filter 32c Arithmetic unit 32d Integrator 32e High pass filter 32f Error controller 32g Delay time adjustment unit 33a Speed detection device 33b Low pass filter 33c Calculator 33d Integrator 33e High-pass filter 33f Error controller 100 Position controller 101 Speed controller 102 Amplifier 103 Motor 104 Work 300 Position detection device

Claims (11)

移動体の速度を検出する速度検出装置において、
移動体の加速度を検出する加速度センサと、
この加速度センサの出力を時間積分する第1の積分器と、
この第1の積分器の出力のうち高い周波数成分のみを通過させる第1のハイパスフィルタと、
前記移動体の位置に応じた信号を出力する位置センサと、
この位置センサの出力を時間微分する微分器と、
この微分器の出力のうち低い周波数成分のみを通過させる第1のローパスフィルタと、
前記微分器の出力と前記第1の積分器の出力との差分に基づいて前記第1の積分器の出力に生じた誤差を前記第1の積分器の入力にフィードバックする第1の誤差制御器と、
前記第1のハイパスフィルタと前記第1のローパスフィルタの出力に基づいて前記移動体の速度を求める第1の演算器と、
を備えたことを特徴とする速度検出装置。
In a speed detection device that detects the speed of a moving object,
An acceleration sensor for detecting the acceleration of the moving object;
A first integrator for time integrating the output of the acceleration sensor;
A first high-pass filter that passes only high frequency components of the output of the first integrator;
A position sensor that outputs a signal corresponding to the position of the moving body;
A differentiator for differentiating the output of this position sensor with respect to time,
A first low-pass filter that passes only low frequency components of the output of the differentiator;
A first error controller that feeds back an error generated in the output of the first integrator to the input of the first integrator based on the difference between the output of the differentiator and the output of the first integrator. When,
A first computing unit for determining a speed of the moving body based on outputs of the first high-pass filter and the first low-pass filter;
A speed detection device comprising:
前記加速度センサの出力に生じる遅延時間を調整する遅延時間調整部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の速度検出装置。   The speed detection apparatus according to claim 1, further comprising a delay time adjustment unit that adjusts a delay time generated in the output of the acceleration sensor. 前記遅延時間調整部は、前記加速度センサの出力に生じる遅延時間が、前記位置センサの出力に生じる遅延時間に一致するように調整することを特徴とする請求項2に記載の速度検出装置。   The speed detection apparatus according to claim 2, wherein the delay time adjustment unit adjusts a delay time generated in the output of the acceleration sensor to coincide with a delay time generated in the output of the position sensor. 前記遅延時間調整部は、
前記加速度センサの出力に所定のゲインを乗じて得られる値を前記第1の積分器の出力に加算することを特徴とする請求項2または3に記載の速度検出装置。
The delay time adjustment unit is
4. The speed detection apparatus according to claim 2, wherein a value obtained by multiplying the output of the acceleration sensor by a predetermined gain is added to the output of the first integrator.
請求項1〜4のいずれかに記載の速度検出装置と、
この速度検出装置の出力を時間積分する第2の積分器と、
この第2の積分器の出力のうち高い周波数成分のみを通過させる第2のハイパスフィルタと、
前記位置センサの出力のうち低い周波数成分のみを通過させる第2のローパスフィルタと、
前記位置センサの出力と前記第2の積分器の出力との差分に基づいて前記第2の積分器の出力に生じた誤差を前記第2の積分器の入力にフィードバックする第2の誤差制御器と、
前記第2のハイパスフィルタと前記第2のローパスフィルタの出力に基づいて前記移動体の位置を求める第2の演算器と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
The speed detection device according to any one of claims 1 to 4,
A second integrator for time integrating the output of the speed detector;
A second high-pass filter that passes only high frequency components of the output of the second integrator;
A second low-pass filter that passes only low frequency components of the output of the position sensor;
A second error controller that feeds back an error generated in the output of the second integrator to the input of the second integrator based on the difference between the output of the position sensor and the output of the second integrator. When,
A second computing unit for determining a position of the moving body based on outputs of the second high-pass filter and the second low-pass filter;
A position detection device comprising:
互いに直交するX軸およびY軸の少なくとも1軸方向に位置制御されるスライダと、このスライダと対向する面に磁極の歯が形成されて前記スライダと平面モータを構成するプラテンとを有するとともに、
請求項5に記載の位置検出装置を備え、
前記位置センサが前記スライダの前記1軸方向の位置に応じた信号を出力するレゾルバであり、
前記加速度センサが前記スライダの前記1軸方向の加速度を検出し、
前記位置検出装置が前記レゾルバと前記加速度センサの出力に基づいて前記スライダの位置を求めることを特徴とする位置決め装置。
A slider whose position is controlled in at least one of the X-axis and Y-axis orthogonal to each other, a magnetic pole tooth formed on a surface facing the slider, and a platen constituting the slider and a planar motor;
A position detection device according to claim 5,
The position sensor is a resolver that outputs a signal corresponding to the position of the slider in the one-axis direction;
The acceleration sensor detects acceleration in the one-axis direction of the slider;
The positioning device, wherein the position detection device obtains the position of the slider based on outputs of the resolver and the acceleration sensor.
前記第1および第2のハイパスフィルタと前記第1および第2のローパスフィルタの少なくともいずれかは、遮断周波数を切り替える切替手段を備えたことを特徴とする請求項6に記載の位置決め装置。   The positioning device according to claim 6, wherein at least one of the first and second high-pass filters and the first and second low-pass filters includes a switching unit that switches a cut-off frequency. 前記切替手段は、前記スライダの移動状況に応じて前記遮断周波数を切り替えることを特徴とする請求項7に記載の位置決め装置。   The positioning device according to claim 7, wherein the switching unit switches the cutoff frequency in accordance with a movement state of the slider. 前記切替手段は、前記スライダの速度が所定値以上の場合には前記遮断周波数を比較的低い周波数に切り替え、前記スライダの速度が前記所定値以下の場合には前記遮断周波数を比較的高い周波数に切り替えることを特徴とする請求項7または8に記載の位置決め装置。   The switching means switches the cutoff frequency to a relatively low frequency when the slider speed is equal to or higher than a predetermined value, and sets the cutoff frequency to a relatively high frequency when the slider speed is equal to or lower than the predetermined value. The positioning device according to claim 7, wherein the positioning device is switched. 前記加速度センサは、前記スライダの前記1軸方向に平行な中心線から前記1軸と直交する方向に等しい距離で配置されたことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の位置決め装置。   The positioning device according to claim 6, wherein the acceleration sensor is arranged at a distance equal to a direction perpendicular to the one axis from a center line parallel to the one axis of the slider. . 前記加速度センサは、前記スライダの対角の角部に配置されたことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の位置決め装置。   The positioning device according to claim 6, wherein the acceleration sensor is arranged at a corner of the slider.
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