线性马达的推力常数导出方法、移动控制方法、线性马达的推力常数导出装置及移动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术是在线性马达中导出表示推力相对于电流的产生比率的推力常数的方法，该线性马达具备：轨道部件，沿移动方向延伸并具有磁铁；及移动体，以能够移动的方式架设于轨道部件并具有线圈，该线性马达向线圈通入电流而在线圈与磁铁之间产生移动方向上的推力，该方法基于实际测量而导出轨道部件上的较长移动区间内的平均的推力常数即平均推力常数，分别基于实际测量而导出轨道部件上的多个部位的局部的推力常数即局部推力常数，并基于平均推力常数和各部位的局部推力常数导出轨道部件上的任意位置的推力常数。由此，与以往相比能够基于多个实际测量条件下的实际测量来提高推力常数的导出精度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过在流通有电流的线圈与磁铁之间产生的推力使移动体沿着轨道部件移动的线性马达。更具体而言，涉及导出依赖于移动体的位置而发生变化的推力常数的方法及装置、以及使用导出的推力常数来控制移动体的移动的方法及装置。
技术介绍
作为生产装配有多个电子元件的基板的设备，存在焊料印刷机、元件安装机、回流炉、基板检查机等。通常，通过基板搬运装置连接这些设备来构建基板生产线。在元件安装机、基板检查机中，作为安装头、检查头的驱动装置，以往，采用了进给丝杠驱动装置。近年来，对头的高速移动和高精度位置控制的要求提高，采用线性马达作为驱动装置。线性马达装置不限于元件安装机、基板检查机的用途，而广泛用于具有直进可动部的各种产业机械。在这种线性马达中，已知作为马达特性的一个项目的推力常数的位置依赖性对控制特性产生影响。推力常数是指表示推力相对于向线圈通入的电流的产生比率的指标，单位由N/A(牛顿/安培)表示。例如，在某一线性马达控制系统中，确认了：当推力常数依赖于轨道部件上的移动体的位置而下降10％左右时，在移动控制时移动体到达目标位置为止的所需时间延长10ms左右。作为推力常数依赖于位置而发生变化的变化因素，可认为是各个磁铁的强度和大小的个体差、排列设置的磁铁的配置位置的偏差等。通过严格进行制造工序中的元件管理、组装作业管理而能够减小这些变化因素的影响。然而，管理的严格化与成本提高的缺点直接相关。在这样的状况下，通常，采用基于实际测量而导出推力常数的变化量并在移动控制时可变地调整控制参数来提高控制性能的技术。基于实际测量而导出推力常数并用于移动控制的技术例在专利文献1～4中被公开。专利文献1的技术方案1的多相线性马达驱动装置的特征在于，具有存储可动件(移动体)的各位置上的推力变化量的信息的参照表，具备在驱动时依次参照参照表的表参照单元。另外，在专利文献1的技术方案2中公开了以大致恒定的速度驱动线性马达并基于此时得到的状态量的时间序列来生成参照表的方式。由此，能够依次参照驱动方向的各位置上的推力变化量的信息的同时驱动线性马达，进行稳定且充分减小了控制偏差的驱动控制。另外，专利文献2～4的技术的共同之处在于采用傅里叶级数表示推力波动。专利文献2的线性马达的推力波动测定装置包括：基于线性马达的位置计算傅里叶基本波的相位的相位计算器；及基于上述相位和推力指令确定波动参数的参数确定器。由此，通过控制线性马达使其以恒定速度移动并基于推力指令和线性马达的位置计算波动参数，能够高精度地测定推力波动。另外，专利文献3和专利文献4的推力波动补偿装置公开了在专利文献2中使用测定出的推力波动进行移动控制的装置。专利文献1:日本特开平9－65511号公报专利文献2:日本特开2009－159741号公报专利文献3:日本特开2009－159751号公报专利文献4:日本特开2010－130854号公报
技术实现思路
但是，在专利文献1和专利文献2中，基于使移动体以恒定速度移动时的实际测量结果而导出推力常数的变化量，能够应对线性马达的个体差和位置依赖性，在这些方面是优选的。然而，如果仅基于某一恒定速度的实际测量进行导出，未必一定会得到充分的精度的推力常数。另外，在通常的推力常数的导出方法中，使移动体以恒定加速度移动，求出此时产生的推力与线圈中流通的电流之间的关系。在此，在恒定速度和恒定加速度的任一实际测量条件下，移动体与轨道部件之间的摩擦阻力也成为导出依赖于位置的推力常数时的误差原因。摩擦阻力的大小大多数情况下依赖于移动体的速度而以非线性方式变化。因此，优选定量地掌握摩擦阻力的影响并反映于推力常数的导出。本专利技术是鉴于上述
技术介绍
的问题点而做出的，要解决的技术课题在于，提供进行多个实际测量条件下的实际测量而使推力常数的导出精度与以往相比提高的线性马达的推力常数导出方法及推力常数导出装置。而且，要解决的技术课题在于，提供通过使用导出的推力常数与以往相比提高了移动体的移动控制的精度的线性马达的移动控制方法及移动控制装置。解决上述课题的第一方案的线性马达的推力常数导出方法的专利技术是在线性马达中导出表示推力相对于电流的产生比率的推力常数的方法，上述线性马达具备：轨道部件，沿移动方向延伸并具有磁铁和线圈中的一方；及移动体，以能够移动的方式架设于上述轨道部件并具有上述磁铁和上述线圈中的另一方，上述线性马达向上述线圈通入上述电流而在上述线圈与上述磁铁之间产生移动方向上的上述推力，上述方法基于实际测量而导出上述轨道部件上的较长移动区间内的平均的推力常数即平均推力常数，分别基于实际测量而导出上述轨道部件上的多个部位的局部的推力常数即局部推力常数，并基于上述平均推力常数和各部位的上述局部推力常数导出上述轨道部件上的任意位置的推力常数。由此，通过在多个实际测量条件下进行实际测量，能够在轨道部件上的较长移动区间导出平均推力常数，能够在轨道部件上的多个部位分别导出局部推力常数。并且，通过将两者进行比对，能够定量地掌握移动体与轨道部件之间的摩擦阻力，能够减小摩擦阻力的影响。因此，基于多个实际测量条件下的实际测量的轨道部件上的任意位置的推力常数与基于单一的实际测量条件的现有技术相比，导出精度提高。技术方案7的线性马达的移动控制方法的专利技术具有以下步骤：推力常数存储步骤，存储将利用技术方案1～6中任一项所述的线性马达装置的推力常数导出方法导出的上述轨道部件上的任意位置的推力常数与位置坐标相对应的推力常数表；及推力控制步骤，在对上述移动体进行移动控制时，检测上述移动体的上述轨道部件上的当前位置坐标，使用与上述推力常数表的上述当前位置坐标相对应的推力常数来控制向上述线圈通入的电流。由此，比现有技术具有更高精度的推力常数的位置依赖性被存储于推力常数表，并且能够使用与移动体的当前位置坐标相对应的推力常数进行移动控制。因此，移动体的移动控制的精度与以往相比提高。技术方案8的线性马达的推力常数导出装置的专利技术是在线性马达中导出表示推力相对于电流的产生比率的推力常数的装置，上述线性马达具备：轨道部件，沿移动方向延伸并具有磁铁和线圈中的一方；及移动体，以能够移动的方式架设于上述轨道部件并具有上述磁铁和上述线圈中的另一方，上述线性马达向上述线圈通入上述电流而在上述线圈与上述磁铁之间产生移动方向上的上述推力，上述装置具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性马达的推力常数导出方法，在线性马达中导出表示推力相对于电流的产生比率的推力常数，所述线性马达具备：轨道部件，沿移动方向延伸并具有磁铁和线圈中的一方；及移动体，以能够移动的方式架设于所述轨道部件并具有所述磁铁和所述线圈中的另一方，所述线性马达向所述线圈通入所述电流而在所述线圈与所述磁铁之间产生移动方向上的所述推力，所述线性马达的推力常数导出方法基于实际测量而导出所述轨道部件上的较长移动区间内的平均的推力常数即平均推力常数，分别基于实际测量而导出所述轨道部件上的多个部位的局部的推力常数即局部推力常数，并基于所述平均推力常数和各部位的所述局部推力常数导出所述轨道部件上的任意位置的推力常数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种线性马达的推力常数导出方法，在线性马达中导出表示推
力相对于电流的产生比率的推力常数，
所述线性马达具备：轨道部件，沿移动方向延伸并具有磁铁和线
圈中的一方；及移动体，以能够移动的方式架设于所述轨道部件并具
有所述磁铁和所述线圈中的另一方，
所述线性马达向所述线圈通入所述电流而在所述线圈与所述磁铁
之间产生移动方向上的所述推力，
所述线性马达的推力常数导出方法基于实际测量而导出所述轨道
部件上的较长移动区间内的平均的推力常数即平均推力常数，分别基
于实际测量而导出所述轨道部件上的多个部位的局部的推力常数即局
部推力常数，并基于所述平均推力常数和各部位的所述局部推力常数
导出所述轨道部件上的任意位置的推力常数。
2.根据权利要求1所述的线性马达的推力常数导出方法，其中，
具有以下步骤：
平均值导出步骤，使所述移动体在所述轨道部件上的较长移动区
间上移动，导出所述平均推力常数；
局部值导出步骤，在所述轨道部件上的多个部位使所述移动体沿
移动方向进行微小移动，分别导出各部位的所述局部推力常数；
局部值校正步骤，计算各部位的所述局部推力常数的平均值与所
述平均推力常数之差，将各部位的所述局部推力常数校正与所述差对
应的量而设为各部位的校正推力常数；及
插补导出步骤，通过对各部位的所述校正推力常数进行插补，导
出所述轨道部件上的任意位置的推力常数。
3.根据权利要求2所述的线性马达的推力常数导出方法，其中，
所述局部值导出步骤在所述轨道部件上的多个部位分别实施以下
步骤：
施振实际测量步骤，向所述线圈通入频率可变的交流电流而沿移
动方向前后对所述移动体进行施振，同时实际测量所述交流电流和所
述移动体的位置信息；
传递函数导出步骤，基于所述交流电流的时间上的变化和所述移
动体的位置信息的时间上的变化，导出频域的传递函数；
模型组入步骤，通过在所述频域的传递函数中组入对移动体的质
量和移动时的摩擦条件以可变方式进行模型化而得到的物理模型，推
定移动体的模型化后的质量；及
局部值计算步骤，将所述移动体的实际测量质量或设计质量除以
所述移动体的模型化后的质量来求出校正倍率，向推力常数的设计值
乘以所述校正倍率来计算所述局部推力常数。
4.根据权利要求3所述的线性马达的推力常数导出方法，其中，
在所述施振实际测量步骤中，使用将向所述线圈通入的交流电流
设为正弦波电流并且使所述频率随时间逐渐变化的高速正弦波扫描
法，
在所述传递函数导出步骤中，对所述移动体的位置信息的时间上
的变化进行傅里叶变换来导出所述频域的传递函数。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的线性马达的推力常数导出方
法，其中，
所述平均值导出步...

【专利技术属性】
技术研发人员：川岛大贵，永田良，
申请(专利权)人：富士机械制造株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP