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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6068098
(24)【登録日】2017年1月6日
(45)【発行日】2017年1月25日
(54)【発明の名称】リニアモータ装置、及び制御方法
(51)【国際特許分類】
H02K 41/03 20060101AFI20170116BHJP
H02P 25/06 20160101ALI20170116BHJP
【ＦＩ】
H02K41/03 A
H02P25/06
【請求項の数】8
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2012-247400(P2012-247400)
(22)【出願日】2012年11月9日
(65)【公開番号】特開2013-141386(P2013-141386A)
(43)【公開日】2013年7月18日
【審査請求日】2015年10月29日
(31)【優先権主張番号】特願2011-267938(P2011-267938)
(32)【優先日】2011年12月7日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】390029805
【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男
(74)【代理人】
【識別番号】100094400
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 三義
(72)【発明者】
【氏名】山中 修平
(72)【発明者】
【氏名】野村 祐樹
【審査官】
池田 貴俊
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭６１−０７６０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−０７９８９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−１８１３７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１１００４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−２０２７３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−２１０９９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１０−２６１８９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０３３９４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
欧州特許出願公開第２１５６９４４（ＥＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｋ ４１／０３
Ｈ０２Ｐ ２５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置であって、
前記制御部は、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、
前記制御部は、
前記リニアモータの最大推力に対する前記加圧対象物に加える荷重の比に基づいて、前記可動子の磁極位置に対応する電気角を補正する電気角補正部を備え、
前記電気角補正部が補正した電気角に基づいて前記可動子を移動させる、
ことを特徴とするリニアモータ装置。
前記制御部は、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、
前記制御部は、
前記リニアモータの最大推力に対する前記加圧対象物に加える荷重の比に基づいて、前記可動子の磁極位置に対応する電気角を補正する電気角補正部を備え、
前記電気角補正部が補正した電気角に基づいて前記可動子を移動させる、
ことを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項2】
前記制御部は、
前記可動子が移動する速度を前記第１速度から前記第２速度に減速する際に要する距離と、前記加圧対象物に対して加圧を開始する位置とに基づいて、前記可動子が移動する速度を前記第１速度から前記第２速度への減速を開始させる位置である減速開始位置を算出する速度切替位置決定部と、
前記可動子を所定の位置から前記加圧対象物に向かって移動させるとき、前記リニアモータの可動子を前記第１速度で移動させ、前記可動子が前記減速開始位置に到達すると前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になるまで前記可動子を前記第２速度で移動させる移動制御部と
を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ装置。
前記可動子が移動する速度を前記第１速度から前記第２速度に減速する際に要する距離と、前記加圧対象物に対して加圧を開始する位置とに基づいて、前記可動子が移動する速度を前記第１速度から前記第２速度への減速を開始させる位置である減速開始位置を算出する速度切替位置決定部と、
前記可動子を所定の位置から前記加圧対象物に向かって移動させるとき、前記リニアモータの可動子を前記第１速度で移動させ、前記可動子が前記減速開始位置に到達すると前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になるまで前記可動子を前記第２速度で移動させる移動制御部と
を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ装置。
【請求項3】
前記電気角補正部は、
前記可動子の移動する速度が前記第２速度以下になると電気角を補正する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ装置。
前記可動子の移動する速度が前記第２速度以下になると電気角を補正する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニアモータ装置。
【請求項4】
リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置であって、
前記制御部は、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、
前記制御部は、
前記第１速度から前記第２速度への減速を開始した後に移動用制御ゲインを、前記第１速度で前記可動子を移動させていた際に用いた制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインに切り替える、
ことを特徴とするリニアモータ装置。
前記制御部は、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、
前記制御部は、
前記第１速度から前記第２速度への減速を開始した後に移動用制御ゲインを、前記第１速度で前記可動子を移動させていた際に用いた制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインに切り替える、
ことを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項5】
リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置であって、
前記制御部は、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、
前記制御部は、
前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になると動作完了信号を外部へ出力し、前記動作完了信号を外部へ出力した後に動作開始信号が外部から入力されると、前記加圧対象物に荷重を加える方向と逆方向に前記可動子を移動させる、
ことを特徴とするリニアモータ装置。
前記制御部は、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、
前記制御部は、
前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になると動作完了信号を外部へ出力し、前記動作完了信号を外部へ出力した後に動作開始信号が外部から入力されると、前記加圧対象物に荷重を加える方向と逆方向に前記可動子を移動させる、
ことを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項6】
リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置における制御方法であって、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップ
を有し、
前記ステップにおいて、前記リニアモータの最大推力に対する前記加圧対象物に加える荷重の比に基づいて、前記可動子の磁極位置に対応する電気角を補正し、補正した電気角に基づいて前記可動子を移動させる、
ことを特徴とする制御方法。
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップ
を有し、
前記ステップにおいて、前記リニアモータの最大推力に対する前記加圧対象物に加える荷重の比に基づいて、前記可動子の磁極位置に対応する電気角を補正し、補正した電気角に基づいて前記可動子を移動させる、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項7】
リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置における制御方法であって、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップ
を有し、
前記ステップにおいて、前記第１速度から前記第２速度への減速を開始した後に移動用制御ゲインを、前記第１速度で前記可動子を移動させていた際に用いた制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインに切り替える、
ことを特徴とする制御方法。
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップ
を有し、
前記ステップにおいて、前記第１速度から前記第２速度への減速を開始した後に移動用制御ゲインを、前記第１速度で前記可動子を移動させていた際に用いた制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインに切り替える、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項8】
リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置における制御方法であって、
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップと、
前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になると動作完了信号を外部へ出力するステップと、
前記動作完了信号を外部へ出力した後に動作開始信号が外部から入力されると、前記加圧対象物に荷重を加える方向と逆方向に前記可動子を移動させるステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップと、
前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になると動作完了信号を外部へ出力するステップと、
前記動作完了信号を外部へ出力した後に動作開始信号が外部から入力されると、前記加圧対象物に荷重を加える方向と逆方向に前記可動子を移動させるステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リニアモータ装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子部品などのワークを基板に実装する際に、ワークを基板に押し付ける工作装置が用いられている。このような工作装置では、ワークを押し付ける手段としてリニアモータなどが用いられている（特許文献１）。このような工作装置では、ワークを基板に確実に取り付けるために一定以上の荷重でワークを押し付ける必要があるが、ワークや基板の破損を防止するために荷重を可能な限り小さくすることが要求される。すなわち、ワークに対する荷重を高精度に制御することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９−１９４０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されている技術は、ワークに対する荷重を測定する荷重検出器を用い、荷重検出器から得られる情報に基づいてリニアモータに対する制御を行っている。そのため、荷重検出器の取り付け位置がずれている場合や、荷重検出器の検出精度に大きな誤差がある場合にワークに対する荷重を制御する精度が低下してしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、加圧対象物としてのワークに対する荷重を測定するセンサを用いることなく、ワークに対する押し付け制御の精度を向上させることができるリニアモータ装置、及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記問題を解決するために、本発明は、リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置であって、前記制御部は、予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、前記制御部は、前記リニアモータの最大推力に対する前記加圧対象物に加える荷重の比に基づいて、前記可動子の磁極位置に対応する電気角を補正する電気角補正部を備え、前記電気角補正部が補正した電気角に基づいて前記可動子を移動させる、ことを特徴とするリニアモータ装置である。また、本発明は、リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置であって、前記制御部は、予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、前記制御部は、前記第１速度から前記第２速度への減速を開始した後に移動用制御ゲインを、前記第１速度で前記可動子を移動させていた際に用いた制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインに切り替える、ことを特徴とするリニアモータ装置である。
また、本発明は、リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置であって、前記制御部は、予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させ、前記制御部は、前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になると動作完了信号を外部へ出力し、前記動作完了信号を外部へ出力した後に動作開始信号が外部から入力されると、前記加圧対象物に荷重を加える方向と逆方向に前記可動子を移動させる、ことを特徴とするリニアモータ装置である。
【0007】
また、上記問題を解決するために、本発明は、リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置における制御方法であって、予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップを有し、前記ステップにおいて、前記リニアモータの最大推力に対する前記加圧対象物に加える荷重の比に基づいて、前記可動子の磁極位置に対応する電気角を補正し、補正した電気角に基づいて前記可動子を移動させる、ことを特徴とする制御方法である。また、本発明は、リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置における制御方法であって、予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップを有し、前記ステップにおいて、前記第１速度から前記第２速度への減速を開始した後に移動用制御ゲインを、前記第１速度で前記可動子を移動させていた際に用いた制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインに切り替える、ことを特徴とする制御方法である。
また、本発明は、リニアモータと、該リニアモータに備えられている可動子を移動させて加圧対象物に荷重を加えさせる制御部とを具備するリニアモータ装置における制御方法であって、予め定められた第１速度で前記可動子を前記加圧対象物に向けて位置に基づく制御を行った後に、前記第１速度より遅い第２速度であって前記可動子が前記加圧対象物に圧力を加え始めた際に前記加圧対象物に加える圧力が所定の圧力以下になる第２速度に減速させて前記可動子を移動させる制御をし、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以上になるまで前記第２速度で前記可動子を移動させるステップと、前記リニアモータに流れる電流が前記電流制限値以上になると動作完了信号を外部へ出力するステップと、前記動作完了信号を外部へ出力した後に動作開始信号が外部から入力されると、前記加圧対象物に荷重を加える方向と逆方向に前記可動子を移動させるステップと、を有することを特徴とする制御方法である。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、リニアモータ装置は、可動子が加圧対象物（ワーク）に接触する前に第１速度より遅い第２速度に減速させることにより、加圧対象物に不要な衝撃を与えずに可動子を加圧対象物に押し付けることができ、加圧対象物に対する押し付け制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態における工作装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【図2】同実施形態におけるリニアモータ１０の斜視図（一部断面図）である。
【図3】同実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。
【図4】同実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。
【図5】磁気センサの原理を示す斜視図である。
【図6】ＡＭＲセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。
【図7】磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ１１２の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
【図8】磁気センサの等価回路（ハーフブリッジ）を示す図である。
【図9】磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
【図10】磁気センサ１１２と、ロッド１０１との位置関係を示す図である。
【図11】磁気センサ１１２の出力する信号例を示す図である。
【図12】二組のフルブリッジ構成を用いた磁気センサを示す図である。
【図14】ロッド１０１と磁気センサ１１２との位置関係及び磁気センサ１１２が出力する信号を示す概念図である。
【図15】磁気センサ１１２の出力ＶoutＡとＶoutＢにより描かれるリサージュ図形を示す図である。
【図16】エンドケース１０９に取り付けられる磁気センサ１１２を示す図である。
【図17】エンドケース１０９に取り付けられた軸受であるブッシュ１０８を示す図である。
【図18】本実施形態における制御部２０の構成を示す概略ブロック図である。
【図19】同実施形態における工作装置１がワーク３３を最初に押し付ける際の動作を示すフローチャートである。
【図20】同実施形態における工作装置１が更新したＦＬモード開始位置を用いてワーク３３を基板３１に押し付ける動作を示すフローチャートである。
【図23】電気角の位相ずれとリニアモータ１０が発生させる推力との関係を示すグラフである。
【図24】本実施形態における工作装置１がワーク３３を基板３１に押し付ける動作の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるリニアモータ装置、及び制御方法を説明する。
【0011】
図１は、本実施形態における工作装置１の構成を示す概略ブロック図である。モータ装置である工作装置１は、ロッドタイプのリニアモータ１０と、リニアモータ１０に取り付けられた加圧体１１と、リニアモータ１０を制御する制御部２０とを具備している。工作装置１は、リニアモータ１０に備えられているロッド１０１の一端に取り付けられた加圧体１１を鉛直方向に移動させ、加圧対象物としてのワーク３３（電子部品等）を基板３１に向けて、加圧体１１を用いて加圧する。これにより、工作装置１はワーク３３を基板３１の所定の箇所に接着剤３２を介して取り付ける。以下、リニアモータ１０と制御部２０との構成について説明する。
【0012】
図２は、本実施形態におけるリニアモータ１０の斜視図（一部断面図）である。リニアモータ１０は、コイル収容ケース１０２に対してロッド１０１が軸線方向に移動する。コイル収容ケース１０２内には、コイルホルダ１０５に保持された複数のコイル１０４が積層（配列）されている。コイル収容ケース１０２の両端面それぞれには、エンドケース１０９が取り付けられている。エンドケース１０９には、ロッド１０１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ１０８が取り付けられている。
【0013】
ロッド１０１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１０１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極を対向させて積層されている。すなわち各マグネット１０３は、隣接するマグネット１０３の一方とＮ極同士を対向させ、隣接するマグネット１０３の他方とＳ極同士を対向させて積層されている。マグネット１０３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー１０７（磁極ブロック）が介在されている。ロッド１０１は、積層されたコイル１０４内を貫通するとともに、コイル収容ケース１０２に軸線方向に移動可能に支持されている。
【0014】
図３は、本実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。同図に示されるように、コイル１０４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ１０５に保持されている。すなわち、複数のコイル１０４は、ロッド１０１のマグネット１０３が配列されている方向を中心として、ロッド１０１の外周に沿って銅線が巻かれたものであり、各コイル１０４がマグネット１０３の配列されている方向と同じ方向に配列されている。隣接するコイル１０４を絶縁させる必要があるので、コイル１０４間にはリング状の樹脂製スペーサ１０５ａが介在される。コイルホルダ１０５上にはプリント基板１０６が設けられる。コイル１０４の巻線の端部１０４ａは、プリント基板１０６に結線される。
【0015】
本実施形態では、コイル１０４及びコイルホルダ１０５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース１０２をコイル１０４と一体に成形する。図２に示されるように、コイル収容ケース１０２には、コイル１０４の放熱性を高めるためにフィン１０２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ１０５に保持されたコイル１０４をアルミ製のコイル収容ケース１０２に収納し、コイル１０４とコイル収容ケース１０２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル１０４及びコイルホルダ１０５をコイル収容ケース１０２に固定してもよい。
【0016】
図４は、本実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。ロッド１０１内の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル１０４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイル１０４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル１０４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１０１は、駆動用磁石としての各マグネット１０３が生じさせている磁界と、移動磁界との作用により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル１０４に対して相対的に直線運動を行う。
【0017】
図２に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース１０９の一方には、ロッド１０１の位置を検出するための磁気センサ１１２が取り付けられる。磁気センサ１１２は、ロッド１０１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１０１の直線運動によって生ずるロッド１０１内に積層されている各マグネット１０３が生じさせる磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。
【0018】
図５に示されるように、磁気センサ１１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板１２１と、その上に形成されたＮｉ、Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子１２２を有する。磁気センサ１１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ（異方性磁気抵抗素子）と呼ばれる（参考文献：「垂直タイプＭＲセンサ技術資料」、[online]、２００５年１０月１日、浜松光電株式会社、「２０１１年１１月７日検索」、インターネット＜ＵＲＬ；http://www.hkd.co.jp/technique/img/amr-note1.pdf＞）。
【0019】
図６は、ＡＭＲセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。磁気抵抗素子１２２に電流を流し、抵抗変化量が飽和する磁界強度を印加し、その磁界(Ｈ)の方向を電流方向Ｙに対して角度変化θを与えたとする。このとき、図６に示されるように、抵抗変化量（△Ｒ）は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０°，２７０°）のときに最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０°，１８０°）のときに最小となる。抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分に応じて、下記の式（１）のように変化する。
なお、磁界強度が飽和感度以上であれば、△Ｒは定数になり、抵抗値Ｒは磁界の強度には影響されなくなる。
【0020】
Ｒ＝Ｒ０−△Ｒｓｉｎ２θ…（１）Ｒ０：無磁界中の強磁性薄膜金属の抵抗値
△Ｒ：抵抗変化量
θ：磁界方向を示す角度
【0021】
図７は、磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ１１２の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。同図に示すように、縦方向に形成された強磁性薄膜金属エレメント（Ｒ１）と、横方向のエレメント（Ｒ２）が直列に結線した形状になる。エレメント（Ｒ１）に対して最も大きな抵抗変化を促す垂直方向の磁界は、エレメント（Ｒ２）に対し最小の抵抗変化となる。抵抗値Ｒ１とＲ２は次式（２）、（３）で与えられる。
【0022】
Ｒ１＝Ｒ０−△Ｒｓｉｎ２θ…（２）Ｒ２＝Ｒ０−△Ｒｃｏｓ２θ…（３）
【0023】
図８は、磁気センサの等価回路（ハーフブリッジ）を示す図である。この等価回路の出力Ｖoutは次式（４）で与えられる。
【0024】
Ｖout＝Ｒ１・Ｖcc／（Ｒ１＋Ｒ２）…（４）
【0025】
式（４）に式（２）、（３）を代入し、整理すると、次式（５−１）、（５−２）が得られる。
【0026】
Ｖout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θ …（５−１）α＝△Ｒ・Ｖcc／２（２Ｒ0−△Ｒ） …（５−２）
【0027】
図９は、磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。同図に示すように、強磁性薄膜金属の形状を形成すれば、二つの出力Ｖout＋とＶout−を用いて中点電位の安定性の向上と増幅を行うことが可能になる。
【0028】
ロッド１０１が直線運動するときの磁界方向の変化と磁気センサ１１２の出力について説明する。図１０は、磁気センサ１１２と、ロッド１０１との位置関係を示す図である。同図に示すように、磁気センサ１１２を、飽和感度以上の磁界強度が印加されるギャップｌの位置に、かつ磁界の方向変化がセンサ面に寄与するように配置する。
このとき、磁気センサ１１２がロッド１０１に沿って位置Ａ〜Ｅの距離λを相対的に移動した場合、磁気センサ１１２の出力は、次のようになる。
【0029】
図１１は、磁気センサ１１２の出力する信号例を示す図である。同図に示すように、ロッド１０１が距離λを直線移動したとき、センサ面では磁界の方向が１回転する。このときに電圧の信号は、１周期の正弦波信号になる。より正確にいえば、式（５−１）により表される電圧Ｖoutは、２周期分の正弦波信号となる。しかし、磁気センサ１１２のエレメントの延伸方向に対して４５°にバイアス磁界を掛けるならば、周期が半減し、ロッド１０１がλを直線移動したときに１周期の出力波形が得られる。
【0030】
運動の方向を知るためには、図１２に示されるように、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに４５°傾くように一つの基板上に形成すればよい。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力ＶoutＡとＶoutＢは、図１３に示されるように、互いに９０°の位相差を持つ余弦波信号及び正弦波信号となる。
【0031】
本実施形態においては、図１２に示される二組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに４５°傾くように一つの基板上に形成された磁気センサ１１２が、ロッド１０１の磁界の方向の変化を検出するので、たとえ図１４に示されるように、磁気センサ１１２の取り付け位置が（１）から（２）にずれたとしても、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）には変化が少ない。
【0032】
図１５は、磁気センサ１１２の出力ＶoutＡとＶoutＢにより描かれるリサージュ図形を示す図である。磁気センサ１１２の出力の変化が少ないので、図１５に示される円の大きさが変化しにくくなる。このため、磁気ベクトル２４の方向θを正確に検出することができる。ロッド１０１と磁気センサ１１２との間のギャップｌを高精度に管理しなくても、ロッド１０１の正確な位置を検出できるので、磁気センサ１１２の取り付け調整が容易になる。それだけでなく、ブッシュ１０８によって案内されるロッド１０１にガタを持たせることも可能になるし、ロッド１０１の多少の曲がりを許容することも可能になる。
【0033】
図１６は、エンドケース１０９に取り付けられる磁気センサ１１２を示す図である。エンドケース１０９には、磁気センサ１１２を収容するための空間からなる磁気センサ収容部１２６が設けられている。磁気センサ収容部１２６内に磁気センサ１１２を配置した後、磁気センサ１１２の周囲を充填材１２７で埋める。これにより、磁気センサ１１２がエンドケース１０９に固定される。磁気センサ１１２は温度特性を持ち、温度の変化によって出力が変化する。コイル１０４から受ける熱の影響を低減するため、エンドケース１０９及び充填材１２７には、コイル収容ケース１０２よりも熱伝導率の低い材料が使用される。例えば、コイル収容ケース１０２にはエポキシ系の樹脂が使用され、エンドケース１０９及び充填材１２７には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用される。
【0034】
図１７は、エンドケース１０９に取り付けられた軸受であるブッシュ１０８を示す図である。エンドケース１０９に軸受機能を持たせることで、ロッド１０１と磁気センサ１１２との間のギャップが変動するのを防止することができる。
【0035】
図１８は、本実施形態における制御部２０の構成を示す概略ブロック図である。制御部２０は、位置制御部２０１、スイッチ部２０２、速度制御部２０３、スイッチ部２０４、電流制御部２０５、電力変換器２０６、変流器（Current Transformer；ＣＴ）２０７、速度算出部２０８、位置算出部２０９、速度切替位置決定部２１０、位置判定部２１１、完了信号生成部２１２、電気角補正部２１３を備えている。以下、ロッド１０１を最も上昇させた際の加圧体１１の位置を、加圧体１１の位置の基準となる原点にした場合について説明する。
【0036】
位置制御部２０１は、外部より入力される位置指令と、位置算出部２０９が算出するリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の位置を示す情報とに基づいて、速度指令を算出する。また、位置制御部２０１は、第１速度〜第４速度（FL1SPD〜FL4SPD）を予め記憶しており、第１速度〜第４速度に基づいた４つの速度指令（第１速度指令〜第４速度指令）を出力する。
【0037】
第１速度指令は、ロッド１０１が予め定められた原点から、ロッド１０１の一端に取り付けられている加圧体１１がワーク３３の近傍（ＦＬ（Force Limit）モード開始位置）まで移動するときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。第１速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第１速度（FL1SPD）として予め定められている。例えば、リニアモータ１０がロッド１０１を移動させる際の最高速度を第１速度（FL1SPD）とする。第２速度指令は、加圧体１１がワーク３３の近傍から、ワーク３３に接触するまで移動するときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。第２速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度は、第２速度（FL2SPD）として予め定められている。第２速度（FL2SPD）は、第１速度（FL1SPD）より遅い速度であり、加圧体１１がワーク３３に接触する際に、一定以下の圧力がワーク３３に対して加えられる速度に設定される。
【0038】
第３速度指令は、加圧体１１をワーク３３に押し当ててワーク３３を基板３１に実装させた後に、ロッド１０１及び加圧体１１をワーク３３から遠ざける方向に移動させるときの速度を示す指令である。第３速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度は、第３速度（FL3PSD）として予め定められている。すなわち、第３速度指令はロッド１０１及び加圧体１１を原点に向かって移動させる際に用いる指令である。第４速度指令は、加圧体１１をワーク３３に押し当ててワーク３３を基板３１に実装させた後に、ロッド１０１を原点に向かって移動させるときの速度を示す指令である。第４速度指令において、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第４速度（FL4SPD）として予め定められている。また、第４速度（FL4SPD）は、第３速度（FL3SPD）より速い速度が設定される。例えば、第１速度（FL1SPD）と同様に、第４速度（FL4SPD）をリニアモータ１０がロッド１０１を移動させる際の最高速度とする。
【0039】
スイッチ部２０２は、位置判定部２１１の制御に基づいて、位置制御部２０１が出力する４つの速度指令のうちいずれか一つを選択する。速度制御部２０３には、スイッチ部２０２が選択した速度指令と、速度算出部２０８が算出するリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の速度を示す速度情報とが入力される。速度制御部２０３は、速度指令が示す速度と、速度情報とが示す速度との偏差に基づいて、ロッド１０１が移動する速度を速度指令が示す速度にするための電流値を算出する。
また、速度制御部２０３は、算出した電流値を非制限電流指令として出力するとともに、予め定められた電流制限値（FL2I）を上限値にした電流指令である制限電流指令を出力する。算出された電流値が電流制限値（FL2I）以下の場合、非制限電流指令と制限電流指令とは、同じ電流値を示す。一方、算出された電流値が電流制限値（FL2I）より大きい場合、非制限電流指令は算出された電流値を示し、制限電流指令は電流制限値（FL2I）を示す。電流制限値（FL2I）は、リニアモータ１０の推力と、ワーク３３を基板３１に実装する際にワーク３３を押し付ける力とに基づいて予め定められる。
【0040】
スイッチ部２０４は、位置判定部２１１の制御に基づいて、速度制御部２０３が出力する制限電流指令及び非制限電流指令のうちいずれか一方を選択する。電流制御部２０５は、スイッチ部２０４が選択した電流指令と、変流器２０７が測定したリニアモータ１０に流れている電流値とに基づいて、選択した電流指令と測定した電流値との偏差を小さくする電圧指令を算出する。
電力変換器２０６は、電気角補正部２１３から入力される電気角と、電流制御部２０５が算出した電圧指令とに基づいて、リニアモータ１０のＵ、Ｖ、Ｗ相の各コイル１０４に電圧を印加する。
変流器２０７は、電力変換器２０６とリニアモータ１０とを接続している電力線に取り付けられている。また、変流器２０７は、当該電力線に流れている電流値を測定する。また、変流器２０７は、電流制御部２０５と、速度切替位置決定部２１０と、完了信号生成部２１２とに、測定した電流値を示す信号を出力する。
【0041】
速度算出部２０８は、リニアモータ１０に取り付けられている磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）の変化量に基づいて、リニアモータ１０に備えられているロッド１０１の移動速度を算出する。位置算出部２０９は、磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）の変化量に基づいて、ロッド１０１の原点からの移動量を算出する。位置算出部２０９は、位置制御部２０１、速度切替位置決定部２１０、及び位置判定部２１１にロッド１０１の位置を示す位置情報を出力する。
【0042】
速度切替位置決定部２１０は、ＦＬモード開始位置を示す信号を位置判定部２１１に出力する。ＦＬモード開始位置は、ロッド１０１及び加圧体１１が、ワーク３３及び基板３１に向かって移動しているときに、速度指令を第１速度指令から第２速度指令に切り替える位置である。また、速度切替位置決定部２１０は、速度切替位置（FL3POS）を示す信号を位置判定部２１１に出力する。速度切替位置は、ワーク３３を基板３１に押し付けた後にロッド１０１を原点に向かって移動させているときに、速度指令を第３速度指令から第４速度指令に切り替える位置である。
【0043】
また、速度切替位置決定部２１０は、ワーク３３を押し付ける処理を最初に行うとき、予め記憶している初期切替位置（FL2POSSUB）をＦＬモード開始位置として位置判定部２１１に出力する。速度切替位置決定部２１０は、ワーク３３を最初に押し付けた際における、ロッド１０１が移動する速度及び位置と、リニアモータ１０に流れる電流とに基づいて、ワーク３３を押し付けてワーク３３を基板３１に取り付ける工程に要する時間を短縮するように、ＦＬモード開始位置を更新する。以後、速度切替位置決定部２１０は、更新したＦＬモード開始位置を位置判定部２１１に出力する。初期切替位置は、ワーク３３の高さに応じて予め定められた位置であり、加圧体１１をワーク３３に接触させたときに不要な衝撃をワーク３３に与えないように加圧体１１（リニアモータ１０のロッド１０１）の減速を開始する位置である。速度切替位置（FL3POS）は、例えば、初期切替位置（FL2POSSUB）と同じ位置が予め設定されている。
【0044】
移動制御部としての位置判定部２１１は、外部より入力される位置指令及び動作開始信号と、位置算出部２０９が出力する位置情報とに基づいて、位置制御部２０１が出力する４つの速度指令からいずれか一つをスイッチ部２０２に選択させる制御をする。また、位置判定部２１１は、位置指令及び動作開始信号と、位置情報とに基づいて、速度制御部２０３が出力する２つの電流指令のうちいずれか一方をスイッチ部２０４に選択させる制御をする。完了信号生成部２１２は、加圧体１１がワーク３３を加圧しているときに、変流器２０７が測定した電流値が予め定められた電流制限値（FL2I）に到達すると、動作完了信号（UO2）を外部に出力する。
電気角補正部２１３は、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から電気角を算出する。また、電気角補正部２１３は、位置判定部２１１の制御に応じて、算出した電気角、又は算出した電気角に対して補正をした電気角のいずれか一方を電力変換器２０６に出力する。
【0045】
次に、工作装置１がワーク３３を最初に押し付ける際の動作について説明する。図１９は、本実施形態における工作装置１がワーク３３を最初に押し付ける際の動作を示すフローチャートである。ここで、ロッド１０１がワーク３３及び基板３１に近づく方向をＣＷ方向とし、ロッド１０１がワーク３３及び基板３１から遠ざかる方向をＣＣＷ方向とする。
制御部２０は、ワーク３３の位置に基づく位置指令が外部から入力されると、リニアモータ１０の駆動を開始し、加圧体１１を原点に移動させる原点復帰を行う（ステップＳ１０１）。
【0046】
位置判定部２１１は、原点復帰が完了すると、外部から動作完了信号（UI2）がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ１０２）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ１０２：ＮＯ）。ステップＳ１０２において、動作開始信号がオンになると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、第１速度指令をスイッチ部２０２に選択させるとともに、非制限電流指令をスイッチ部２０４に選択させ（ステップＳ１０３）、リニアモータ１０のロッド１０１をワーク３３に向かって（ＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ１０４）。
【0047】
位置判定部２１１は、加圧体１１の位置が初期切替位置（FL2POSSUB）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ１０５）、加圧体１１が初期切替位置（FL2POSSUB）に到達するまで第１速度指令を用いてリニアモータ１０を駆動させる（ステップＳ１０５：ＮＯ）。ステップＳ１０５において、加圧体１１が初期切替位置（FL2POSSUB）に到達すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、スイッチ部２０２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２０４に制限電流指令を選択させ（ステップＳ１０６）、ロッド１０１の移動速度を減速させる。
【0048】
速度切替位置決定部２１０は、第２速度指令が選択された後に、ロッド１０１の移動速度が第２速度（FL2SPD）以下であるか否かを判定し（ステップＳ１０７）、ロッド１０１の移動速度が第２速度（FL2SPD）以下になるまで判定を繰り返し行う（ステップＳ１０７：ＮＯ）。ステップＳ１０７において、ロッド１０１の移動速度が第２速度以下になると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、速度切替位置決定部２１０は、現在の加圧体１１の位置と、初期切替位置（FL2POSSUB）との差分（FL2POSMAIN1）を算出し、算出した差分（FL2POSMAIN1）を記憶する（ステップＳ１０８）。
【0049】
電気角補正部２１３は、リニアモータ１０の最大推力に対する「推力制限値」の比Ｘ（＝「推力制限値」／「最大推力」）を算出する（ステップＳ１０９）。ここで、推力制限値とは、ワーク３３及び基板３１に加えてもよい圧力（荷重）の最大値に対応する。電気角補正部２１３は、ステップＳ１０９において算出した推力の比Ｘに対応する位相角度Ｙを、次式（６）を用いて算出する（ステップＳ１１０）。
Ｙ＝ｃｏｓ−１（Ｘ） … （６）
式（６）において「ｃｏｓ−１」は逆余弦関数である。
【0050】
電気角補正部２１３は、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角に替えて、電気角に対して位相角度Ｙを加えて補正を行った補正電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ１１１）。以降、電気角補正部２１３が補正電気角を出力している間、電力変換器２０６はロッド１０１の磁極位置に対して位相角度Ｙ分進んだ位相の電圧をＵ、Ｖ、Ｗ相のコイル１０４に印加する。なお、位相角度Ｙを用いた補正は、電気角に対して位相角度Ｙを引くことにより行うようにしてもよい。この場合、電力変換器２０６はロッド１０１の磁極位置に対して位相角度Ｙ分遅れた位相の電圧をＵ、Ｖ、Ｗ相のコイル１０４に印加することになる。
【0051】
速度切替位置決定部２１０は、変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）以上であるか否かを判定し（ステップＳ１１２）、測定した電流値が電流制限値（FL2I）に到達するまで待機する（ステップＳ１１２：ＮＯ）。ステップＳ１１２において、速度切替位置決定部２１０は変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）に到達し、測定した電流値が電流制限値（FL2I）以上であると判定すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、現在の加圧体１１の位置から、ステップＳ１０８において算出した差分（FL2POSMAIN1）を引いた位置を、新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）として記憶する（ステップＳ１１３）。このとき、完了信号生成部２１２は、動作完了信号（UO2）をオンにして外部に出力する（ステップＳ１１４）。
なお、ステップＳ１１４において、新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）を算出する際に、所定の距離Δｄをマージンとして設けるようにしてもよい。具体的には、現在の加圧体１１の位置から、差分（FL2POSMAIN1）と距離Δｄとを引いた位置を、新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）にするようにしてもよい。
【0052】
位置判定部２１１は、外部から入力される動作開始信号がオフであるか否かを判定し（ステップＳ１１５）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ１１５：ＮＯ）。ステップＳ１１５において、動作開始信号がオフになると（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、位置制御部２０１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。電気角補正部２１３は、補正電気角に替えて、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ１１６）。すなわち、補正電気角を用いたリニアモータ１０の駆動を終了する。
位置判定部２１１は、第３速度指令をスイッチ部２０２に選択させるとともに、制限電流指令をスイッチ部２０４に選択させて（ステップＳ１１７）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ１１８）。
【0053】
位置判定部２１１は、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ１１９）、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達するまで待機する（ステップＳ１１９：ＮＯ）。ステップＳ１１９において、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に達すると（ステップＳ１１９：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、第４速度指令をスイッチ部２０２に選択させる（ステップＳ１２０）。
【0054】
位置判定部２１１は、加圧体１１が原点に到達したか否かを判定し（ステップＳ１２１）、加圧体１１が原点に達するまで待機する（ステップＳ１２１：ＮＯ）。ステップＳ１２１において、加圧体１１が原点に到達すると、位置判定部２１１は、加圧体１１が原点に到達したことを示す信号を完了信号生成部２１２に出力し、完了信号生成部２１２が動作完了信号をオフにして（ステップＳ１２２）、ワーク３３を基板３１に最初に押し付ける動作を終了する。
【0055】
図２０は、本実施形態における工作装置１が更新したＦＬモード開始位置を用いてワーク３３を基板３１に押し付ける動作を示すフローチャートである。制御部２０は、ワーク３３を取り付ける基板３１の位置、あるいはワーク３３の位置に基づく位置指令が外部から入力されると、リニアモータ１０の駆動を開始し、加圧体１１を原点に復帰させる原点復帰を行う（ステップＳ２０１）。
【0056】
位置判定部２１１は、原点復帰が完了すると、外部から動作開始信号（UI2）がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ２０２）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ２０２：ＮＯ）。ステップＳ２０２において、動作開始信号がオンになると（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、第１速度指令をスイッチ部２０２に選択させるとともに、非制限電流指令をスイッチ部２０４に選択させ（ステップＳ２０３）、リニアモータ１０のロッド１０１をワーク３３に向かって（ＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ２０４）。
【0057】
位置判定部２１１は、加圧体１１の位置がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ２０５）、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達するまで第１速度指令を用いてリニアモータ１０を駆動させる（ステップＳ２０５：ＮＯ）。ステップＳ２０５において、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達すると（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、第２速度指令をスイッチ部２０２に選択させるとともに、制限電流指令をスイッチ部２０４に選択させ（ステップＳ２０６）、ロッド１０１の移動速度を減速させる。
【0058】
電気角補正部２１３は、ロッドの移動速度が第２速度以下になると磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角に替えて、電気角に対して位相角度Ｙを加えて補正を行った補正電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ２０７）。位置判定部２１１は、変流器２０７が測定した電流値が電流制限値（FL2I）以上であるか否かを判定し（ステップＳ２０８）、測定した電流値が電流制限値（FL2I）に到達するまで待機する（ステップＳ２０８：ＮＯ）。
ステップＳ２０８において、位置判定部２１１は、電流値が電流制限値（FL2I）に到達し、測定した電流値が電流制限値（FL2I）以上であると判定すると（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、電流値が電流制限値（FL2I）に到達したことを示す信号を完了信号生成部２１２に出力する。完了信号生成部２１２は、動作完了信号（UO2）をオンにして外部に出力する（ステップＳ２０９）。
【0059】
位置判定部２１１は、外部から入力される動作完了信号がオフであるか否かを判定し（ステップＳ２１０）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ２１０：ＮＯ）。ステップＳ２１０において、動作開始信号がオフになると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、位置制御部２０１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。電気角補正部２１３は、補正電気角に替えて、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号から算出した電気角を電力変換器２０６に出力する（ステップＳ２１１）。すなわち、補正電気角を用いたリニアモータ１０の駆動を終了する。
位置判定部２１１は、第３速度指令をスイッチ部２０２に選択させるとともに、制限電流指令をスイッチ部２０４に選択させて（ステップＳ２１２）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ２１３）。
【0060】
位置判定部２１１は、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達しているか否かを判定し（ステップＳ２１４）、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達するまで待機する（ステップＳ２１４：ＮＯ）。ステップＳ２１４において、加圧体１１が速度切替位置（FL3POS）に到達すると（ステップＳ２１４：ＹＥＳ）、位置判定部２１１は、第４速度指令をスイッチ部２０２に選択させる（ステップＳ２１５）。
位置判定部２１１は、加圧体１１が原点に到達したか否かを判定し（ステップＳ２１６）、加圧体１１が原点に到達するまで待機する（ステップＳ２１６：ＮＯ）。
ステップＳ２１６において、加圧体１１が原点に到達すると、位置判定部２１１は加圧体１１が原点に到達したことを示す信号を完了信号生成部２１２に出力し、完了信号生成部２１２が動作完了信号（UO2）をオフにして（ステップＳ２１７）、ワーク３３を基板３１に押し付ける動作を終了する。
【0061】
図２１は、図２０のステップＳ２０２からステップＳ２０９までの動作における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は加圧体１１の位置を示している。制御部２０は、動作開始信号がオンになると、加圧体１１を第１速度（FL1SPD）でワーク３３に向かって移動させる。制御部２０は、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達すると、加圧体１１を第１速度（FL1SPD）から第２速度（FL2SPD）まで減速させる。
制御部２０は、加圧体１１を第２速度（FL2SPD）でワーク３３に向かって移動させ、ワーク３３を基板３１に向かって押し付ける。このとき、制御部２０は、加圧体１１をワーク３３に押し付ける力が、電流制限値（FL2I）に対応する力より大きくなると動作完了信号をオンにする。
【0062】
図２２は、図２０のステップＳ２１２からステップＳ２１７までの動作における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は加圧体１１の位置を示している。制御部２０は、加圧体１１をワーク３３に押し付けた後、第３速度（FL3SPD）で加圧体１１を原点に向かって移動させ、上昇させる。制御部２０は、加圧体１１が速度切替位置に達すると第３速度（FL3SPD）より早い第４速度（FL4SPD）で加圧体１１を原点に向かって移動させる。
制御部２０は、原点において加圧体１１の速度が零になるように、リニアモータ１０のロッド１０１の移動速度を減速させ、加圧体１１が原点に到達すると動作完了信号をオフにする。
【0063】
上述のように、工作装置１は、リニアモータ１０の駆動を開始してから加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達するまでの区間において、位置制御、速度制御、及び電流制御を組み合わせてリニアモータ１０を制御する。また、工作装置１は、ＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）から加圧体１１がワーク３３に接触するまの区間において、速度制御及び電流制御を組み合わせてリニアモータ１０を制御する。また、工作装置１は、加圧体１１がワーク３３に接触した後に電流制御でリニアモータ１０を制御する。すなわち、工作装置１は加圧体１１の位置に応じて制御を切り替える。
工作装置１は、加圧体１１の位置に応じた制御により加圧体１１がワーク３３に接触する前に第１速度より遅い第２速度に減速させることで、ワーク３３に不要な衝撃を与えずに加圧体１１をワーク３３に押し付けることができ、ワーク３３に加える荷重（圧力）を制御する精度を向上させることができる。また、リニアモータ１０に流れる電流値が電流制限値以上になるまで第２速度で加圧体１１を移動させる。電流値が電流制限値以上になった後に、例えば、リニアモータ１０の駆動を止めたり、リニアモータ１０に流れる電流値を小さくしたり、ワーク３３から遠ざかる方向に可動子を移動させたりすることにより、ワーク３３に必要以上の荷重を与えることが生じないようにすることができ、ワーク３３に加える荷重を制御する精度を向上させることができる。
このように、工作装置１は、ワーク３３に対する荷重を測定することなく、ワーク３３に対する押し付け制御の精度を向上させることができる。
【0064】
また、工作装置１は、ワーク３３を最初に押し付ける際に、第１速度から第２速度に減速する際に要する距離（差分（FL2POSMAIN1））を検出し、加圧体１１がワーク３３に接触した位置と差分（FL2POSMAIN1）とから新たなＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）を算出する。また、工作装置１は、ワーク３３を最初に押し付けた際に算出したＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）を用いて、ワーク３３を基板３１に押し付ける動作を行う。すなわち、工作装置１は、ワーク３３を最初に押し付ける際に検出したワーク３３の位置と、第１速度から第２速度に減速するまでに要する離とに基づいてＦＬモード開始位置を算出し、算出したＦＬモード開始位置を用いてワーク３３の押し付けを行う。
これにより、工作装置１は、ワーク３３の高さに応じたＦＬモード開始位置を算出し、算出したＦＬモード開始位置を用いた制御を行うことにより、ワーク３３を押し付ける精度を向上させることができる。
【0065】
また、工作装置１は、駆動装置としてリニアモータ１０を用いることにより、ロッド１０１（可動子）に与える推力をワーク３３に直接加えることができるので、推力の方向を変換する機械構造を有する装置に比べて、機械構造における推力のロス等を生じさせることなくワーク３３に圧力を加えることができ、推力を制御する精度を向上させることができる。
【0066】
また、工作装置１は、リニアモータ１０の最大推力に対する推力制限値の比Ｘを算出し、算出した比Ｘに応じた位相角度Ｙを用いて電気角を補正している。電気角を補正することにより、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のコイル１０４と、ロッド１０１内に積層されているマグネット１０３との位置関係である磁極位置に対して、最大の推力を発生させることができる電気角をずらすことにより、見かけ上の推力定数を小さく変更していることになる。ところで、リニアモータ１０が発生させる推力（トルク）は、推力定数Ｎ０［Ｎ／Ａｒｍｓ］とリニアモータ１０に流れる電流ｉ［Ａｒｍｓ］とを乗算した値「Ｎ０×ｉ」となる。リニアモータ１０における推力の分解能は、電力変換器２０６や変流器２０７における電流分解能と推力定数Ｎ０とに比例する。推力定数Ｎ０はコイル１０４に流れる電流とマグネット１０３の磁束との位相関係を一致させたときの値である。通常、リニアモータ１０を駆動させる場合、制御部２０はコイル１０４に流れる電流とマグネット１０３の磁束との位相関係を一致させるように電流を流す。位相がθずれると見かけ上の推力定数Ｎθは減少し、推力定数Ｎθは次式（７）で表される。
Ｎθ＝Ｎ０×ｃｏｓθ … （７）
【0067】
図２３は、電気角の位相ずれとリニアモータ１０が発生させる推力との関係を示すグラフである。同図において、縦軸は推力を示し、横軸は位相のずれ量（角度）を示している。例えば位相が６０度ずれると（θ＝６０度）、見かけ上の推力定数Ｎθは推力定数Ｎ０の半分になる。工作装置１において、加圧体１１がＦＬモード開始位置（FL2POSMAIN2）に到達した後に、電気角を位相角度Ｙで補正した補正電気角を用いてリニアモータ１０に通電することにより、見かけ上の推力定数Ｎθを小さくしている。これにより、工作装置１における推力の分解能を小さくすることができ、推力を制御する精度を向上させることができる。また、電圧指令を算出する際の丸め誤差や量子化誤差から生じる推力の誤差やばらつきを抑えることができ、推力の制御を高精度に行うことができる。
【0068】
また、工作装置１は、可動子の移動する速度が第２速度以下になると、電気角補正部２１３が電気角を補正するようにしている。これにより、工作装置１は、可動子がＦＬモード開始位置に到達した後に速やかに可動子の移動速度を第２速度まで減速させ、第２速度に達すると推力の分解能を高くして推力の制御を精度よく行うことができる。
【0069】
（変形例）上述の実施形態において説明した押し付け制御を行う場合、押し付けを開始した後に瞬時に規定された押し付け力に到達することが望ましい。押し付け力の応答時間を短くするには、電流指令の応答を高速にする必要があるが、実際には制御系の応答によって遅れが生じてしまう。制御部２０では、電流制御部２０５から変流器２０７を経由して電流制御部２０５に戻る制御ループと、速度制御部２０３から磁気センサ１１２を経由して速度制御部２０３へ戻る制御ループと、位置制御部２０１から磁気センサ１１２を経由して位置制御部２０１へ戻る制御ループとがある。押し付け力の応答時間には、電流制御部２０５を起点とする制御ループと、速度制御部２０３を起点とする制御ループとが影響する。押し付けを開始する際には位置は変化しないため、位置制御部２０１を起点とする制御ループの影響はほとんどない。
【0070】
電流制御部２０５を起点とする制御ループでは、ループが小さいため十分高速に制御されることが多く、電流の指令値と測定される値とはほとんど差がない。そのため、速度制御部２０３を起点とする制御ループが押し付け力の応答時間、すなわち押し付けの応答性能に大きな影響を与えることになる。そこで、速度制御部２０３において電流指令を算出する際に用いられている制御ゲイン（比例ゲインや積分ゲインなど）を大きくすることが考えられるが、リニアモータ１０を含む工作装置１のメカ系の固有振動数によって制御ゲインの大きさは制限されてしまう。すなわち、安定した動作をリニアモータ１０にさせるためには、制御ゲインを一定以上の値にすることができない。
【0071】
ところで、加圧体１１でワーク３３を押し付ける場合に着目すると、加圧体１１とワーク３３とが接触するため、リニアモータ１０を含む工作装置１のメカ系の固有振動数は上昇する。したがって、押し付けを行う際は、加圧体１１及びロッド１０１を移動させる際に比べ制御ゲインを大きくすることができる。そこで、加圧体１１及びロッド１０１を移動させるときと、加圧体１１でワーク３３を押し付けるときとで、速度制御部２０３における制御ゲインを切り替えることにより、押し付け力の応答時間を短くして所望の押し付け力による押し付けを行うことができる。
【0072】
以下、図２０に示した工作装置１の動作に、速度制御部２０３における制御ゲインの切り替えを適用した動作を説明する。ここでは、速度制御部２０３には、２つの制御ゲインとして、移動用の制御ゲインと、移動用の制御ゲインより大きい値の押し付け用制御ゲインとの２つが予め記憶されている場合について説明する。
【0073】
図２４は、本実施形態における工作装置１がワーク３３を基板３１に押し付ける動作の変形例を示すフローチャートである。同図に示されているフローチャートは、速度制御部２０３が制御ゲインを移動用の制御ゲインから押し付け用の制御ゲインに切り替える処理（ステップＳ２０６ａ）がステップＳ２０６とステップＳ２０７との間に加えられている点と、速度制御部２０３が制御ゲインを押し付け用の制御ゲインから移動用の制御ゲインに切り替える処理（ステップＳ２１０ａ）がステップＳ２１０とステップＳ２１１との間に加えられている点とが、図２０に示されているフローチャートと異なる。他のステップＳ２０１からステップＳ２１７のそれぞれにおける処理は、図２０のフローチャートと同じであるので、その説明を省略する。
【0074】
速度制御部２０３は、位置判定部２１１の判定結果に基づいて、ステップＳ２０６ａ及びステップＳ２１０ａの処理を行う。なお、図２４において、制御ゲインを移動用制御ゲインから押し付け用制御ゲインへの切り替えをステップＳ２０６とステップＳ２０７との間に行う場合について示したが、これに限ることなく、加圧体１１の位置がＦＬモード開始位置に達した後（ステップＳ２０５より後）から加圧体１１がワーク３３に接触するまでの間に、移動用制御ゲインから押し付け用制御ゲインに切り替えればよい。また、制御ゲインを押し付け用制御ゲインから移動用制御ゲインへの切り替えも、第３速度（FL3SPD）で原点に向かって（ＣＣＷ方向へ）移動を開始する前（ステップＳ２１３より前）であればよい。また、速度制御部２０３は、第１速度から第２速度への減速が開始されたタイミングで制御ゲインを切り替えるようにしてもよい。
【0075】
上述のように、速度制御部２０３の制御ゲインを切り替えることにより、加圧体１１及びロッド１０１をワーク３３に向かって移動させるときと、並びに加圧体１１及びロッド１０１を原点に向かって移動させるときとにおけるメカ系の固有振動数の制限を受けることなく制御ゲイン（押し付け用制御ゲイン）を定めることができるので、押し付け力の応答性を改善することができ、加圧体１１がワーク３３に接触してから所望の押し付け力にて加圧体１１がワーク３３を押し付けるまでの時間を短縮することができる。なお、図１９に示した工作装置１の動作に、図２４に示したように速度制御部２０３における制御ゲインの切り替えを適用するようにしてもよい。
【0076】
なお、上述の実施形態及びその変形例においては制御部２０がロッドタイプのリニアモータ１０を制御する場合について説明したが、制御部２０がフラットタイプのリニアモータや回転モータを制御するようにしてもよい。制御部２０が回転モータを制御する場合回転運動をボールねじなどを用いて直線運動に変換するようにしてもよい。また、図１９におけるステップＳ１０９及びステップＳ１１０の処理を事前に行い、電気角補正部２１３に位相角度Ｙを予め記憶させるようにしてもよい。
また、上述の実施形態においてはリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の一端に取り付けられた加圧体１１でワーク３３を加圧する場合について説明したが、ロッド１０１の一端にてワーク３３を加圧するようにしてもよい。
【0077】
なお、上述の制御部２０は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した位置制御部２０１、スイッチ部２０２、速度制御部２０３、スイッチ部２０４、電流制御部２０５、速度算出部２０８、位置算出部２０９、速度切替位置決定部２１０、位置判定部２１１、完了信号生成部２１２、及び電気角補正部２１３の行う処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、各機能部の処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【0078】
１…工作装置（リニアモータ装置）、１０…リニアモータ、２０…制御部、３３…ワーク（加圧対象物）、１０１…ロッド（可動子）、２１０…速度切替位置決定部、２１１…位置判定部（移動制御部）、２１３…電気角補正部