CN111886480B - 位置检测系统以及行驶系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了位置检测系统以及行驶系统。位置检测系统(150)具备：两列磁铁列(510、520)，是由在检测方向上将排列图案作为一个周期并周期性地反复排列的多个磁铁(511～514、521～524)构成的两列磁铁列，且在检测方向上的特定的位置，磁铁列(510)的磁铁与磁铁列(520)的磁铁以具有不同的极性的面相互对置；磁传感器(600)，配置在两列磁铁列之间，且该磁传感器在X轴方向上相对于两列磁铁列的相对的位置能够变化；以及决定部(141)，基于磁传感器的检测值决定磁传感器相对于两列磁铁列的规定方向上的位置。

Description

位置检测系统以及行驶系统
技术领域
本发明涉及通过检测多个磁铁列的磁通密度来检测位置的位置检测系统、以及使用了该位置检测系统的行驶系统。
背景技术
在专利文献1公开了通过磁元件检测以磁标尺为基准的位置的位移传感器。
专利文献1：国际公开第2014/109190号
然而，在专利文献1的技术中，未考虑采用具有在特定的位置异极彼此对置的排列的两列磁铁列作为磁标尺。在这种情况下，有难以适当地检测位移传感器相对于该两列的磁铁列的位置这样的课题。在(成为发明的基础的知识)的项目详细叙述采用该两列的磁铁列的情况下的位移传感器的位置检测的困难性。
发明内容
因此，本发明是鉴于这样的问题而完成的，提供配置在具有在特定的位置异极彼此对置的排列的两列的磁铁列之间的位置的磁传感器能够适当地检测磁传感器相对于该两列的磁铁列的位置的位置检测系统。
为了实现上述目的，本发明的一方式的位置检测系统是检测磁传感器相对于磁铁列的位置的位置检测系统，具备：两列磁铁列，其是由在检测方向上将排列图案作为一个周期并周期性地反复排列的多个磁铁构成的两列磁铁列，在上述检测方向上的特定的位置一方的磁铁列的磁铁与另一方的磁铁列的磁铁以具有不同的极性的面相互对置；磁传感器，配置在上述两列磁铁列之间，且该磁传感器在上述检测方向相对于上述两列磁铁列的相对的位置能够变化；以及决定部，基于上述磁传感器的检测值决定上述磁传感器相对于上述两列磁铁列的上述检测方向上的位置，上述磁传感器具有检测磁通密度的第一检测元件、和检测磁通密度的第二检测元件，该第二检测元件配置在从上述第一检测元件向上述检测方向远离上述排列图案的(2A+1)/4周期(上述A是0以上的整数)的距离的位置，上述决定部通过计算由上述第一检测元件检测的第一磁通密度、以及由上述第二检测元件检测的第二磁通密度之比亦即第一比的反正切来计算第一电相角，并使用计算出的上述第一电相角，决定上述磁传感器的位置。
据此，位置检测系统利用第一检测元件、以及配置在从第一检测元件向检测方向远离了排列图案的(2A+1)/4周期的距离的位置的第二检测元件来决定位置。因此，即使是利用了具有在特定的位置异极彼此对置的排列的两列磁铁列的位置检测系统，也能够适当地检测磁传感器相对于两列磁铁列的相对位置。
另外，也可以上述决定部使用计算出的上述第一电相角、和表示第一电相角以及上述位置的关系的第一关系信息，将在上述第一关系信息中与上述第一电相角建立对应关系的位置决定为上述磁传感器的位置。
因此，位置检测系统能够使用第一检测元件以及第二检测元件的检测结果，容易地决定磁传感器相对于两列磁铁列的相对位置。
另外，也可以上述磁传感器具有：第三检测元件，其是检测磁通密度的第三检测元件，该第三检测元件配置在从上述第一检测元件向上述检测方向远离上述排列图案的(4B+1)/8周期(上述B是0以上的整数)的距离的位置；以及第四检测元件，其是检测磁通密度的第四检测元件，该第四检测元件配置在从上述第三检测元件向上述检测方向远离上述排列图案的(2C+1)/4周期(上述C是0以上的整数)的距离的位置，上述决定部还进行以下处理，即(1)通过计算由上述第三检测元件检测出的第三磁通密度、以及由上述第四检测元件检测出的第四磁通密度之比亦即第二比的反正切来计算第二电相角，(2)计算上述第一电相角与上述第二电相角的算术平均亦即平均电相角，(3)使用计算出的上述平均电相角、和表示平均电相角以及上述位置的关系的第二关系信息，将在上述第二关系信息中与上述平均电相角建立对应关系的位置决定为上述磁传感器的位置。
据此，位置检测系统能够通过求出第一电相角与第二电相角的算术平均，来消除三倍波以及五倍波的高次谐波成分。因此，位置检测系统能够降低两列磁铁列的磁场的周期误差，能够精度良好地决定磁传感器的位置。
另外，也可以上述两列磁铁列的上述排列图案是哈尔巴赫排列。
因此，能够使磁力线集中在两列磁铁列之间。例如，在设置将两列磁铁列作为固定件或者可动件的线性马达的情况下，线性马达能够高效地得到基于电磁感应的驱动力。
另外，也可以上述第一检测元件以及上述第二检测元件分别为霍尔元件，并配置在检测面与上述一方的磁铁列对置的方向。
因此，第一检测元件以及第二检测元件能够有效地检测与磁铁列垂直的方向的磁通密度。
另外，也可以上述第一检测元件以及上述第二检测元件分别为线圈，并配置在上述线圈的轴与上述两列磁铁列垂直的方向。
因此，第一检测元件以及第二检测元件能够有效地检测与磁铁列垂直的方向的磁通密度。
另外，本发明的一方式的行驶系统具备：上述位置检测系统；行驶车，被线性马达驱动，上述线性马达以上述两列磁铁列作为固定件或者可动件；以及控制器，通过根据在上述位置检测系统中检测出的上述磁传感器的位置使上述线性马达驱动，从而控制上述行驶车的行驶。
这样，能够在用于检测行驶车的位置的位置检测系统中使用作为用于使第一输送台车行驶的线性马达的固定件或者可动件使用的两列磁铁列。因此，能够使制造成本降低。
本发明的物品输送装置在具有在特定的位置异极彼此对置的排列的两列磁铁列之间的位置配置磁传感器的情况下，能够适当地检测磁传感器相对于两列磁铁列的位置。
附图说明
图1是用于说明实施方式中的物品输送装置的构成的立体图。
图2是从输送台车的行驶方向观察实施方式中的物品输送装置的示意图。
图3是表示实施方式中的物品输送装置的功能构成的框图。
图4是表示位置检测系统的构成的一个例子的示意图。
图5是表示两列的磁铁列之间的空间中的X轴方向的磁通密度分布的磁通密度波形。
图6是表示位置传感器的功能构成的一个例子的框图。
图7是表示位置检测系统的动作的一个例子的流程图。
图8是表示对图5的磁通密度波形进行高速傅立叶变换后的结果的图。
图9是表示分别使用第一以及第二电相角计算出的位置的位置检测误差、和使用平均电相角计算出的位置的位置检测误差的图。
图10是表示变形例的位置检测系统的构成的一个例子的示意图。
具体实施方式
(成为本发明的基础的知识)
在专利文献1中，公开检测相对于交替地配置S极和N极的磁铁列的磁传感器的位置的技术。这样的磁铁列形成根据磁铁列的排列方向上的位置，而磁力线朝向不同的方向的磁场。
已知有通过利用这样的形状的磁力线而求出相对于磁铁列的排列方向的磁传感器的位置的技术。该情况下，例如磁传感器具备用于检测磁传感器上的特定的位置(同一相位)上的磁通密度的两个检测元件。两个检测元件中的一个与磁铁列对置，并检测与磁铁列垂直的方向的磁通密度的成分亦即垂直成分。两个检测元件中的另一个与磁铁列平行，并检测与磁铁列平行的磁通密度的成分亦即平行成分。磁传感器通过计算由这两个检测元件检测出的磁通密度之比R的反正切来计算电相角arctan R，进一步能够基于电相角arctanR来计算磁传感器的位置。
在上述的技术中，由于存在磁通密度的垂直成分以及平行成分，所以如上述那样，能够通过在一个位置检测磁通密度来检测磁传感器的位置。
另一方面，在规定方向延伸的两列磁铁列中，假定N极和S极在这两列的磁铁列的对置方向面对面的构成。在该构成中，从一方的磁铁列的N极产生的磁力线直接朝向另一方的磁铁列的S极。因此，能够形成磁通密度的垂直成分与平行成分相比极大的磁场。该磁场例如能够利用于通过在两列的磁铁列之间在受到磁通密度的垂直成分的磁力的方向配置可动件，从而高效地对可动件供给磁力的线性马达。
但是，若使磁铁列为对线性马达有效的磁铁排列，则磁通密度的垂直成分与平行成分相比极大，所以在如上述那样具备检测特定的位置上的磁通密度的平行成分以及垂直成分的检测元件的磁传感器中，难以检测与磁通密度的位置对应的变化。因此，有即使该构成的磁传感器使用检测元件的检测结果，也不能够计算电相角，而不能够计算磁传感器的位置这样的课题。因此，本公开的发明者们发现了能够高效地检测形成磁通密度的垂直成分与平行成分相比极大的磁场的磁铁列的位置的构成的磁传感器、和使用该磁传感器的检测结果来计算位置的计算方法。
以下，参照附图，对包括本发明的实施方式的位置检测系统以及行驶系统的物品输送装置进行说明。此外，各图为示意图，并不一定严格地进行图示。
另外，以下说明的实施方式示出本发明的一具体例。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，并不是对本发明进行限定的主旨。另外，以下的实施方式中的构成要素中未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素作为任意的构成要素进行说明。
(实施方式)
[构成]
首先，使用图1以及图2，对本发明的实施方式中的物品输送装置100的概要进行说明。
图1是用于说明实施方式中的物品输送装置的构成的立体图。图2是从输送台车的行驶方向观察实施方式中的物品输送装置的示意图。此外，在图1所示的物品输送装置100中，行驶路径在俯视时具有环状的形状，但在以下的说明中，对行驶方向为X轴方向的直线区间进行说明。换句话说，以下，将行驶方向设为X轴方向来进行说明。
如图1以及图2所示，物品输送装置100是具备行驶导轨110、一次侧固定件组120、第一输送台车210以及第二输送台车220的行驶系统。另外，物品输送装置100还具备动力源130、和位置传感器140。
行驶导轨110是沿着行驶路径(在图1以及图2中是向X轴方向延伸的路径)配置的部件。具体而言，行驶导轨110是在与行驶路径正交的方向排列且沿着行驶路径伸长的长条状的两个部件，例如由铝、铝合金等金属构成。此外，行驶导轨110也可以由树脂构成。在本实施方式中，如图1所示，行驶导轨110包括与输送物品10的输送装置400的输送路径410交叉，并在与输送装置400之间移载物品10的移载区间A11。
一次侧固定件组120是由多个固定件构成的固定件组的一个例子。一次侧固定件组120沿着行驶路径配置。具体而言，一次侧固定件组120由沿着行驶路径伸长的长条板状的基板、和在该基板的长边方向排列配置的多个线圈构成。换句话说，实际上多个线圈分别作为构成一次侧固定件组120的多个固定件发挥作用。此外，与水平方向平行(换句话说，与XY平面平行)地配置一次侧固定件组120的基板。
构成一次侧固定件组120的多个线圈由于单独地被控制器300(参照图3)控制，所以分别独立地产生磁场。这样，一次侧固定件组120通过单独地被控制器300控制，从而给予设置于第一输送台车210以及第二输送台车220的二次侧可动件211磁作用。由此，一次侧固定件组120在X轴方向给予二次侧可动件211力，使第一输送台车210以及第二输送台车220在行驶导轨110上移动。
动力源130被配置在行驶路径上，给予第一输送台车210以及第二输送台车220具有的移载部212力，使该移载部212动作。
位置传感器140是用于检测第一输送台车210以及第二输送台车220各自的位置的传感器。位置传感器140是磁传感器，检测设置于各第一输送台车210以及第二输送台车220的作为被检测部(参照后述)的永磁铁的位置。
沿着行驶路径上配置位置传感器140。具体而言，位置传感器140遍及配置一次侧固定件组120的区间进行配置。具体而言，在行驶路径上，分别与以规定的长度单位配置的多个一次侧固定件组120相邻地配置有多个位置传感器140。由此，物品输送装置100根据通过位置传感器140检测出的第一输送台车210以及第二输送台车220各自的位置来控制与该位置对应的一次侧固定件组120，从而能够控制第一输送台车210以及第二输送台车220各自的行驶动作。
使用图2，对第一输送台车210进行具体的说明。
第一输送台车210是具有二次侧可动件211，二次侧可动件211受到来自一次侧固定件组120的磁作用在行驶导轨110上进行行驶而输送物品的输送台车。第一输送台车210除了二次侧可动件211之外，还具有移载部212、成为基台的机架217、以及设置于机架217的行驶用的辊218。
二次侧可动件211是可动件的一个例子，兼为被检测部。二次侧可动件211例如由多个永磁铁构成。构成二次侧可动件211的多个永磁铁在第一输送台车210的行驶方向排列配置。二次侧可动件211在第一输送台车210配置于行驶导轨110的状态下，与一次侧固定件组120的Z轴方向的两侧对置，并配置在机架217的下方。换句话说，二次侧可动件211是多个永磁铁在一次侧固定件组120的Z轴方向的两侧排列成两列的构成。各两列中的多个永磁铁排列在X轴方向。第一输送台车210通过由配置在规定的路径上的一次侧固定件组120、和第一输送台车210具有的二次侧可动件211构成的地面一次线性马达系统，从而行驶为能够单独地停止或者加减速。
移载部212接收来自动力源130的力，并沿与行驶路径交叉的交叉方向(Y轴方向)移载物品。此外，虽然在本实施方式中，移载部212沿Y轴方向移载物品，但并不限定于Y轴方向，只要是与行驶路径(第一输送台车210的行驶方向)交叉的方向，则也可以并不严格地与规定的路径正交。例如，移载部212也可以以45度与行驶路径(第一输送台车210的行驶方向)交叉。
具体而言，移载部212具有二次侧旋转件213、移载用输送机214、以及传送带215。二次侧旋转件213通过沿着第一输送台车210的行驶方向延伸的旋转轴进行旋转。二次侧旋转件213由于受到基于来自动力源130的一次侧固定件131的磁作用的磁力而进行旋转，驱动移载用输送机214。二次侧旋转件213设置在从机架217向Z轴负方向侧延伸并且从Z轴负方向侧的端部向Y轴负方向侧延伸的支承部件219的前端。在从X轴方向观察的情况下，支承部件219具有L形的形状。
此外，第一输送台车210也可以不具有移载部212，物品输送装置100也可以不具有动力源130。
这里，使用图2，对动力源130的详细进行说明。
动力源130由在第一输送台车210的行驶时，第一输送台车210具有的二次侧旋转件213通过的大致圆柱状的区域中，配置在包围该区域的位置的剖面大致为C形的一次侧固定件131构成。动力源130通过使一次侧固定件131产生规定的磁场，从而对第一输送台车210具有的二次侧旋转件213施加基于磁作用的磁力。一次侧固定件131具有包围第一输送台车210的行驶方向(X轴方向)周围的大约270度的范围的形状。换句话说，一次侧固定件131具有除去了圆筒形状的侧面中大约相当于90度的范围的一部分的侧面后的形状。一次侧固定件131配置在圆筒形状中被除去的形状的部分朝向Y轴正方向的方向。在行驶路径上，动力源130配置在应该使第一输送台车210的移载部212驱动的区间，在第一输送台车210通过该区间的期间，在移载来自外部的物品10，或者在向外部移载物品10的情况下被控制器300控制，使第一输送台车210的移载部212驱动。
移载用输送机214通过二次侧旋转件213，经由传送带215向交叉方向驱动。移载用输送机214例如是在Y轴方向被驱动的传送带，配置在第一输送台车210的上表面。换句话说，移载用输送机214构成第一输送台车210的物品10的载置面，并通过向Y轴方向被驱动，将来自第一输送台车210的Y轴方向的外侧的物品10移载到第一输送台车210的上表面(也就是移载用输送机214的上表面)，或者将放置于第一输送台车210的上表面的物品10从该上表面移载到第一输送台车210的Y轴方向的外侧。移载用输送机214并不限定于传送带，也可以是辊式输送机。
传送带215是将二次侧旋转件213的旋转轴与用于驱动移载用输送机214的旋转轴连接，并将来自二次侧旋转件213的旋转轴的旋转传递到用于驱动移载用输送机214的旋转轴的动力传递用的传送带。在从X轴方向观察的情况下，传送带215以环状的形状配置为沿着第一输送台车210具有的机架217以及支承部件219的位置。通过将传送带215架设于设置在机架217以及支承部件219的X轴方向的端面的多个带轮形成传送带215的环状的形状。
这样，传送带215以环状的形状配置为沿着第一输送台车210具有的机架217以及支承部件219的位置，所以能够减小由于传送带215的配置而产生的死区空间。另外，由于传送带215大致垂直地贯通机架217，所以能够减小用于贯通机架217的开口的大小。因此，能够抑制异物侵入机架217的内部。
此外，传送带215例如是橡胶传送带。传送带215并不限定于橡胶传送带，也可以是链条。
第二输送台车220具有二次侧可动件221、移载部222、成为基台的机架227、设置于机架227的行驶用的辊228、以及支承部件229。
二次侧可动件221是与二次侧可动件211相同的构成。
移载部222是与移载部212相同的构成。换句话说，移载部222具有的二次侧旋转件223、移载用输送机224以及传送带225分别是与二次侧旋转件213、移载用输送机214以及传送带215相同的构成。
另外，机架227、辊228以及支承部件229分别是与机架217、辊218以及支承部件229相同的构成。
图3是表示实施方式中的物品输送装置的功能构成的框图。
物品输送装置100具备控制器300、一次侧固定件组120、动力源130、位置传感器140、以及第一输送台车210。另外，位置传感器140与第一输送台车210的二次侧可动件211构成位置检测系统150。
此外，一次侧固定件组120、动力源130、位置传感器140以及第一输送台车210(第二输送台车220)由于使用图1以及图2进行了说明，所以省略说明。换句话说，这里，对控制器300进行说明。
控制器300控制由一次侧固定件组120以及第一输送台车210的二次侧可动件211构成的地面一次线性马达系统的动作。控制器300例如在分别使第一输送台车210以及第二输送台车220停止在移载区间A11的状态下，经由移载部212、222在与输送装置400之间移载物品。
另外，控制器300也可以通过控制一次侧固定件组120，从而使第一输送台车210以及第二输送台车220同步地行驶。
控制器300例如由执行规定的程序的处理器、以及存储规定的程序的存储器等构成。另外，控制器300也可以由专用电路构成。
[位置检测系统的构成]
接下来，对位置检测系统150的构成进行说明。
图4是表示实施方式的位置检测系统的构成的一个例子的示意图。
在图4示出二次侧可动件211与位置传感器140的关系。
二次侧可动件211由两列的磁铁列510、520构成。两列的磁铁列510、520分别由在行驶方向亦即X轴方向将排列图案作为一个周期且周期性地反复排列的多个磁铁511～514、521～524构成。磁铁列510将依次排列了四个磁铁511～514的排列图案作为一个周期，反复排列多个周期。磁铁列520也与磁铁列510相同，将依次排列了四个磁铁521～524的排列图案作为一个周期，反复排列多个周期。由此，在排列四个磁铁511～514的排列图案中，该排列图案的X轴方向上的宽度是一个周期的距离L1。两列的磁铁列510、520的排列图案例如是图4所示那样的哈尔巴赫排列。
另外，在两列的磁铁列510、520中，在X轴方向上的任意的位置，一方的磁铁列510的磁铁与另一方的磁铁列520的磁铁以具有不同的极性的面相互对置。例如，磁铁列510的磁铁511的N极的面与磁铁列520的磁铁521的S极的面在Z轴方向相互对置。另外，磁铁列510的磁铁513的S极的面与磁铁列520的磁铁523的N极的面在Z轴方向相互对置。这样，两列的磁铁列510、520在X轴方向的特定的位置，不同的极性的面彼此相互对置，所以如图4的空心箭头D1～D2所示，成为磁通线(或者磁力线)几乎笔直地从N极朝向S极延伸的状态。
这样通过以哈尔巴赫排列构成两列的磁铁列510、520，从而两列的磁铁列510、520之间的空间的Z轴方向的磁通密度例如成为图5所示的磁通密度波形的分布。
图5是表示两列的磁铁列之间的空间的X轴方向的磁通密度分布的磁通密度波形。
如图5所示，可知在两列的磁铁列510、520之间的空间，Z轴方向的磁通密度根据X轴方向上的位置而周期性地变化。磁通密度的一个周期与距离L1一致。这样，由于磁通密度的大小根据X轴方向的位置而不同，所以通过检测磁通密度能够检测后述的磁传感器600的X轴方向上的位置。此外，若仅在X轴方向上的一点检测磁通密度，则也存在在不同的两点的位置检测到相同的磁通密度的情况，所以例如磁传感器600只要在该磁通密度波形的远离1/4周期的两点检测磁通密度即可。由此，磁传感器600能够检测磁传感器600相对于两列的磁铁列510、520的X轴方向上的相对位置。
此外，也可以分别将磁传感器600的两个检测元件中的一方的检测元件的位置、和两列的磁铁列510、520的磁通密度分布的过零的位置作为基准来位置计算磁传感器600相对于两列的磁铁列510、520的在X轴方向上的相对位置。该相对位置例如是从上述磁通密度分布的过零的位置到上述一个检测元件的位置为止的距离。该相对位置也可以包含从上述磁通密度分布的过零的位置朝向上述一方的检测元件的位置的方向。此外，磁传感器600的基准位置并不限定于上述，例如也可以是从磁通密度分布的过零的位置偏移半周期相位的位置。另外，两列的磁铁列510、520的基准位置并不限定于上述，也可以将从两个检测元件远离规定的距离的位置作为基准位置。
通过将磁传感器600的两个检测元件中的一方的检测元件处于两列的磁铁列510、520的X轴方向上的各位置的情况下的检测结果亦即表示位置与检测结果的关系的关系信息预先存储于存储器，从而能够容易地根据检测结果计算磁传感器600相对于两列的磁铁列510、520的相对位置。
关系信息例如也可以是式1所示的下述的关系式。
位置＝(L1/2π)×θa(式1)
这里，L1表示排列图案的一个周期的长度，θa表示后述的平均电相角。
关系信息只要是表示位置与磁通密度的关系的信息即可，并不限定于上述关系式，例如也可以是表格、图表等，也可以是与预先通过校准得到的位置对应的检测结果。
位置传感器140配置在两列的磁铁列510、520之间，包含在X轴方向上相对于两列的磁铁列的相对的位置能够变化的磁传感器600。具体而言，位置传感器140具有第一检测元件601、第二检测元件602、第三检测元件603、以及第四检测元件604。各检测元件601～604是检测Z轴方向上的磁通密度的元件。各检测元件601～604例如由霍尔元件、线圈等构成。各检测元件601～604在由霍尔元件构成的情况下，配置在该霍尔元件的检测面与一方的磁铁列510对置的方向。各检测元件601～604在由线圈构成的情况下，配置在该线圈的轴与两列的磁铁列510、520垂直的方向。
第一检测元件601与第二检测元件602在X轴方向上，相互分离排列图案的1/4周期的距离L2。换句话说，第二检测元件602配置在从第一检测元件601向X轴正方向远离距离L2的位置。距离L2是排列图案的1/4周期的距离，所以是距离L1的1/4。
第三检测元件603配置在从第一检测元件601向X轴正方向远离排列图案的1/8周期的距离L3的位置。在本实施方式中，第三检测元件603配置在第一检测元件601以及第二检测元件602之间。距离L3是排列图案的1/8周期的距离，所以是距离L2的1/2。换句话说，第三检测元件603配置在配置第一检测元件601的位置、以及配置第二检测元件602的位置的正中间地点。
第四检测元件604配置在从第三检测元件603向X轴正方向远离排列图案的1/4周期的距离L4的位置。由此，距离L4与距离L2相等。另外，远离相等的距离的两组检测元件配置在偏移了该距离的1/2的位置，所以第一～第四检测元件601～604以规定的排列图案的1/8周期的间隔等间隔地配置。此外，配置的顺序是从X轴负方向侧开始为第一检测元件601、第三检测元件603、第二检测元件602、以及第四检测元件604的顺序。
位置传感器140是使用第一～第四检测元件601～604的检测结果来检测位置传感器140的相对于两列的磁铁列510、520的相对的位置的传感器。换句话说，在位置传感器140中，进行用于根据第一～第四检测元件601～604的检测结果，计算位置传感器140的相对于两列的磁铁列510、520的相对的位置的处理。使用图6，对用于执行在位置传感器140中进行的上述处理的构成进行说明。
图6是表示位置传感器的功能构成的一个例子的框图。
如图6所示，位置传感器140在功能上具有第一～第四检测元件601～604、和决定部141。决定部141基于作为磁传感器600的第一～第四检测元件601～604的检测值来决定该磁传感器600相对于两列的磁铁列510、520的X轴方向上的位置。
决定部141例如从第一检测元件601获取表示第一磁通密度的第一电压，从第二检测元件602获取表示第二磁通密度的第二电压。然后，决定部141通过求出获取到的第一电压以及第二电压之比，来计算第一比R1，并通过对计算出的第一比R1的反正切进行计算来计算第一电相角θ12。
另外，决定部141例如从第三检测元件603获取表示第三磁通密度的第三电压，并从第四检测元件604获取表示第四磁通密度的第四电压。然后，决定部141通过求出获取到的第三电压以及第四电压之比，计算第二比R2，并通过对计算出的第二比R2的反正切进行计算来计算第二电相角θ34。
接下来，决定部141对计算出的第一电相角θ12与第二电相角θ34的算术平均亦即平均电相角θa进行计算。然后，决定部141使用计算出的平均电相角θa、和表示平均电相角以及位置的关系的关系信息，将在上述关系信息中与计算出的平均电相角θa建立对应关系的位置决定为磁传感器600的位置。
决定部141也可以进行以规定的取样周期，反复上述的位置决定的处理，每当移动一个排列图案，则进行计数例如自加1的处理。由此，通过参照计数的数，即使在磁传感器600位于两列的磁铁列510、520的第二个以后的排列图案的情况下，也能够确定该位置是第几个排列图案中的位置。
此外，决定部141例如由执行规定的程序的处理器、以及存储规定的程序的存储器等构成。另外，决定部141也可以由专用电路构成。另外，也可以由控制器300具有决定部141的功能。
[位置检测系统的动作]
接下来，对位置检测系统的动作进行说明。
图7是表示位置检测系统的动作的一个例子的流程图。
在位置检测系统150中，第一～第四检测元件601～604检测第一～第四磁通密度(S1)。
接下来，决定部141使用第一～第四磁通密度，计算第一比R1以及第二比R2(S2)。
接下来，决定部141计算第一电相角θ12以及第二电相角θ34(S3)。
此外，第一比R1以及第二比R2的计算方法、以及第一电相角θ12以及第二电相角θ34的具体的计算方法如上述那样所以省略详细的说明。
然后，决定部141通过计算第一电相角θ12以及第二电相角θ34的算术平均来计算平均电相角θa(S4)。
最后，决定部141将关系信息中与平均电相角θa建立对应关系的位置决定为磁传感器600的位置，也就是位置传感器140的位置(S5)。由此，位置传感器140能够检测第一输送台车210相对于两列的磁铁列510、520的位置。
[效果等]
本实施方式的位置检测系统150检测磁传感器600相对于磁铁列的位置。位置检测系统150具备两列的磁铁列510、520、磁传感器600、以及决定部141。两列的磁铁列510、520由在作为行驶方向的X轴方向将规定的排列图案作为一个周期周期性地反复排列的多个磁铁构成。两列的磁铁列510、520在X轴方向上的特定的位置，一方的磁铁列510的磁铁与另一方的磁铁列520的磁铁以具有不同的极性的面相互对置。磁传感器600配置在两列的磁铁列510、520之间，配置为能够在X轴方向相对于两列的磁铁列510、520相对地移动。决定部141基于磁传感器600的检测值来决定磁传感器600相对于两列的磁铁列510、520的X轴方向上的位置。磁传感器600具有检测磁通密度的第一检测元件601、和第二检测元件602。第二检测元件602配置在从第一检测元件601向X轴方向远离规定的排列图案的1/4周期的距离L2的位置。决定部141通过计算由第一检测元件601检测出的第一磁通密度、以及由第二检测元件602检测出的第二磁通密度的第一比R1的反正切计算第一电相角θ12。接下来，决定部141使用计算出的第一电相角θ12，决定磁传感器600的位置。
这样，位置检测系统150使用通过第一检测元件601、以及配置在从第一检测元件601向X轴方向远离规定的排列图案的1/4周期的距离L2的位置的第二检测元件602检测出的第一磁通密度以及第二磁通密度来计算第一电相角θ12，并决定与计算出的第一电相角θ12对应的位置。因此，即使是利用了具有在特定的位置异极彼此对置的排列的两列的磁铁列510、520的位置检测系统150，也能够有效地检测该两列的磁铁列510、520之间的磁通密度的与X轴方向上的位置对应的变化。由此，磁传感器600能够根据通过第一检测元件601以及第二检测元件602检测出的两点的磁通密度的值，适当地检测磁传感器600的相对于两列的磁铁列510、520的X轴方向上的相对位置。
这里，图8是表示对图5的磁通密度波形进行高速傅立叶变换后的结果的图。
如图8所示，可知在通过两列的磁铁列510、520形成的磁场中，基波的三倍波以及五倍波的成分较大。由此，有在该磁场中，除了基波之外，还包含三倍波或者五倍波那样的周期误差，而导致检测误差这样的其它的课题。因此，发明者们为了降低周期误差如以下那样设置误差检测元件。
另外，在位置检测系统150中，磁传感器600还具有配置在从第一检测元件601或者第二检测元件602远离规定的排列图案的1/8周期的距离L3的位置的作为误差检测元件的第三检测元件603以及第四检测元件604。这样，位置检测系统150具有误差检测元件，所以能够降低使用第一检测元件601以及第二检测元件602的检测结果而求出的磁传感器600相对于两列的磁铁列510、520的X轴方向上的相对位置的误差。
具体而言，在位置检测系统150中，误差检测元件具有检测磁通密度的第三检测元件603以及第四检测元件604。第三检测元件603配置在第一检测元件601以及第二检测元件602之间，配置在从第一检测元件601向X轴方向远离规定的排列图案的1/8周期的距离L3的位置。第四检测元件604配置在从第三检测元件603向第二检测元件602侧远离规定的排列图案的1/4周期的距离L4的位置。决定部141还使用通过第三检测元件603检测出的第三磁通密度、以及通过上述第四检测元件检测出的第四磁通密度的第二比R2，计算第二电相角θ34。然后，决定部141通过求出第一电相角θ12与第二电相角θ34的算术平均，来计算平均电相角θa。决定部141使用计算出的平均电相角θa、和表示平均电相角以及位置的关系的关系信息，将在关系信息中与计算出的平均电相角建立对应关系的位置决定为磁传感器600的位置。
据此，在位置检测系统150中，使用通过设置第三检测元件603和第四检测元件604得到的第二电相角θ34，计算与第一电相角θ12的算术平均，并根据通过计算出的算术平均得到的平均电相角θa来决定磁传感器600的位置。
图9是表示使用各第一以及第二电相角计算出的位置的位置检测误差、和使用平均电相角计算出的位置的位置检测误差的图。位置检测误差是使用各电相角计算出的位置与位置传感器140的实际的位置的差分。
如图9所示，可知使用平均电相角计算出的位置的位置检测误差与使用各第一以及第二电相角计算出的位置的位置检测误差相比降低了误差。
这样，通过求出通过在分离了1/4周期的位置检测出的第一电相角θ12与第二电相角θ34的算术平均得到的平均电相角θa，从而能够消除三倍波以及五倍波的高次谐波成分。因此，能够降低两列的磁铁列510、520的磁场的周期误差，能够精度良好地决定磁传感器600的位置。
另外，在位置检测系统150中，两列的磁铁列510、520的规定的排列图案为哈尔巴赫排列。因此，能够使磁力线集中在两列的磁铁列510、520之间。
另外，也可以在位置检测系统150中，第一检测元件601以及第二检测元件602分别为霍尔元件，并配置在检测面与一方的磁铁列510对置的方向。该情况下，第一检测元件601以及第二检测元件602能够高效地检测Z轴方向的磁通密度。
另外，也可以在位置检测系统150中，第一检测元件601以及第二检测元件602分别为线圈，并配置在线圈的轴与两列的磁铁列510、520垂直的方向。该情况下，第一检测元件601以及第二检测元件602能够高效地Z轴方向的磁通密度。
另外，作为行驶系统的物品输送装置100具备位置检测系统150、通过将两列的磁铁列510、520作为可动件的线性马达进行驱动的作为行驶车的第一输送台车210、以及通过根据在位置检测系统150中检测到的磁传感器600的位置使线性马达驱动，来控制第一输送台车210的行驶的控制器300。
这样，能够在用于检测第一输送台车210的位置的位置检测系统150中使用作为用于使第一输送台车210行驶的线性马达的可动件使用的两列的磁铁列510、520。因此，能够使制造成本降低。另外，由于两个磁铁列510、520为哈尔巴赫排列，所以线性马达能够高效地得到基于电磁感应的驱动力。
[变形例]
在上述实施方式的位置检测系统150中，第一检测元件601与第二检测元件602在X轴正方向远离排列图案的1/4周期的距离L2，但并不限定于此。第一检测元件601与第二检测元件602在X轴方向只要相互远离排列图案的(2A+1)/4周期(上述A是0以上的整数)的距离即可，例如也可以远离排列图案的3/4周期的距离，也可以远离5/4周期的距离。
在上述实施方式的位置检测系统150中，第三检测元件603配置在从第一检测元件601向X轴正方向远离排列图案的1/8周期的距离L3的位置，但并不限定于此。第三检测元件603只要从第一检测元件601向X轴正方向远离排列图案的(4B+1)/8周期(上述B是0以上的整数)的距离即可，例如也可以远离排列图案的5/8周期的距离，也可以远离9/8周期的距离。
在上述实施方式的位置检测系统150中，第四检测元件604配置在从第三检测元件603向X轴正方向远离排列图案的1/4周期的距离L4的位置，但并不限定于此。第四检测元件604只要从第三检测元件603向X轴正方向远离排列图案的(2C+1)/4周期(上述C是0以上的整数)的距离即可，例如也可以远离排列图案的3/4周期的距离，也可以远离5/4周期的距离。
上述实施方式的位置检测系统150构成为具备第三检测元件603以及第四检测元件604作为误差检测元件，但也可以构成为不具备误差检测元件。
该情况下，决定部141使用计算出的第一电相角θ12、和表示第一电相角θ12以及位置的关系的关系信息，将在关系信息中与第一电相角θ12建立对应关系的位置决定为磁传感器600的位置。这样，即使在磁传感器600仅具有第一检测元件601以及第二检测元件602的构成中，也能够检测磁传感器600的位置。
上述实施方式的位置检测系统150使用了两个检测元件603、604作为误差检测元件，但也可以通过使用一个检测元件，来修正根据第一检测元件601以及第二检测元件602的检测结果计算出的第一电相角θ12。
另外，虽然在上述实施方式的位置检测系统150中，两列的磁铁列510、520的排列图案为哈尔巴赫排列，但并不限定于此。例如，也可以构成为两列的磁铁列中的一方的磁铁列排列为每一个磁铁或者每多个磁铁交互地反复N极和S极，另一方的磁铁列排列为在不同的磁极与一方的磁铁列对置。
图10是表示变形例的位置检测系统的构成的一个例子的示意图。
在位置检测系统150a中，二次侧可动件211a具有两列的磁铁列510a、520a。磁铁列510a将N极朝向磁铁列520a侧的磁铁511a、和S极朝向磁铁列520a侧的磁铁512a作为一个周期，并反复排列多个周期。同样地，磁铁列520a将S极朝向磁铁列510a侧的磁铁521a、和N极朝向磁铁列510a侧的磁铁522a作为一个周期，并反复排列多个周期。磁铁列510a的磁铁511a的N极的面与磁铁列520a的磁铁521a的S极的面在Z轴方向相互对置。这样，两列的磁铁列510a、520a在X轴方向的特定的位置，不同极性的面彼此相互对置，所以如图10的空心箭头D11、D12所示，成为磁通线(或者磁力线)几乎笔直地从N极朝向S极延伸的状态。
另外，虽然上述实施方式的物品输送装置100是地面一次线性马达系统，但也可以通过地面二次线性马达系统实现。即，也可以磁铁列510、520配置在固定件侧，磁传感器600配置在可动件侧。该情况下，磁铁列510、520是线性马达的固定件。
以上，基于实施方式对本发明的一个或者多个方式的物品输送装置进行了说明，但本发明并不限定于该实施方式。只要不脱离本发明的主旨，则对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形后的实施方式、组合不同的实施方式中的构成要素构建的方式也包含在本发明的一个或者多个方式的范围内。
本发明作为在具有在特定的位置异极彼此对置的排列的两列的磁铁列之间的位置配置磁传感器的情况下，能够适当地检测磁传感器相对于两列的磁铁列的位置的位置检测系统、行驶系统等有用。
附图标记说明
10…物品；100…物品输送装置；110…行驶导轨；120…一次侧固定件组；130…动力源；131…一次侧固定件；140…位置传感器；141…决定部；150、150a…位置检测系统；210…第一输送台车；211、211a、221…二次侧可动件；212、222…移载部；213、223…二次侧旋转件；214、224…移载用输送机；215、225…传送带；217、227…机架；218、228…辊；219、229…支承部件；220…第二输送台车；300…控制器；400…输送装置；510、510a、520、520a…磁铁列；511～514、511a、512a、521～524、521a、522a…磁铁；600…磁传感器；601…第一检测元件；602…第二检测元件；603…第三检测元件；604…第四检测元件。

Claims (9)

1.一种位置检测系统，检测磁传感器相对于磁铁列的位置，该位置检测系统具备：
两列磁铁列，其是由在检测方向上将排列图案作为一个周期并周期性地反复排列的多个磁铁构成的两列磁铁列，在上述检测方向上的特定的位置，一方的磁铁列的磁铁与另一方的磁铁列的磁铁以具有不同的极性的面相互对置；
磁传感器，配置在上述两列磁铁列之间，上述磁传感器在上述检测方向上相对于上述两列磁铁列的相对的位置能够变化；以及
决定部，基于上述磁传感器的检测值来决定上述磁传感器相对于上述两列磁铁列的上述检测方向上的位置，
上述磁传感器具有检测磁通密度的第一检测元件、和检测磁通密度的第二检测元件，该第二检测元件配置在从上述第一检测元件向上述检测方向远离上述排列图案的(2A+1)/4周期的距离的位置，上述A是0以上的整数，
上述决定部通过计算由上述第一检测元件检测的第一磁通密度、以及由上述第二检测元件检测的第二磁通密度之比亦即第一比的反正切来计算第一电相角，并使用计算出的上述第一电相角，决定上述磁传感器的位置。
2.根据权利要求1所述的位置检测系统，其中，
上述决定部使用计算出的上述第一电相角、和表示第一电相角以及相对于上述两列磁铁列的上述检测方向上的位置的关系的第一关系信息，将在上述第一关系信息中与上述第一电相角建立对应关系的位置决定为上述磁传感器的位置。
3.根据权利要求1所述的位置检测系统，其中，
上述磁传感器具有：
第三检测元件，其是检测磁通密度的第三检测元件，该第三检测元件配置在从上述第一检测元件向上述检测方向远离上述排列图案的(4B+1)/8周期的距离的位置，上述B是0以上的整数；以及
第四检测元件，其是检测磁通密度的第四检测元件，该第四检测元件配置在从上述第三检测元件向上述检测方向远离上述排列图案的(2C+1)/4周期的距离的位置，上述C是0以上的整数，
上述决定部还进行以下处理：
(1)通过计算由上述第三检测元件检测的第三磁通密度、以及由上述第四检测元件检测的第四磁通密度之比亦即第二比的反正切来计算第二电相角；
(2)计算上述第一电相角与上述第二电相角的算术平均亦即平均电相角；以及
(3)使用计算出的上述平均电相角、和表示平均电相角以及相对于上述两列磁铁列的上述检测方向上的位置的关系的第二关系信息，将在上述第二关系信息中与上述平均电相角建立对应关系的位置决定为上述磁传感器的位置。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的位置检测系统，其中，
上述两列磁铁列的上述排列图案是哈尔巴赫排列。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的位置检测系统，其中，
上述第一检测元件以及上述第二检测元件分别是霍尔元件，并在检测面与上述一方的磁铁列对置的方向上配置。
6.根据权利要求4所述的位置检测系统，其中，
上述第一检测元件以及上述第二检测元件分别是霍尔元件，并在检测面与上述一方的磁铁列对置的方向上配置。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的位置检测系统，其中，
上述第一检测元件以及上述第二检测元件分别为线圈，并在上述线圈的轴与上述两列磁铁列垂直的方向上配置。
8.根据权利要求4所述的位置检测系统，其中，
上述第一检测元件以及上述第二检测元件分别为线圈，并在上述线圈的轴与上述两列磁铁列垂直的方向上配置。
9.一种行驶系统，具备：
权利要求1～8中任意一项所述的位置检测系统；
行驶车，被线性马达驱动，上述线性马达以上述两列磁铁列作为固定件或者可动件；以及
控制器，通过根据在上述位置检测系统中检测出的上述磁传感器的位置使上述线性马达驱动，从而控制上述行驶车的行驶。
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