DE112014004187B4

DE112014004187B4 - Regelvorrichtung und Regelverfahren für einen Linearmotor

Info

Publication number: DE112014004187B4
Application number: DE112014004187.4T
Authority: DE
Inventors: Yuki Nomura; Takashi Natori; Hideya Nakayama
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: JP2015057030A; US20160226417A1; TW201526520A; US9509245B2; WO2015037423A1; CN105531919A; TWI625927B; CN105531919B; JP5820446B2; DE112014004187T5

Abstract

Regelvorrichtung für Linearmotor, die einen Linearmotor regelt, wobei die Regelvorrichtung aufweist:eine Abschnittschätzeinheit, die auf Grundlage einer Bewegungsrichtung eines Läufers durch eine Mehrzahl von impulsförmigen Bestromungen schätzt, welcher einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen von Magnetpolpositionen von 0 ° bis 360 ° erzielt werden, eine aktuelle Magnetpolposition des Linearmotors beinhaltet;eine Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit, die eine impulsförmige Bestromung durchführt, während sie die geschätzte Magnetpolposition um einen ersten vorgegebenen Änderungsbetrag von einem beliebigen eines Mindestwertes und eines Höchstwertes des Abschnitts, der durch die Abschnittschätzeinheit geschätzt worden ist, in den anderen ändert und die geschätzte Magnetpolposition der aktuellen Magnetpolposition auf Grundlage der Bewegung des Läufers, wenn die impulsförmige Bestromung durchgeführt wird, annähert; undeine Magnetpolpositions-Erkennungseinheit, die eine Gleichstromerregung durchführt, während sie die geschätzte Magnetpolposition, die durch die Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit angenähert worden ist, um einen zweiten Änderungsbetrag ändert, der kleiner als der erste Änderungsbetrag ist, jedes Mal, wenn die geschätzte Magnetpolposition geändert wird, einen Bewegungsbetrag des Läufers erfasst und ermittelt, dass die geschätzte Magnetpolposition mit der aktuellen Magnetpolposition übereinstimmt, wenn der erfasste Bewegungsbetrag mit einem Bewegungsbetrag übereinstimmt, der dem zweiten Änderungsbetrag entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren für einen Linearmotor.
Hintergrund der Technik
Wenn ein Linearmotor nicht entsprechend einer relativen Positionsbeziehung (Magnetpolposition) zwischen einer Mehrzahl von Spulen bestromt wird, die in einem beliebigen von einem Läufer und einem Stator bereitgestellt werden, und einem Antriebsmagneten, der in dem anderen von dem Läufer und dem Stator bereitgestellt wird, kann ein Schub entsprechend einer Schubkonstanten des Linearmotors nicht erzeugt werden.
Wenn der Linearmotor anlaufen gelassen wird, ist es daher erforderlich, eine Position des Läufers relativ zu dem Stator zu erkennen. Wenn der Linearmotor anlaufen gelassen wird, wird zum Beispiel ein Strom, der einer vorgegebenen Magnetpolposition entspricht, über einen bestimmten Zeitraum an den Linearmotor angelegt, und der Läufer wird zu der Magnetpolposition gezogen (Gleichstromerregung) (Patentliteratur 1).
Aus der DE 600 33 605 T2 ist ein Verfahren zur Detektion einer Rotorposition eines Synchronmotors bekannt. Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt ein Strompuls generiert und aus der Richtung der Rotation des Rotors bestimmt, ob die magnetische Position im Bereich zwischen 0° und 180° oder 180° und 360° liegt. Danach wird in weiteren Schritten durch Applizieren von weiteren Impulsen bestimmt in welchem Bereich die Polposition liegt. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der DE 10 2010 038 844 A1 bekannt. Auch aus der DE 10 2004 055 042 A1 ist ein Verfahren bekannt mit der die Position eines magnetischen Pols eines Rotors bestimmt wird. Aus der WO 2007/114 058 A1 , JP 2013-115 878 A und DE 11 2006 002 501 T5 sind Linearmotoren bekannt.
Stand der Technik
Patentliteratur
[Patentliteratur 1] Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP H05-15 179 A
Übersicht über die Erfindung
Technisches Problem
Wenn sich ein Läufer an einer Magnetpolposition befindet, die im Hinblick auf einen vorgegebenen elektrischen Winkel um 180 ° verschoben ist, kann eine Schubkraft zum Ziehen des Läufers selbst dann nicht erzeugt werden, wenn ein Strom, der der Magnetpolposition entspricht, an einen Linearmotor angelegt wird, und es ist unwahrscheinlich, dass der Läufer zu der Magnetpolposition gezogen wird.
Wenn eine äußere Kraft auf den Läufer einwirkt, ist es darüber hinaus unwahrscheinlich, dass der Läufer zu der Magnetpolposition gezogen wird, selbst wenn der Strom, der der Magnetpolposition entspricht, an den Linearmotor angelegt wird. In einem solchen Fall ist es unwahrscheinlich, dass die Magnetpolposition erkannt wird, und es ist unwahrscheinlich, dass eine Regelung einer Erzeugung eines vorgegebenen Schubes oder eines Bewegens des Läufers an eine vorgegebene Position exakt durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren für einen Linearmotor bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Exaktheit der Erkennung einer Magnetpolposition zu verbessern.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Regelvorrichtung, die einen Linearmotor regelt, eine Abschnittschätzeinheit, die auf Grundlage einer Bewegungsrichtung eines Läufers durch eine Mehrzahl von impulsförmigen Bestromungen schätzt, welcher einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen von Magnetpolpositionen von 0 ° bis 360 ° erzielt werden, eine aktuelle Magnetpolposition des Linearmotors beinhaltet; eine Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit, die eine impulsförmige Bestromung durchführt, während sie die geschätzte Magnetpolposition um einen ersten vorgegebenen Änderungsbetrag von einem beliebigen eines Mindestwertes und eines Höchstwertes des Abschnitts, der durch die Abschnittschätzeinheit geschätzt worden ist, in den anderen ändert und die geschätzte Magnetpolposition der aktuellen Magnetpolposition auf Grundlage der Bewegung des Läufers, wenn die impulsförmige Bestromung durchgeführt wird, annähert; und eine Magnetpolpositions-Erkennungseinheit, die eine Gleichstromerregung durchführt, während sie die geschätzte Magnetpolposition, die durch die Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit angenähert worden ist, um einen zweiten Änderungsbetrag ändert, der kleiner als der erste Änderungsbetrag ist, jedes Mal, wenn die geschätzte Magnetpolposition geändert wird, einen Bewegungsbetrag des Läufers erfasst und ermittelt, dass die geschätzte Magnetpolposition mit der aktuellen Magnetpolposition übereinstimmt, wenn der erfasste Bewegungsbetrag mit einem Bewegungsbetrag übereinstimmt, der dem zweiten Änderungsbetrag entspricht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermittelt in einer Regelvorrichtung für einen Linearmotor gemäß dem ersten Aspekt die Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit, dass die Verfeinerung zum Annähern der geschätzten Magnetpolposition an die aktuelle Magnetpolposition abgeschlossen ist, wenn eine Bewegungsrichtung des Läufers zwischen zwei aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen unterschiedlich ist oder wenn der Läufer bei einer der impulsförmigen Bestromungen bewegt wird und bei der anderen impulsförmigen Bestromung nicht bewegt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung schaltet bei der Regelvorrichtung für einen Linearmotor gemäß dem zweiten Aspekt, wenn die Bewegungsrichtung des Läufers zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen unterschiedlich ist und wenn der Läufer bei einer aktuellen impulsförmigen Bestromung zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen nicht bewegt wird, der Läufer bei einer vorherigen impulsförmigen Bestromung bewegt wird und der Läufer nach der vorherigen impulsförmigen Bestromung umgekehrt bewegt wird, und wenn der Läufer bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen bewegt wird und der Läufer bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung nicht bewegt wird und wenn der Läufer bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen nicht bewegt wird, der Läufer bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung bewegt wird und der Läufer nach der vorherigen impulsförmigen Bestromung nicht umgekehrt bewegt wird, die Magnetpolpositions-Erkennungseinheit zwischen einem Durchführen der Gleichstromerregung, während sie die geschätzte Magnetpolposition um den zweiten Änderungsbetrag erhöht, und einem Durchführen der Gleichstromerregung, während sie die geschätzte Magnetpolposition um den zweiten Änderungsbetrag verringert, um.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Regelverfahren, das durch eine Regelvorrichtung durchgeführt wird, die einen Linearmotor regelt, einen Schritt eines Abschnittschätzens zum Schätzen auf Grundlage einer Bewegungsrichtung eines Läufers durch eine Mehrzahl von impulsförmigen Bestromungen, welcher einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen von Magnetpolpositionen von 0 ° bis 360 ° erzielt werden, eine aktuelle Magnetpolposition des Linearmotors beinhaltet; einen Schritt eines Verfeinerns einer Magnetpolposition zum Durchführen einer impulsförmigen Bestromung bei einem gleichzeitigen Ändern der geschätzten Magnetpolposition um einen ersten vorgegebenen Änderungsbetrag von einem beliebigen eines Mindestwertes und eines Höchstwertes des Abschnitts, der in dem Schritt des Abschnittschätzens geschätzt worden ist, in den anderen und Annähern der geschätzten Magnetpolposition an die aktuelle Magnetpolposition auf Grundlage der Bewegung des Läufers, wenn die impulsförmige Bestromung durchgeführt wird; und einen Schritt eines Erkennens einer Magnetpolposition zum Durchführen einer Gleichstromerregung bei einem gleichzeitigen Ändern der geschätzten Magnetpolposition, die in dem Schritt des Verfeinerns der Magnetpolposition angenähert worden ist, um einen zweiten Änderungsbetrag, der kleiner als der erste Änderungsbetrag ist, Erfassen eines Bewegungsbetrags des Läufers jedes Mal, wenn die geschätzte Magnetpolposition geändert wird, und Ermitteln, dass die geschätzte Magnetpolposition mit der aktuellen Magnetpolposition übereinstimmt, wenn der erfasste Bewegungsbetrag mit einem Bewegungsbetrag übereinstimmt, der dem zweiten Änderungsbetrag entspricht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Regelvorrichtung und dem Regelverfahren für einen Linearmotor, die oben beschrieben worden sind, ist es möglich, eine Exaktheit einer Erkennung der Magnetpolposition zu verbessern, da ein Bereich, in dem die aktuelle Magnetpolposition des Linearmotors besteht, mithilfe der impulsförmigen Bestromung mit einem unterdrückten Bewegungsbetrag des Läufers verfeinert wird, eine Gleichstromerregung durchgeführt wird, während die verfeinerte geschätzte Magnetpolposition um den zweiten Änderungsbetrag geändert wird, und ermittelt wird, dass die geschätzte Magnetpolposition mit der aktuellen Magnetpolposition des Linearmotors übereinstimmt, wenn der Bewegungsbetrag des Läufers, der jedes Mal erfasst wird, wenn die geschätzte Magnetpolposition geändert wird, mit dem Bewegungsbetrag des zweiten Änderungsbetrags übereinstimmt.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild, das eine Regelvorrichtung 10 für einen Linearmotor 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Schaubild, das ein Ersatzschaltbild eines Dauermagnet-Synchronmotors in einem d-q-Koordinatensystem veranschaulicht.
3 ist ein erster Ablaufplan eines Prozesses zum Einstellen einer Magnetpol-Ausgangsposition, der durch die Regelvorrichtung 10 in der Ausführungsform durchgeführt wird.
4 ist ein zweiter Ablaufplan des Prozesses zum Einstellen einer Magnetpol-Ausgangsposition, der durch die Regelvorrichtung 10 in der Ausführungsform durchgeführt wird.
5 ist ein dritter Ablaufplan des Prozesses zum Einstellen einer Magnetpol-Ausgangsposition, der durch die Regelvorrichtung 10 in der Ausführungsform durchgeführt wird.
6 ist ein vierter Ablaufplan des Prozesses zum Einstellen einer Magnetpol-Ausgangsposition, der durch die Regelvorrichtung 10 in der Ausführungsform durchgeführt wird.
7 ist ein Ablaufplan einer Unterroutine für einen Motorbetrieb, die durch die Regelvorrichtung 10 in der Ausführungsform durchgeführt wird.
8A ist ein Schaubild, das ein Montagebeispiel 1 für den Linearmotor 21 veranschaulicht, bei dem es sich um ein Einstellsoll einer Magnetpol-Ausgangsposition handelt.
8B ist ein Schaubild, das das Montagebeispiel 1 für den Linearmotor 21 veranschaulicht, bei dem es sich um das Einstellsoll der Magnetpol-Ausgangsposition handelt.
8C ist ein Schaubild, das das Montagebeispiel 1 für den Linearmotor 21 veranschaulicht, bei dem es sich um das Einstellsoll der Magnetpol-Ausgangsposition handelt.
9A ist ein Schaubild, das ein Montagebeispiel 2 für den Linearmotor 21 veranschaulicht, bei dem es sich um ein Einstellsoll der Magnetpol-Ausgangsposition handelt.
9B ist ein Schaubild, das das Montagebeispiel 2 für den Linearmotor 21 veranschaulicht, bei dem es sich um das Einstellsoll der Magnetpol-Ausgangsposition handelt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren für einen Linearmotor in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Regelvorrichtung 10 für einen Linearmotor 21 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Die Regelvorrichtung 10 lässt einen Ankerdrehstrom so zu Spulen von Phasen U, V und W fließen, die in dem Linearmotor 21 beinhaltet sind, dass ein Wanderfeld erzeugt wird, das linear wandert, und ein Läufer des Linearmotors 21 relativ zu einem Stator bewegt wird.
Bei einem Dauermagnet-Synchronlinearmotor vom beweglichen Spulentyp, bei dem ein Feld linear wandert, wird ein d-Achsen- und ein q-Achsen-Ankerstrom ähnlich wie bei einem Synchronmotor vom Drehfeldtyp, bei dem sich ein Feld dreht, mithilfe eines d-q-Koordinatensystems drehender Koordinaten geregelt. Bei einer Umwandlung in ein kartesisches Koordinatensystem, bei dem sich ein feststehender Abschnitt (ein Stator) und ein drehender Abschnitt (ein Läufer) eines Motors zusammen drehen, handelt es sich um eine d-q-Umwandlung, und ein Koordinatensystem davon ist ein d-q-Koordinatensystem. Bei der q-Achse handelt es sich um eine Phasenverschiebung, die um π/2 relativ zu der d-Achse vorgeschoben worden ist. Bei einem Dauermagnet-Synchronmotor verläuft die d-Achse im Allgemeinen in einer Richtung eines Magnetflusses, der durch ein Magnetfeld erzeugt wird, und bei einem Dauermagnet-Synchronmotor von Drehfeldtyp handelt es sich bei den d-q-Koordinaten um drehende Koordinaten.
2 ist ein Schaubild, das ein Ersatzschaltbild des Dauermagnet-Synchronmotors in einem d-q-Koordinatensystem veranschaulicht. In 2 ist v_d eine d-Achsen-Ankerspannung, und v_q ist eine q-Achsen-Ankerspannung. i_d ist ein d-Achsen-Ankerstrom, und i_q ist ein q-Achsen-Ankerstrom. ϕ_f ist eine Anzahl von Flussverkettungen einer Ankerwicklung, R ist ein Ankerwicklungswiderstand, und L ist eine Selbstinduktivität der Ankerwicklung. Wenn der q-Achsen-Ankerstrom verwendet wird, wird ein Schub T des Dauermagnet-Synchronmotors mithilfe der folgenden Gleichung ausgedrückt. $T = p ϕ_{f} \cdot i_{q}$
Bei dem Dauermagnet-Synchronmotor kann der Schub durch Regeln des q-Achsen-Ankerstroms i_q geregelt werden, da die Anzahl der Flussverkettungen der Ankerwicklung ϕ_f nicht verändert wird. Hier wird der d-Achsen-Ankerstrom i_d im Allgemeinen so geregelt, dass er im Hinblick auf einen Motorwirkungsgrad 0 beträgt. Um die Ströme i_d und i_q auf diese Weise zu regeln, ist es erforderlich, die d-Achsen-Ankerspannung v_d und die q-Achsen-Ankerspannung v_q zu regeln. Des Weiteren ist es erforderlich, Positionen der d-Achse und der q-Achse zu erkennen. Wenn eine Differenz zwischen tatsächlichen d-q-Koordinaten bei dem Linearmotor 21 und d^-q^-Koordinaten (einem wahren Wert) besteht, die in der Regelvorrichtung 10 erkannt worden sind, tritt in diesem Fall ein Fehler bei der Regelung des Linearmotors 21 auf, und dementsprechend ist es erforderlich, die d^-p^-Koordinaten exakt zu erfassen.
Unter Bezugnahme zurück auf 1 wird eine Gestaltung der Regelvorrichtung 10 beschrieben. Die Regelvorrichtung 10 beinhaltet einen Phasenrechner 101, einen Geschwindigkeitsrechner 102, einen Positionsrechner 103, einen Positionsregler 104, einen Geschwindigkeitsregler 105, einen Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106, einen d-Achsen-Stromregler 107, einen q-Achsen-Stromregler 108, einen Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109, einen Stromrichter 110, einen Stromwandler 111 und eine Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112.
Ein Bewegungsbetrag des Läufers des Linearmotors 21 wird von einer Codiereinrichtung 22, die an dem Linearmotor 21 angebracht ist, in den Phasenrechner 101 eingegeben. Wenn ein Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition durchgeführt wird, berechnet der Phasenrechner 101 eine Magnetpolposition θ_re (eine Position der d-Achse und eines elektrischen Winkels) des Linearmotors 21 auf Grundlage der Magnetpol-Ausgangsposition und des Bewegungsbetrags, der von der Codiereinrichtung 22 eingegeben worden ist. Der Phasenrechner 101 gibt die berechnete Magnetpolposition in den Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 und den Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 ein.
Der Bewegungsbetrag des Läufers des Linearmotors 21 wird von der Codiereinrichtung 22 in den Geschwindigkeitsrechner 102 eingegeben. Der Geschwindigkeitsrechner 102 berechnet eine Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers auf Grundlage des Bewegungsbetrags des Läufers, der eingegeben worden ist, nachdem das Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition durchgeführt worden ist. Der Geschwindigkeitsrechner 102 gibt eine berechnete Bewegungsgeschwindigkeit ω_rm in den Geschwindigkeitsregler 105 ein.
Der Bewegungsbetrag des Läufers des Linearmotors 21 wird von der Codiereinrichtung 22 in den Positionsrechner 103 eingegeben. Der Positionsrechner 103 berechnet eine Position des Läufers auf Grundlage des Bewegungsbetrags des Läufers, der eingegeben worden ist, nachdem das Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition durchgeführt worden ist. Der Positionsrechner 103 gibt eine berechnete Position θ_rm des Läufers in den Positionsregler 104 ein.
Ein Positionssollwert θ^* _rm von einer (nicht veranschaulichten) übergeordneten Regelvorrichtung und die Position θ_rm des Läufers von dem Positionsrechner 103 werden in den Positionsregler 104 eingegeben. Der Positionsregler 104 berechnet einen Geschwindigkeitssollwert ω^* _rm auf Grundlage einer Abweichung zwischen dem eingegebenen Positionssollwert θ^* _rm und der eingegebenen Position θ_rm. Der Positionsregler 104 gibt den berechneten Geschwindigkeitssollwert ω^* _rm in den Geschwindigkeitsregler 105 ein.
Der Geschwindigkeitssollwert ω^* _rm von dem Positionsregler 104 und die Bewegungsgeschwindigkeit ω_rm von dem Geschwindigkeitsrechner 102 werden in den Geschwindigkeitsregler 105 eingegeben. Der Geschwindigkeitsregler 105 berechnet einen q-Achsen-Stromsollwert i^* _q auf Grundlage einer Abweichung zwischen dem eingegebenen Geschwindigkeitssollwert ω^* _rm und der eingegebenen Bewegungsgeschwindigkeit ω_rm. Der Geschwindigkeitsregler 105 gibt den berechneten q-Achsen-Stromsollwert i*_q in den q-Achsen-Stromregler 108 ein.
3-Phasen-Rückkopplungsstromwerte i_u und i_v, die von dem Stromwandler 111 eingegeben worden sind, und ein 3-Phasen-Rückkopplungsstromwert i_w, der aus den Stromwerten i_u und i_v berechnet worden ist, werden in den Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 eingegeben. Des Weiteren wird ein elektrischer Winkel (eine Magnetpolposition) θ_re, der durch den Phasenrechner 101 berechnet worden ist, in den Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 eingegeben. Der Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 berechnet einen d-Achsenstrom i_d und einen q-Achsenstrom i_q aus den 3-Phasen-Rückkopplungsstromwerten i_u, i_v, und i_w auf Grundlage des elektrischen Winkels θ_re. Der Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 gibt den berechneten d-Achsenstrom i_d in den d-Achsen-Stromregler 107 ein. Der Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 gibt den berechneten q-Achsenstrom i_q in den q-Achsen-Stromregler 108 ein.
Der d-Achsen-Stromregler 107 berechnet einen d-Achsen-Spannungssollwert v^* _d auf Grundlage einer Abweichung zwischen dem d-Achsenstrom i_d, der von dem Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 eingegeben worden ist, und einem d-Achsen-Stromsollwert i^* _d.
Der d-Achsen-Stromregler 107 gibt den berechneten d-Achsen-Spannungssollwert V^* _d in den Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 ein.
Der q-Achsen-Stromregler 108 berechnet einen q-Achsen-Spannungssollwert v^* _q auf Grundlage einer Abweichung zwischen dem q-Achsenstrom i_q, der von dem Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 eingegeben worden ist, und dem q-Achsen-Stromsollwert i^* _q, der von dem Geschwindigkeitsregler 105 eingegeben worden ist. Der q-Achsen-Stromregler 108 gibt den berechneten q-Achsen-Spannungssollwert V^* _q in den Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 ein.
Der d-Achsen-Spannungssollwert V^* _d von dem d-Achsen-Stromregler 107, der q-Achsen-Spannungssollwert V^* _q von dem q-Achsen-Stromregler 108 und der elektrische Winkel θ_re von dem Phasenrechner 101 werden in den Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 eingegeben. Der Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 berechnet 3-Phasen-Spannungssollwerte V^* _u, V^* _v und V^* _w auf Grundlage des elektrischen Winkels θ_re aus dem d-Achsen-Spannungssollwert V^* _d und dem q-Achsen-Spannungssollwert V^* _q. Der Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 gibt die berechneten 3-Phasen-Spannungssollwerte V^* _u, V^* _v und V^* _w in den Stromrichter 110 ein.
Der Stromrichter 110 wandelt eine Versorgungsspannung, die von einer externen Spannungsversorgung geliefert wird, auf Grundlage der 3-Phasen-Spannungssollwerte V^* _u, V^* _v und V^* _w, die von dem Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 eingegeben worden sind, um und legt die Versorgungsspannung an die jeweiligen Spulen der Phasen U, V und W an. Dementsprechend wird ein Strom, der durch den Linearmotor 21 fließt, so geregelt, dass eine Regelung des Linearmotors 21 durchgeführt wird.
Der Stromwandler 111 misst Ströme, die durch die Spulen der Phasen U und V des Linearmotors 21 fließen, und gibt ein Ergebnis der Messung an den Vektordreher und 3-Phasen-2-Phasen-Wandler 106 aus.
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 stellt einen q^-Achsenstrom auf 0 und einen d^-Achsenstrom auf i_d ein, um einen Schub zu erzeugen und den Linearmotor 21 zu betreiben. Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 erkennt eine Magnetpolposition und stellt die Magnetpol-Ausgangsposition auf Grundlage eines Betriebs des Linearmotors 21 ein, der durch die Codiereinrichtung 22 bezogen worden ist. Wenn die Magnetpol-Ausgangsposition eingestellt wird, sind der Positionsregler 104 und der Geschwindigkeitsregler 105 nicht in Betrieb.
Ein Prozess zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition in der Regelvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben. 3 bis 6 sind Ablaufpläne des Prozesses zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition in der Regelvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform. Wenn in der Regelvorrichtung 10 eine Stromzufuhr beginnt oder ein Befehl von der übergeordneten Regelvorrichtung empfangen wird und ein Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition beginnt, stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 eine d^-Achsen-Magnetpolposition (einen elektrischen Winkel θ_re oder eine geschätzte Magnetpolposition) auf 180 ° ein (Schritt S101) und führt eine Unterroutine für den Motorbetrieb durch (Schritt S102). Beim Einstellen der d^-Achsen-Magnetpolposition stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 einen Stromwert, der das (1/n)-Fache eines Nennstroms beträgt, als Ausgangswert eines Erregungsstromwertes ein, bei dem es sich um einen Ausgangswert eines fließenden Stroms in der Unterroutine für den Motorbetrieb handelt. n beträgt zum Beispiel 8, und der Ausgangswert des Erregungsstromwertes wird auf einen Stromwert von 1/8 des Nennstroms eingestellt. Des Weiteren kann n im Voraus zum Beispiel auf Grundlage einer Zeitspanne ermittelt werden, bis der Läufer beginnt, durch den Schub bewegt zu werden, der in dem Linearmotor 21 erzeugt wird.
Hierin werden Prozesse in einer Unterroutine für den Motorbetrieb beschrieben. 7 ist ein Ablaufplan einer Unterroutine für den Motorbetrieb, die durch die Regelvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Wenn die Unterroutine für den Motorbetrieb beginnt, regelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 den Vektordreher und 2-Phasen-3-Phasen-Wandler 109 so, dass während einer vorgegebenen kurzen Zeitspanne Spannungen von Phasen U, V und W entsprechend der d^-Achsen-Magnetpolposition an die jeweiligen Spulen der Phasen U, V und W des Linearmotors 21 angelegt werden und eine impulsförmige Bestromung des Linearmotors 21 durchgeführt wird (Schritt S201). Für die kurze Zeitspanne wird eine Mindestzeitspanne von einem Versuch, einen Strom durch jede Spule flie-ßen zu lassen, bis zu einem tatsächlichen Fließen eines Stroms durch die Spule und einer Erzeugung des Schubs eingestellt. Die kurze Zeitspanne wird zum Beispiel auf 10 Millisekunden eingestellt.
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt aufgrund des Bewegungsbetrags des Läufers, der durch die Codiereinrichtung 22 erkannt worden ist, ob der Läufer durch die Bestromung in Schritt S201 bewegt worden ist (Schritt S202). Wenn der Läufer bewegt worden ist (Schritt S202: Ja), endet die Unterroutine für den Motorbetrieb, und der Prozess kehrt zu dem nächsten Schritt des Schritts zurück, in dem die Unterroutine für den Motorbetrieb aufgerufen (ausgeführt) wird.
Wenn der Läufer durch die Bestromung in Schritt S201 nicht bewegt worden ist (Schritt S202: Nein), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 des Weiteren, ob ein aktueller Erregungsstromwert gleich wie oder mehr als doppelt so hoch wie der Nennstrom ist (Schritt S203). Wenn der Erregungsstromwert gleich wie oder mehr als doppelt so hoch wie der Nennstrom ist (Schritt S203: Ja), beendet der Prozess die Unterroutine für den Motorbetrieb und kehrt zu dem nächsten Schritt eines Schritts zurück, in dem die Unterroutine für den Motorbetrieb aufgerufen (ausgeführt) wird.
Wenn der aktuelle Erregungsstromwert nicht gleich wie oder mehr als doppelt so hoch wie der Nennstrom ist (Schritt S203: Nein), ändert die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 den Erregungsstromwert auf das Doppelte des aktuellen Erregungsstromwerts (Schritt S204), führt den Prozess zu Schritt S201 zurück und führt wiederholt den Prozess der Schritte S201 bis S204 durch.
In der Unterroutine für den Motorbetrieb werden die jeweiligen Spannungen der Phasen U, V und W, die der eingestellten d^-Achsen-Magnetpolposition entsprechen, an die Spulen der Phasen U, V und W angelegt, und Bestromungen mithilfe des 1/n-Fachen, des 2/n-Fachen, ..., 2-Fachen des Nennstroms werden in dieser Reihenfolge durchgeführt, bis der Läufer bewegt wird.
In 3 wird die Beschreibung des Prozesses des Einstellens der Magnetpol-Ausgangsposition fortgesetzt.
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt, ob es sich bei einer Richtung, in der der Linearmotor 21 durch die Unterroutine für den Motorbetrieb (Schritt S102) betrieben worden ist, das heißt, bei einer Richtung, in der der Läufer bewegt worden ist, um eine vorgegebene Richtung (eine positive Richtung) handelt (Schritt S103). Die vorgegebene Richtung ist zum Beispiel eine Richtung, in der die Magnetpolposition (der elektrische Winkel) zunimmt.
Wenn die Richtung, in der der Linearmotor 21 in Schritt S102 betrieben worden ist, die positive Richtung ist (Schritt S103: Ja), stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition auf 90 ° ein und stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S104). Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 führt eine Unterroutine für den Motorbetrieb aus (Schritt S105). Die in Schritt S105 ausgeführte Unterroutine für den Motorbetrieb und eine Unterroutine für einen Motorbetrieb in der folgenden Beschreibung sind mit der oben beschriebenen Unterroutine für den Motorbetrieb identisch, die unter Bezugnahme auf 7 beschrieben worden ist.
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt, ob es sich bei der Richtung, in der der Linearmotor 21 durch die Unterroutine für den Motorbetrieb (Schritt S105) betrieben worden ist, um die positive Richtung handelt (Schritt S106).
Wenn die Richtung, in der der Linearmotor 21 betrieben worden ist, die positive Richtung in der Ermittlung von Schritt S106 ist (Schritt S106: Ja), stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition auf 0° ein und stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S107), und der Prozess geht zu Schritt S151 über (4).
Wenn demgegenüber die Richtung, in der der Linearmotor 21 betrieben worden ist, nicht die positive Richtung in der Ermittlung von Schritt S106 ist (Schritt S106: Nein), stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition auf 90° ein und stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S108), und der Prozess geht zu Schritt S151 über (4).
Wenn die Richtung, in der der Linearmotor 21 in Schritt S102 betrieben worden ist, nicht die positive Richtung ist (Schritt S103: Nein), stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition auf 270 ° ein und stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S109). Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 führt die Unterroutine für den Motorbetrieb aus (Schritt S110).
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt, ob es sich bei der Richtung, in der der Linearmotor 21 durch die Unterroutine für den Motorbetrieb (Schritt S110) betrieben worden ist, um die positive Richtung handelt (Schritt S111).
Wenn die Richtung, in der der Linearmotor 21 betrieben worden ist, die positive Richtung in der Ermittlung von Schritt S110 ist (Schritt S111: Ja), stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition auf 180° ein und stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S112), und der Prozess geht zu Schritt S151 über (4).
Wenn demgegenüber die Richtung, in der der Linearmotor 21 betrieben worden ist, nicht die positive Richtung in der Ermittlung von Schritt S110 ist (Schritt S111: Nein), stellt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition auf 270 ° ein und stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S113), und der Prozess geht zu Schritt S151 über (4).
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 führt die Unterroutine für den Motorbetrieb aus (Schritt S151), erhöht die d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 ° (einen ersten Änderungsbetrag), stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S152) und führt die Unterroutine für den Motorbetrieb aus (Schritt S153).
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt, ob der Linearmotor 21 in einer vorherigen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S154).
Wenn der Linearmotor 21 in der vorherigen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S154: Ja), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112, ob der Linearmotor 21 in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S155).
Wenn der Linearmotor 21 in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S155: Ja), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112, ob eine Richtung, in der der Linearmotor 21 in der vorherigen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist, mit einer Richtung übereinstimmt, in der der Linearmotor 21 in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S156).
Wenn der Linearmotor 21 in der vorherigen und der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb in derselben Richtung bewegt worden ist (Schritt S156: Ja), erhöht die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 °, stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S157), führt die Unterroutine für den Motorbetrieb aus (Schritt S158) und führt den Prozess zu Schritt S154 zurück.
Wenn der Linearmotor 21 demgegenüber in der vorherigen und der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb nicht in derselben Richtung bewegt worden ist (Schritt S156: Nein), führt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 eine Gleichstromerregung an einer aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition durch (Schritt S159), und der Prozess geht zu Schritt S171 über (5).
Wenn der Linearmotor 21 in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb in der Ermittlung von Schritt S155 nicht bewegt worden ist (Schritt S155: Nein), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112, ob der Linearmotor 21 in einer umgekehrten Richtung bewegt worden ist, nachdem die Bestromung in der vorherigen Unterroutine für den Motorbetrieb beendet worden ist (Schritt S160).
Wenn der Linearmotor 21 in der umgekehrten Richtung bewegt worden ist, nachdem die Bestromung beendet worden ist (Schritt S160: Ja), führt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die Gleichstromerregung an der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition durch (Schritt S159), und der Prozess geht zu Schritt S171 über (5).
Wenn der Linearmotor 21 demgegenüber nicht in der umgekehrten Richtung bewegt worden ist, nachdem die Bestromung beendet worden ist (Schritt S160: Nein), führt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die Gleichstromerregung an der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition durch (Schritt S161), und der Prozess geht zu Schritt S181 über (6).
Wenn der Linearmotor 21 in der vorherigen Unterroutine für den Motorbetrieb in der Ermittlung von Schritt S154 nicht bewegt worden ist (Schritt S154: Nein), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112, ob der Linearmotor 21 in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S162).
Wenn der Linearmotor 21 in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb nicht bewegt worden ist (Schritt S162: Nein), erhöht die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 °, stellt den Erregungsstromwert auf das 1/n-Fache des Nennstroms ein (Schritt S163), führt die Unterroutine für den Motorbetrieb aus (Schritt S164) und führt den Prozess zu Schritt S154 zurück.
Wenn der Linearmotor 21 demgegenüber in der aktuellen Unterroutine für den Motorbetrieb bewegt worden ist (Schritt S162: Ja), führt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 eine Gleichstromerregung an einer aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition durch (Schritt S161), und der Prozess geht zu Schritt S181 über (6).
Nach der Gleichstromerregung in Schritt S159 (4) verringert die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition um ΔE (einen zweiten Änderungsbetrag) und führt die Gleichstromerregung an der d^-Achsen-Magnetpolposition durch (5., Schritt S171). Bei dem Änderungsbetrag ΔE der Magnetpolposition handelt es sich um einen vorgegebenen Änderungsbetrag, und er wird entsprechend einer Erkennungsauflösung der Codiereinrichtung 22, einer Regelungsauflösung der Regelvorrichtung 10 oder dergleichen ermittelt. Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 erfasst einen Betrag, um den der Linearmotor 21 durch die Gleichstromerregung von Schritt S171 bewegt worden ist, das heißt, einen Bewegungsbetrag des Läufers (Schritt S172).
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt, ob der Bewegungsbetrag, der in Schritt S172 erfasst worden ist, mit einer Strecke übereinstimmt, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht (Schritt S173). Bei der Strecke, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht, handelt es sich um eine Strecke, um die der Läufer des Linearmotors 21 bewegt worden ist, wenn die d^-Achsen-Magnetpolposition um (E+ΔE) gegenüber E geändert worden ist.
Wenn der Bewegungsbetrag mit der Strecke übereinstimmt, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht (Schritt S173: Ja), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112, dass der Läufer des Linearmotors 21 sich an der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition befindet, stellt die aktuelle d^-Achsen-Magnetpolposition als Magnetpol-Ausgangsposition des Linearmotors 21 ein (Schritt S174) und beendet den Prozess zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition.
Wenn demgegenüber der Bewegungsbetrag nicht mit der Strecke übereinstimmt, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht (Schritt S173: Nein), führt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 den Prozess zu Schritt S171 zurück und führt den Prozess von Schritt S171 bis Schritt S173 wiederholt durch.
Nach der Gleichstromerregung in Schritt S161 (4) erhöht die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 die d^-Achsen-Magnetpolposition um ΔE und führt die Gleichstromerregung an der d^-Achsen-Magnetpolposition durch (6, Schritt S181), und die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 erfasst einen Betrag, um den der Linearmotor 21 durch die Gleichstromerregung von Schritt S181 bewegt worden ist, das heißt, einen Bewegungsbetrag des Läufers (Schritt S182).
Die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 ermittelt, ob der Bewegungsbetrag, der in Schritt S182 erfasst worden ist, mit einer Strecke übereinstimmt, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht (Schritt S183). Wenn der Bewegungsbetrag mit der Strecke übereinstimmt, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht (Schritt S183: Ja), ermittelt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112, dass der Läufer des Linearmotors 21 sich an der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition befindet, stellt die aktuelle d^-Achsen-Magnetpolposition als Magnetpol-Ausgangsposition des Linearmotors 21 ein (Schritt S184) und beendet den Prozess zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition.
Wenn demgegenüber der Bewegungsbetrag nicht mit der Strecke übereinstimmt, die dem Änderungsbetrag ΔE entspricht (Schritt S183: Nein), führt die Magnetpol-Ausgangspositions-Einstelleinrichtung 112 den Prozess zu Schritt S181 zurück und führt den Prozess der Schritte S181 bis S183 wiederholt durch.
Wie oben beschrieben, schätzt die Regelvorrichtung 10, welcher von vier Abschnitten, zu denen 0 ° bis 90 °, 90 ° bis 180 °, 180 ° bis 270 ° und 270 ° bis 360 ° (0 °) zählen, die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 beinhaltet, indem sie den Prozess der Schritte S101 bis S113 durchführt. Die Regelvorrichtung 10 stellt einen Mindestwert in dem geschätzten Abschnitt als d^-Achsen-Magnetpolposition ein, führt eine impulsförmige Bestromung durch, während sie die d^-Achsen-Magnetpolposition um einen vorgegebenen Betrag (zum Beispiel 5 °) verschiebt, und führt eine Verfeinerung der Magnetpolposition auf Grundlage der Bewegung des Linearmotors 21 während zwei aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen so durch, dass die d^-Achsen-Magnetpolposition der tatsächlichen d-Achsen-Magnetpolposition angenähert wird.
In diesem Fall ermittelt die Regelvorrichtung 10 auf Grundlage der Bewegung des Linearmotors 21, ob eine äußere Kraft auf den Läufer wirkt, oder ermittelt eine Richtung der äußeren Kraft relativ zu der Bewegungsrichtung des Läufers, wenn eine äußere Kraft vorhanden ist.
Die Regelvorrichtung 10 ermittelt, ob die Gleichstromerregung durchzuführen ist und dabei der vorgegebene Änderungsbetrag ΔE für die d^-Achsen-Magnetpolposition zu erhöhen ist oder ob die Gleichstromerregung durchzuführen ist und dabei der vorgegebene Änderungsbetrag ΔE dem entsprechend zu verringern ist, ob eine äußere Kraft oder die Richtung der äu-ßeren Kraft vorhanden ist. Die Regelvorrichtung 10 führt die Gleichstromerregung durch und ändert dabei die d^-Achsen-Magnetpolposition um den Änderungsbetrag ΔE, ermittelt jedes Mal, wenn die Regelvorrichtung 10 die Gleichstromerregung durchführt, ob der Bewegungsbetrag des Läufers des Linearmotors 21 mit dem Bewegungsbetrag übereinstimmt, der dem Änderungsbetrag ΔE entspricht, und ermittelt, dass die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 mit der d^-Achsen-Magnetpolposition übereinstimmt, wenn die Beträge übereinstimmen. Das heißt, die Regelvorrichtung 10 erkennt die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition.
Dementsprechend kann die Regelvorrichtung 10 die d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 exakt erkennen und die Exaktheit der Regelung des Linearmotors 21 verbessern. Da die Regelvorrichtung 10 die Gleichstromerregung durchführt, nachdem sie den Abschnitt geschätzt hat, in dem die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 besteht, ist es des Weiteren möglich, eine Strecke zu unterdrücken, um die der Läufer des Linearmotors 21 bewegt wird, wenn die Gleichstromerregung durchgeführt wird. Da die d^-Achsen-Magnetpolposition nach und nach geändert wird (ΔE), wenn die Gleichstromerregung durchgeführt wird, ist es des Weiteren möglich, die Strecke weiter zu unterdrücken, um die der Läufer bewegt wird. Des Weiteren ist es möglich, die Erkennung der d-Achsen-Magnetpolposition unabhängig von der tatsächlichen d-Achsen-Magnetpolposition durchzuführen, wenn die Gleichstromerregung beginnt, indem der Bewegungsbetrag, der durch die Codiereinrichtung 22 erkannt worden ist, mit dem Bewegungsbetrag verglichen wird, der ΔE entspricht, und dabei die d^-Achsen-Magnetpolposition um ΔE geändert wird.
Ein Beispiel, in dem die Magnetpol-Ausgangsposition durch die Regelvorrichtung 10 in der Ausführungsform eingestellt wird, wird unter Bezugnahme auf 8A, 8B und 8C sowie auf 9A und 9B beschrieben. 8A, 8B und 8C sind Schaubilder, die Montagebeispiele für den Linearmotor 21 veranschaulichen, bei denen es sich um ein Einstellsoll der Magnetpol-Ausgangsposition handelt. 8A veranschaulicht einen Zustand, in dem ein Stablinearmotor 21 horizontal montiert ist und keine äußere Kraft auf einen Läufer (einen Stab) einwirkt. 8B veranschaulicht einen Zustand, in dem der Stablinearmotor 21 vertikal montiert ist und ein Vorspannelement wie zum Beispiel eine Feder an einem Endabschnitt an einer oberen Seite in einer vertikalen Richtung des Läufers angebracht ist und einem Gewicht des Stabes angemessen ist. 8C veranschaulicht einen Fall, in dem der Stablinearmotor 21 ähnlich wie in 8B vertikal montiert ist, der Linearmotor 21 sich jedoch in einer anderen Richtung befindet. In 8B handelt es sich bei einer aufwärts gerichteten Seite in der vertikalen Richtung um eine positive Richtung der d-Achsen-Magnetpolposition, wohingegen in 8C eine abwärts gerichtete Seite in der vertikalen Richtung die positive Richtung der d-Achsen-Magnetpolposition ist. Des Weiteren veranschaulichen 8A bis 8C sämtlich einen Fall, in dem die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 8 ° beträgt.
Wenn die Regelvorrichtung 10 das Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition für den Linearmotor 21 beginnt, der sich in einem in 8A, 8B und 8C veranschaulichten Zustand befindet, wird die impulsförmige Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 180 ° durchgeführt (Schritte S101 und S102). Der Linearmotor 21 wird aufgrund dieser impulsförmigen Bestromung in der positiven Richtung bewegt (Schritt S103: Ja), und die impulsförmige Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 90 ° wird durchgeführt (Schritte S104 und S105). Der Linearmotor 21 wird außerdem aufgrund der aktuellen impulsförmigen Bestromung in der positiven Richtung bewegt (Schritt S106: Ja), die d^-Achsen-Magnetpolposition wird auf 0 ° eingestellt, und die impulsförmige Bestromung wird erneut durchgeführt (Schritte S107 und S151).
Anschließend wird eine impulsförmige Bestromung bei 5 ° durchgeführt, die durch Erhöhen der d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 ° erzielt worden ist (Schritte S152 und S153). Bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 0°) ist der Linearmotor 21 bewegt worden (Schritt S154: Ja), und bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 5 °) wird der Linearmotor 21 ebenfalls bewegt (Schritt S155: Ja). In beiden Fällen wird, da der Linearmotor 21 in derselben Richtung bewegt wird (Schritt S156 : Ja), eine impulsförmige Bestromung bei 10°, die durch Erhöhen der d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 ° erzielt wird, weiter durchgeführt (Schritte S157 und S158), und der Prozess kehrt zu Schritt S154 zurück.
Bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 5 °) ist der Linearmotor 21 bewegt worden (Schritt S154: Ja), und bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an einer d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 °) wird der Linearmotor 21 ebenfalls bewegt (Schritt S155: Ja), jedoch wird der Linearmotor 21 in einer anderen Richtung bewegt (Schritt S156: Nein). Dementsprechend wird eine Gleichstromerregung an der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 ° durchgeführt (Schritt S159).
Nachfolgend wird eine Gleichstromerregung an einer d^-Achsen-Magnetpolposition von 9 ° durchgeführt (Schritt S171), die durch Erhöhen der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition um ΔE (zum Beispiel 1 °) erzielt worden ist, und ein Bewegungsbetrag ΔX des Läufers des Linearmotors 21 wird aus der Ausgabe der Codiereinrichtung 22 erfasst (Schritt S172). Da der Läufer aufgrund der Gleichstromerregung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 ° zu der d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 ° gezogen worden ist, ist der Läufer aufgrund der Gleichstromerregung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 9 ° um eine d^-Achsen-Magnetpolposition von 1 ° bewegt worden. Das heißt, der Bewegungsbetrag, der ΔE entspricht, stimmt mit dem Bewegungsbetrag ΔX überein (Schritt S173: Ja), und die Regelvorrichtung 10 stellt die aktuelle d^-Achsen-Magnetpolposition von 9 ° als tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 ein (Schritt S174) und beginnt die Regelung des Linearmotors 21.
9A und 9B sind Schaubilder, die ein Montagebeispiel für den Linearmotor 21 veranschaulichen, bei dem es sich um ein Einstellsoll der Magnetpol-Ausgangsposition handelt.
9A veranschaulicht einen Zustand, in dem ein Stablinearmotor 21 vertikal montiert ist und ein Läufer aufgrund seines Eigengewichts an einer unteren Grenze eines Bewegungsbereichs angehalten wird. 9B veranschaulicht einen Zustand, in dem der Stablinearmotor 21 vertikal montiert ist, ein Vorspannelement wie zum Beispiel eine Feder an einem Endabschnitt an einer oberen Seite in einer vertikalen Richtung des Läufers angebracht ist und der Läufer vertikal aufwärts gezogen und an einer oberen Grenze des Bewegungsbereichs angehalten wird. In 9A handelt es sich bei einer aufwärts gerichteten Seite in der vertikalen Richtung um eine positive Richtung der d-Achsen-Magnetpolposition, und in 9B ist eine abwärts gerichtete Seite in der vertikalen Richtung die positive Richtung der d-Achsen-Magnetpolposition. In 9A wie auch in 9B wird dargestellt, dass die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 8 ° beträgt.
Wenn die Regelvorrichtung 10 das Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition für den Linearmotor 21 beginnt, der sich in einem in 9A und 8B veranschaulichten Zustand befindet, wird die impulsförmige Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 180 ° durchgeführt (Schritte S101 und S102). Der Linearmotor 21 wird aufgrund dieser impulsförmigen Bestromung in der positiven Richtung bewegt (Schritt S103: Ja), und die impulsförmige Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 90 ° wird durchgeführt (Schritte S104 und S105). Der Linearmotor 21 wird außerdem aufgrund der aktuellen impulsförmigen Bestromung in der positiven Richtung bewegt (Schritt S106: Ja), die d^-Achsen-Magnetpolposition wird auf 0° eingestellt, und die impulsförmige Bestromung wird erneut durchgeführt (Schritte S107 und S151).
Anschließend wird eine impulsförmige Bestromung bei 5 ° durchgeführt, die durch Erhöhen der d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 ° erzielt worden ist (Schritte S152 und S153), der Läufer hat jedoch bereits das Ende des Bewegungsbereichs erreicht, wie in 9A und 9B veranschaulicht wird, und kann sich nicht zu einer d^-Achsen-Magnetpolposition von 5 ° bewegen. Da der Linearmotor 21 bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 0 °) nicht bewegt worden ist (Schritt S154: Nein) und der Linearmotor 21 auch bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 5 °) nicht bewegt wird (Schritt S162: Nein), wird eine impulsförmige Bestromung bei 10 ° durchgeführt, die durch ein weiteres Erhöhen der d^-Achsen-Magnetpolposition um +5 ° erzielt wird (Schritte S163 und S164), und der Prozess kehrt zu Schritt S154 zurück.
Da der Linearmotor 21 bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 5 °) nicht bewegt worden ist (Schritt S154: Nein) und der Linearmotor 21 bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung (der impulsförmigen Bestromung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 °) bewegt wird (Schritt S162: Ja), wird die Gleichstromerregung an der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 ° durchgeführt (Schritt S161).
Nachfolgend wird eine Gleichstromerregung an einer d^-Achsen-Magnetpolposition von 11 ° durchgeführt (Schritt S181), die durch Erhöhen der aktuellen d^-Achsen-Magnetpolposition um ΔE (zum Beispiel 1 °) erzielt worden ist, und ein Bewegungsbetrag ΔX des Läufers des Linearmotors 21 wird aus der Ausgabe der Codiereinrichtung 22 erfasst (Schritt S182). Da der Läufer aufgrund der Gleichstromerregung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 ° zu der d^-Achsen-Magnetpolposition von 10 ° gezogen worden ist, ist der Läufer aufgrund der Gleichstromerregung an der d^-Achsen-Magnetpolposition von 11 ° um die d^-Achsen-Magnetpolposition von 1 ° bewegt worden. Das heißt, der Bewegungsbetrag, der ΔE entspricht, stimmt mit dem Bewegungsbetrag ΔX überein (Schritt S183: Ja), und die Regelvorrichtung 10 stellt die aktuelle d^-Achsen-Magnetpolposition von 11 ° als tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 ein (Schritt S184) und beginnt die Regelung des Linearmotors 21.
Selbst wenn sich der Läufer aufgrund seines Eigengewichts oder einer äußeren Kraft an einem Ende des Bewegungsbereichs befindet, kann die Regelvorrichtung 10 folglich eine Gleichstromerregung durchführen und dabei die d^-Achsen-Magnetpolposition auf Grundlage einer geschätzten d^-Achsen-Magnetpolposition um einen vorgegebenen Betrag (ΔE) ändern, ermitteln, dass die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition mit der d^-Achsen-Magnetpolposition übereinstimmt, wenn ein Bewegungsbetrag ΔX zu diesem Zeitpunkt dem vorgegebenen Betrag (ΔE) entspricht, und das Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition durchführen. Selbst wenn die äußere Kraft auf den Linearmotor 21 einwirkt, kann die Regelvorrichtung 10 dementsprechend die d-Achsen-Magnetpolposition des Linearmotors 21 exakt erkennen und die Exaktheit der Regelung des Linearmotors 21 verbessern.
Bei der Regelvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist die Gestaltung beschrieben worden, bei der, nachdem der Abschnitt, in dem die tatsächliche d-Achsen-Magnetpolposition besteht, in den Schritten S101 bis S113 des Prozesses zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition geschätzt worden ist, der Mindestwert in dem geschätzten Abschnitt als d^-Achsen-Magnetpolposition eingestellt worden ist (Schritt S107, S108, S112 und S113) und eine Verfeinerung der Magnetpolposition durchgeführt worden ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Höchstwert in dem geschätzten Abschnitt kann als d^-Achsen-Magnetpolposition eingestellt werden, und die Verfeinerung der Magnetpolposition kann durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Erhöhung von +5 ° (die Erhöhung in dem ersten Änderungsbetrag) in den Schritt S152, S157 und S163 durch eine Verringerung von -5 ° ersetzt, die Verringerung von ΔE (die Verringerung in dem zweiten Änderungsbetrag) in Schritt S171 wird durch eine Erhöhung von ΔE ersetzt, und die Erhöhung von ΔE in Schritt S181 wird durch eine Verringerung von ΔE ersetzt.
Des Weiteren handelt es sich bei 5 ° in den Schritten S152, S157 und S163 oder 1 ° in den Schritten S171 und S181 in dem Prozess zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition dieser Ausführungsform um ein Beispiel, und es kann ein anderer Winkel (Änderungsbetrag) sein. Für den Änderungsbetrag (den zweiten Änderungsbetrag) in den Schritten S171 und S181 wird jedoch ein kleinerer Wert als der Änderungsbetrag (der erste Änderungsbetrag) in den Schritten S152, S157 und S163 ermittelt.
Des Weiteren ist der Fall beschrieben worden, in dem die d-Achsen-Magnetpolpositionen von 0 ° bis 360 ° in Intervallen von 90 ° in vier Abschnitte unterteilt wird, wenn ein Abschnitt, in dem die d-Achsen-Magnetpolposition besteht, in dem Prozess zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition dieser Ausführungsform geschätzt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die d-Achsen-Magnetpolpositionen können in Intervallen von 120 ° in drei Abschnitte unterteilt werden oder können in Intervallen von 60 ° in sechs Abschnitte unterteilt werden.
Die Regelvorrichtung 10 in der oben beschriebenen Ausführungsform kann ein Computersystem darin beinhalten. In diesem Fall wird der oben beschriebene Prozess zum Einstellen der Magnetpol-Ausgangsposition in einem Programmformat in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert, und dieses Programm wird durch den Computer so ausgelesen und ausgeführt, dass der Prozess durchgeführt wird. Hier bezieht sich das computerlesbare Aufzeichnungsmedium auf eine Magnetplatte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, einen Halbleiterspeicher oder dergleichen. Des Weiteren kann dieses Computerprogramm durch eine Datenübertragungsleitung dem Computer bereitgestellt werden, und der Computer, der diese Bereitstellung empfängt, kann das Programm ausführen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auch auf Verwendungen angewendet werden, bei denen es entscheidend ist, eine Magnetpolposition eines Läufers zu erkennen, wenn ein Motor angetrieben wird.
Bezugszeichenliste

10: Regelvorrichtung
21: Linearmotor

Claims

Regelvorrichtung für Linearmotor, die einen Linearmotor regelt, wobei die Regelvorrichtung aufweist: eine Abschnittschätzeinheit, die auf Grundlage einer Bewegungsrichtung eines Läufers durch eine Mehrzahl von impulsförmigen Bestromungen schätzt, welcher einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen von Magnetpolpositionen von 0 ° bis 360 ° erzielt werden, eine aktuelle Magnetpolposition des Linearmotors beinhaltet; eine Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit, die eine impulsförmige Bestromung durchführt, während sie die geschätzte Magnetpolposition um einen ersten vorgegebenen Änderungsbetrag von einem beliebigen eines Mindestwertes und eines Höchstwertes des Abschnitts, der durch die Abschnittschätzeinheit geschätzt worden ist, in den anderen ändert und die geschätzte Magnetpolposition der aktuellen Magnetpolposition auf Grundlage der Bewegung des Läufers, wenn die impulsförmige Bestromung durchgeführt wird, annähert; und eine Magnetpolpositions-Erkennungseinheit, die eine Gleichstromerregung durchführt, während sie die geschätzte Magnetpolposition, die durch die Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit angenähert worden ist, um einen zweiten Änderungsbetrag ändert, der kleiner als der erste Änderungsbetrag ist, jedes Mal, wenn die geschätzte Magnetpolposition geändert wird, einen Bewegungsbetrag des Läufers erfasst und ermittelt, dass die geschätzte Magnetpolposition mit der aktuellen Magnetpolposition übereinstimmt, wenn der erfasste Bewegungsbetrag mit einem Bewegungsbetrag übereinstimmt, der dem zweiten Änderungsbetrag entspricht.
Regelvorrichtung für Linearmotor nach Anspruch 1, wobei die Magnetpolpositions-Verfeinerungseinheit ermittelt, dass die Verfeinerung zum Annähern der geschätzten Magnetpolposition an die aktuelle Magnetpolposition abgeschlossen ist, wenn eine Bewegungsrichtung des Läufers zwischen zwei aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen unterschiedlich ist oder wenn der Läufer bei einer der impulsförmigen Bestromungen bewegt wird und bei der anderen impulsförmigen Bestromung nicht bewegt wird.
Regelvorrichtung für Linearmotor nach Anspruch 2, wobei, wenn die Bewegungsrichtung des Läufers zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen unterschiedlich ist und wenn der Läufer bei einer aktuellen impulsförmigen Bestromung zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen nicht bewegt wird, der Läufer bei einer vorherigen impulsförmigen Bestromung bewegt wird und der Läufer nach der vorherigen impulsförmigen Bestromung umgekehrt bewegt wird, und wenn der Läufer bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen bewegt wird und der Läufer bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung nicht bewegt wird und wenn der Läufer bei der aktuellen impulsförmigen Bestromung zwischen den beiden aufeinanderfolgenden impulsförmigen Bestromungen nicht bewegt wird, der Läufer bei der vorherigen impulsförmigen Bestromung bewegt wird und der Läufer nach der vorherigen impulsförmigen Bestromung nicht umgekehrt bewegt wird, die Magnetpolpositions-Erkennungseinheit zwischen einem Durchführen der Gleichstromerregung, während sie die geschätzte Magnetpolposition um den zweiten Änderungsbetrag erhöht, und einem Durchführen der Gleichstromerregung, während sie die geschätzte Magnetpolposition um den zweiten Änderungsbetrag verringert, umschaltet.
Regelverfahren, das durch eine Regelvorrichtung durchgeführt wird, die einen Linearmotor regelt, wobei das Regelverfahren aufweist: einen Schritt eines Abschnittschätzens zum Schätzen auf Grundlage einer Bewegungsrichtung eines Läufers durch eine Mehrzahl von impulsförmigen Bestromungen, welcher einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen von Magnetpolpositionen von 0 ° bis 360 ° erzielt werden, eine aktuelle Magnetpolposition des Linearmotors beinhaltet; einen Schritt eines Verfeinerns einer Magnetpolposition zum Durchführen einer impulsförmigen Bestromung bei einem gleichzeitigen Ändern der geschätzten Magnetpolposition um einen ersten vorgegebenen Änderungsbetrag von einem beliebigen eines Mindestwertes und eines Höchstwertes des Abschnitts, der in dem Schritt des Abschnittschätzens geschätzt worden ist, in den anderen und Annähern der geschätzten Magnetpolposition an die aktuelle Magnetpolposition auf Grundlage der Bewegung des Läufers, wenn die impulsförmige Bestromung durchgeführt wird; und einen Schritt eines Erkennens einer Magnetpolposition zum Durchführen einer Gleichstromerregung bei einem gleichzeitigen Ändern der geschätzten Magnetpolposition, die in dem Schritt des Verfeinerns der Magnetpolposition angenähert worden ist, um einen zweiten Änderungsbetrag, der kleiner als der erste Änderungsbetrag ist, Erfassen eines Bewegungsbetrags des Läufers jedes Mal, wenn die geschätzte Magnetpolposition geändert wird, und Ermitteln, dass die geschätzte Magnetpolposition mit der aktuellen Magnetpolposition übereinstimmt, wenn der erfasste Bewegungsbetrag mit einem Bewegungsbetrag übereinstimmt, der dem zweiten Änderungsbetrag entspricht.