JP2000262037A - スイッチドリラクタンスリニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＲリニアモータの位置センサとしてインク
リメントタイプのエンコーダを装備した場合、電源投入
時に可動子が原点位置にない場合でも、短時間で可動子
の原点復帰を自動的に行うことを可能にする。 【解決手段】 正弦波駆動されるＳＲリニアモータの可
動子と一体的に移動する部材には、磁気スケールからな
るリニアスケール26が可動子の移動方向に沿って延設さ
れている。リニアスケール26には目盛を構成する着磁部
26ａの近くに、被検出部28が可動子の突部と対向する位
置に正弦波駆動電流の１周期に相当するピッチ毎に設け
られている。固定子側には原点位置に配置された可動子
のほぼ中央と対応する位置に被検出部28を検出する磁気
センサ29が設けられている。電源投入時、可動子が原点
位置になければ、リニアモータは被検出部28が検出され
るまで非同期状態で低速駆動され、その後、同期駆動さ
れて可動子が原点位置まで移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動方式をバイポ
ーラの正弦波駆動としたスイッチドリラクタンス（Swit
ched Reluctance)リニアモータ（以下、ＳＲリニアモー
タと称す。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転機に対応した種々のリニアモ
ータが知られており、一部は実施されている。リニアモ
ータのうちリニア直流モータ、リニアパルスモータ及び
リニア誘導モータが実用化されている。このうちリニア
誘導モータがパレット搬送装置等の比較的大型の装置に
使用されている。

【０００３】リニア誘導モータでは端効果（end effec
t）と呼ばれる現象が存在するため、特に高速領域で推
力が低下するという問題がある。その結果、大きな推力
を得るには装置が大型化するという問題があった。ま
た、リニアパルスモータでは可動部が入力パルス信号に
同期して歩進するため、開ループ制御が可能であり、変
位誤差が累積しない等の特徴があるが、移動を滑らかに
行わせるには所定ピッチで設けられる磁極や歯（突部）
の間隔を狭く（１〜２ｍｍ程度に）する必要があり、荷
移載装置等のように大きな移動距離が必要な装置では、
磁極及び歯の加工やコイルの巻付けに手間が掛かるとい
う問題がある。

【０００４】リニアモータの制御を行う場合、可動子の
位置を検出する位置センサが必要になる。従来、位置セ
ンサとして可動子の長手方向に沿って延びるスケールを
備えたインクリメントタイプのエンコーダが使用されて
いる。そして、可動子の原点位置からの移動量をエンコ
ーダの検出信号から演算し、リニアモータの制御を行う
ようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は先に、従
来ほとんど実用化の検討がなされていなかったＳＲリニ
アモータについて検討し、従来の回転式のＳＲモータを
そのまま平面展開したＳＲリニアモータを作成した。そ
して、従来の回転式のＳＲモータに適用されている駆動
回路方式、例えば１相励磁駆動（ユニポーラ回路）及び
２相励磁駆動（バイポーラ回路）を適用して発生推力を
測定した。その結果、従来のリニア誘導モータに比較し
て数倍の平均推力が得られ、１相励磁駆動の方が平均推
力が大きくなることを見いだした。しかし、１相励磁駆
動の場合は、発生推力が零になるポイントがあるととも
に、推力の変動が大きいという問題がある。

【０００６】また、本願出願人は、動作原理として自己
インダクタンスと相互インダクタンスとを併用し、駆動
方式をバイポーラの正弦波駆動とするＳＲリニアモータ
が、回転式のＳＲモータをそのまま平面展開したＳＲリ
ニアモータに比較して同じ電流密度で推力が大きくな
り、かつ発生推力が零になるポイントがないことを見い
だした。

【０００７】リニアモータを制御する場合、可動子の位
置が原点位置からどれだけ移動しているかを正確に把握
する必要がある。しかし、インクリメントタイプのエン
コーダを装備した場合は、可動子が原点から移動した状
態で電源を切った後、再び電源を投入した場合、可動子
の位置が把握できない。従って、電源の投入後、可動子
を原点位置まで移動させて原点位置を確認する必要があ
る。

【０００８】誘導リニアモータ及びパルスリニアモータ
の場合は可動子と固定子の位置関係が正確に把握できな
い状態でも、可動子を通常と同様の速度で移動させるよ
うに制御できる。従って、原点確認センサが原点を確認
する位置まで可動子を速い速度で容易に移動させること
ができる。しかし、駆動方式を正弦波駆動としたＳＲリ
ニアモータでは、可動子に設けられた突部の正確な位置
を確認した状態でないと同期駆動ができず、可動子を移
動させることはできるが速度が遅くなり、原点位置に復
帰させるのに時間がかかるという問題がある。

【０００９】例えば、可動子が原点を中心として両側へ
移動可能な構成のＳＲリニアモータでは、可動子が原点
から僅かに移動した状態で電源が投入された際、可動子
の位置が原点に対してどちら側にずれているのかを確認
できない。従って、可動子を非同期状態で移動させる最
初の方向が原点から遠ざかる方向となった場合は、原点
復帰までに、可動子がストローク端に到達した後、方向
変換して原点まで移動する必要があり、時間がかかる。

【００１０】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は駆動方式をバイポーラの正弦波
駆動としたＳＲリニアモータの位置センサとしてインク
リメントタイプの装置を装備した場合、電源投入時に可
動子が原点位置にない場合でも、短時間で可動子の原点
復帰を自動的に行うことができるＳＲリニアモータを提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、駆動方式がバイポーラ
の正弦波駆動であるＳＲリニアモータであって、可動子
又は可動子と一体的に移動する部材の、原点センサと対
応する最大移動範囲の中央を挟んで両側に、少なくとも
１個ずつの被検出部を可動子の突部と対向する位置に設
け、固定子側の所定位置に前記被検出部を検出する検出
部を設けた。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記被検出部は正弦波駆動電流の１
周期に相当するピッチ毎に設けられ、前記検出部の検出
信号が可動子の位置を検出するインクリメントタイプの
位置センサのカウンタのリセット入力端子に入力され
る。

【００１３】請求項１に記載の発明によれば、電源が導
入された状態で可動子が原点位置から移動した状態であ
れば、励磁コイルに所定の電流が供給される。励磁コイ
ルに電流が流れると可動子は磁力の作用を受けて移動す
る。このとき、可動子の位置が不明なためＳＲリニアモ
ータは同期駆動されず、可動子はゆっくり移動する。被
検出部が検出部で検出されると、その状態からＳＲリニ
アモータを同期駆動することが可能となる。そして、可
動子が原点位置に移動するまで通常の速度で移動され、
原点位置に到達した後、所望の制御が行われる。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、正弦波駆動電流の１周期に相当
するピッチ毎に設けられた被検出部の検出信号により、
インクリメントタイプの位置センサのカウンタのカウン
ト値がリセットされる。従って、位置センサのカウント
値を正弦波駆動電流の位相と対応させるのが容易にな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を荷移載装置の駆動
源用のモータに具体化した一実施の形態を図１〜図５に
従って説明する。

【００１６】先ず、荷移載装置としてのフォーク装置の
構成を説明する。図３及び図４に示すように、フォーク
装置１は固定部としての固定フォーク２と、固定フォー
ク２に対して順次繰り出し得る複数の可動部としてのミ
ドルフォーク３及びアッパフォーク４とを備えている。

【００１７】図３に示すように、ミドルフォーク３の底
面には長手方向に沿って延びる一対のレール５が固定さ
れ、各レール５は固定フォーク２の長手方向中央部に固
定されたリニアガイドブロック６を介して固定フォーク
２の長手方向に沿って移動可能に支承されている。固定
フォーク２の両端部にはそれぞれ一対の支持ローラ７
（図４に図示）が設けられている。そして、ミドルフォ
ーク３はリニアガイドブロック６及び支持ローラ７に支
持された状態で、固定フォーク２に対して長手方向に移
動可能となっている。

【００１８】同様にしてアッパフォーク４の底面に一対
のレール８が固定され、ミドルフォーク３にはリニアガ
イドブロック９と支持ローラ１０とが設けられている。
そして、アッパフォーク４はリニアガイドブロック９及
び支持ローラ１０に支承された状態で、ミドルフォーク
３に対して長手方向に移動可能となっている。

【００１９】固定フォーク２の中央部には駆動源として
のＳＲリニアモータ１１の固定子１２が固定されてい
る。固定子１２は図２（ａ）に示すように、極数が３ｎ
（この実施の形態ではｎ＝２）で、各極１３ａ〜１３ｆ
が等ピッチに形成されている。各極１３ａ〜１３ｆには
コイル１４が全て同じ方向に集中巻で巻き付けられてい
る。各コイル１４は３相となるように構成され、極１３
ａ，１３ｄと対応するコイル１４にはｕ相、極１３ｂ，
１３ｅと対応するコイル１４にはｖ相、極１３ｃ，１３
ｆと対応するコイル１４にはｗ相の電流がそれぞれ３相
のインバータ１５を介して供給されるようになってい
る。インバータ１５は制御装置１６を介して制御され、
制御装置１６はＳＲリニアモータ１１を正弦波駆動する
ようにインバータ１５を制御するようになっている。

【００２０】ＳＲリニアモータ１１の可動子１７は、ミ
ドルフォーク３の底面にその長手方向ほぼ全長に亘って
延びるように形成された溝３ａ内に、ボルト１８によっ
て固定されている。可動子１７には等ピッチで突部１７
ａが形成され、突部１７ａが極１３ａ〜１３ｆと対向可
能に配置されている。固定子１２の極１３ａ〜１３ｆの
数と、該固定子１２と対応する部分の可動子１７の突部
１７ａの数との比は３：４に設定されている。極１３ａ
〜１３ｆ及び突部１７ａはその幅がほぼ同じに形成され
ている。そして、各コイル１４に電流が供給されると、
ミドルフォーク３がその長手方向に移動されるようにな
っている。

【００２１】固定フォーク２の幅方向の一方の側（図３
の右側）の上面に形成された溝内には、ラック１９が固
定されている。アッパフォーク４の下面に形成された溝
内には、ラック２０が固定されている。ミドルフォーク
３には各ラック１９，２０とそれぞれ噛合するピニオン
２１，２２が両端に固定された回転軸２３が軸受２４を
介して回動可能に支持されている。ピニオン２１，２２
は同じに形成されている。従って、ミドルフォーク３が
移動すると、ラック１９，２０及びピニオン２１，２２
の作用により、アッパフォーク４がミドルフォーク３に
対して同じ距離移動される。

【００２２】固定フォーク２の側面（図３の右側）中央
部には可動子１７が原点位置に、即ちミドル及びアッパ
フォーク３，４が基準位置にあることを検知する原点セ
ンサＳ１が設けられている。原点センサＳ１はミドルフ
ォーク３の底面に固定された被検知部材（ドグ）２５を
検知して、可動子１７が原点位置にあることを検出す
る。この実施の形態では原点センサＳ１としてリミット
スイッチが使用されている。

【００２３】ミドルフォーク３の底面には、幅方向の一
方の側（図３では左側）に可動子１７の長手方向に沿っ
て、可動子１７の全長にわたって延びるようにリニアス
ケール２６が配設されている。図１に示すように、リニ
アスケール２６は目盛として所定ピッチでＮ極、Ｓ極に
交互に着磁された着磁部２６ａを備えた構成となってい
る。固定フォーク２の中央部にはリニアスケール２６の
各着磁部２６ａを順次検出する磁気センサ２７が配設さ
れている。磁気センサ２７は永久磁石の先端に２個の磁
気抵抗素子を備えた構成で、位相が９０°ずれたＡ相、
Ｂ相の二つの出力が可能となっている。この実施の形態
では各着磁部２６ａは分解能が０．１ｍｍとなる幅に形
成されている。

【００２４】ミドルフォーク３の底面には被検出部２８
が可動子１７の突部１７ａと対向する位置に所定ピッチ
で設けられている。前記所定ピッチは正弦波駆動電流の
１周期に相当する距離に設定され、この実施の形態では
突部１７ａの２ピッチ間隔で被検出部２８が設けられて
いる。被検出部２８はリニアスケール２６上の着磁部２
６ａに近接した位置に着磁部として構成されている。こ
の実施の形態では突部１７ａの間隔が１２ｍｍで、被検
出部２８の間隔Ｌ0 が２４ｍｍに設定されている。固定
子側の所定位置としての固定フォーク２の中央部には幅
方向に磁気センサ２７と並んで検出部としての磁気セン
サ２９が設けられている。

【００２５】また、固定フォーク２にはミドルフォーク
３が所定の延出位置を超えて過剰に延出した異常を検出
するための異常検出センサ３０が設けられている。異常
検出センサ３０は固定フォーク２の長手方向両端部に設
けられ、ミドルフォーク３の下面の長手方向中央に固定
されたドグ３１を検知する構成となっている。

【００２６】前記各センサＳ１，２７，２９，３０の出
力信号は制御装置１６に入力され、制御装置１６はそれ
らの信号に基づいて、ＳＲリニアモータ１１の加速・減
速指令及び停止指令を出力するようになっている。制御
装置１６はリニアスケール２６の移動に伴って磁気セン
サ２７から出力されるパルス信号をカウントするカウン
タ３２と、磁気センサ２９から出力されるパルス信号を
カウントするカウンタ３３とを備えている。制御装置１
６は両カウンタ３２，３３のカウント値に基づいて可動
子１７の原点位置からの移動距離を演算するようになっ
ている。リニアスケール２６、被検出部２８、磁気セン
サ２７，２８及びカウンタ３２，３３によりインクリメ
ントタイプの位置センサが構成されている。

【００２７】カウンタ３２にはアップダウンカウンタが
使用されており、制御装置１６には磁気センサ２７のＡ
相の出力と、Ｂ相の出力の微分回路出力との論理和をカ
ウンタ３２のアップ入力端子又はダウン入力端子に入力
するように切り換える回路が設けられている。そして、
可動子１７が所定方向（この実施の形態では原点位置か
ら遠ざかる方向）へ移動する際に前記論理和の出力がア
ップ入力端子に、反対方向に移動する際にダウン入力端
子に入力されるようになっている。また、磁気センサ２
９の出力パルス信号がカウンタ３２のリセット入力端子
に入力されるようになっている。

【００２８】カウンタ３３にはアップダウンカウンタが
使用されており、可動子１７が所定方向に移動する際に
アップ入力端子に磁気センサ２９の出力パルスが入力さ
れ、反対方向に移動する際にダウン入力端子に磁気セン
サ２９の出力パルスが入力されるようになっている。ま
た、原点センサＳ１の出力信号がカウンタ３３のリセッ
ト入力端子に入力されるようになっている。

【００２９】次に前記のように構成されたフォーク装置
１の作用を説明する。ミドルフォーク３及びアッパフォ
ーク４が基準位置に配置された状態、即ち可動子１７が
原点位置に配置された状態から、ＳＲリニアモータ１１
の固定子１２のコイル１４に正弦波駆動で順次電流が供
給されると、極１３ａ〜１３ｆ及び対応する突部１７ａ
を通過する磁束の量が順次変化する。そして、可動子１
７の突部１７ａに作用する吸引力が順次変化し、可動子
１７が固定されたミドルフォーク３が所定の方向へ移動
する。図２（ａ）において、極１３ａ〜１３ｆに対して
左側に位置する突部１７ａ及びその突部１７ａと対応す
る極を通過する磁束は可動子１７に右方向への推力を与
え、右側に位置する突部１７ａ及びその突部１７ａと対
応する極を通過する磁束は可動子１７に左方向への推力
を与える。従って、左方向への推力を与える磁束の量が
多くなるように各極１３ａ〜１３ｆを順次励磁すれば可
動子１７は左方向へ移動し、右方向への推力を与える磁
束の量が多くなるように各極１３ａ〜１３ｆを順次励磁
すれば可動子１７は右方向へ移動する。

【００３０】ミドルフォーク３の移動に伴ってミドルフ
ォーク３に支持された回転軸２３が一体的に移動し、ラ
ック１９と噛合しているピニオン２１が回転軸２３と一
体回転する。そして、回転軸２３に固定されたピニオン
２２が一体回転し、ピニオン２２と噛合しているラック
２０が、ミドルフォーク３の固定フォーク２に対する移
動量と同じ量だけ移動される。従って、ラック２０が固
定されたアッパフォーク４がミドルフォーク３に対して
同量相対移動される。

【００３１】制御装置１６はセンサＳ１の出力信号に基
づいて可動子１７が原点位置にあることを確認した状態
から、ＳＲリニアモータ１１を正弦波駆動により同期駆
動する。可動子１７が原点位置にある状態では図２
（ａ）に示すように、所定の突部１７ａがｕ相の極１３
ａ，１３ｄと対向する状態に、被検出部２８が磁気セン
サ２９と対向する状態にそれぞれ配置されている。

【００３２】可動子１７が原点から移動すると、リニア
スケール２６も共に移動し、磁気センサ２７が各着磁部
２６ａを検出する毎にＡ相及びＢ相のパルス信号が出力
され、その出力パルス信号に基づいてカウンタ３２のア
ップ入力端子又はダウン入力端子にパルス信号が入力さ
れる。可動子１７が原点位置から遠ざかる方向へ移動す
る際は、図５に示すように、カウンタ３２のカウント値
はＢ相のパルス信号の立ち上がり毎にカウントアップさ
れてカウント値が増加する。可動子１７が原点位置に近
づく方向へ移動する際は、カウント値はＢ相のパルス信
号の立ち上がり毎にカウントダウンされてカウント値が
減少する。

【００３３】可動子１７の移動に伴い、磁気センサ２９
が被検出部２８を検出する毎に磁気センサ２９からパル
ス信号が出力され、その出力パルス数がカウンタ３３で
カウントされる。可動子１７が原点位置から離れる方向
へ移動する際は、その出力パルスがカウンタ３３のアッ
プ入力端子に入力され、逆方向へ移動する際は、その出
力パルスがダウン入力端子に入力される。また、磁気セ
ンサ２９から出力されたパルス信号（Ｚ相のパルス信
号）は、カウンタ３２のリセット入力端子に入力され
る。従って、図５に示すように、カウンタ３２のカウン
ト値は可動子１７が原点位置から離れる方向への移動に
伴って増加するとともに、Ｚ相のパルス信号が出力され
る毎に零にリセットされる。

【００３４】カウンタ３２のカウント値をＣ１、カウン
タ３３のカウント値をＣ２とし、突部１７ａの２ピッチ
分の間隔をＬ0 、間隔Ｌ0 間の着磁部２６ａの合計数を
２ｎとすると、カウント値Ｃ１に対応する可動子１７の
移動距離Ｌｃは次の（１）式で表され、原点位置からの
可動子の移動距離Ｌは（２）式で表される。 Ｌｃ＝Ｌ
0 ・Ｃ１／（ｎ−１）…（１） Ｌ＝Ｌ0 ・Ｃ２＋Ｌｃ＝Ｌ0 ・Ｃ２＋Ｌ0 ・Ｃ１／（ｎ−１）…（２） 制御装置１６は両カウンタ３２，３３のカウント値Ｃ
１，Ｃ２と、（２）式とにより可動子１７の原点位置か
らの移動距離を演算して、減速位置及び停止位置を確認
する。そして、インバータ１５に減速位置で減速指令を
出力し、停止位置で停止指令を出力する。ｎ及びＬ0 は
予め設定された値であるから、制御装置１６は両カウン
タ３２，３３のカウント値から移動距離Ｌを簡単に演算
できる。

【００３５】この実施の形態では可動子１７の移動距離
が２４ｍｍ毎に、カウンタ３２がリセットされる。従っ
て、分解能を０．１ｍｍとした場合でも、カウンタ３２
の最大カウント値は２３９でよい。そして、例えば可動
子１７の１方向への移動距離が４０ｃｍの場合、分解能
を０．１ｍｍとして移動途中でカウンタ３２のリセット
が行われないと、カウント値は４０００となる。しか
し、カウンタ３２は可動子１７が２４ｍｍ移動する毎に
リセットされ、リセット回数がカウンタ３３でカウント
される。リセット回数は１６回のためカウンタ３３の最
大カウント値は１６になる。従って、容量の小さなカウ
ンタを使用できる。

【００３６】また、図２（ｂ）に示すように、被検出部
２８の配置間隔が駆動電流の正弦波の１周期と同じに設
定されており、カウンタ３２は被検出部２８が検出され
る毎にリセットされるため、カウンタ３２のカウント値
Ｃ１と電気角θとの関係は（３）式で表される。この実
施の形態では可動子１７の突部１７ａの２ピッチ分の移
動距離が電気角θ＝２πと対応するように設定されてい
る。

【００３７】 θ＝２π・Ｃ１／（ｎ−１）＝Ｋ・Ｃ１…（３） 但し、Ｋ＝２π／（ｎ−１） ｎは予め設定された値であるから、制御装置１６はカウ
ンタ３２のカウント値から電気角θを簡単に演算でき
る。

【００３８】電源が投入された際、可動子１７が原点位
置あれば、原点センサＳ１から原点検出信号が出力さ
れ、制御装置１６はその検出信号を入力することにより
可動子１７が原点位置にあることを確認でき、その状態
からＳＲリニアモータ１１の同期制御が可能になる。

【００３９】一方、可動子１７が原点位置から移動した
状態で電源が切られた後、電源が投入されると、カウン
タ３２，３３のカウント値は０となるため、可動子１７
の現在位置を確認できない。従って、その状態では制御
装置１６はＳＲリニアモータ１１の同期制御ができな
い。電源投入時に原点センサＳ１から原点検出信号が出
力されていないときは、制御装置１６はインバータ１５
に対して、可動子１７をゆっくり移動させることが可能
な電流をＳＲリニアモータ１１へ供給するための指令を
出力する。その結果、コイル１４に電流が供給されて可
動子１７がゆっくりと移動を開始する。

【００４０】そして、磁気センサ２９からの被検出部２
８の検出信号が制御装置１６に入力されると、制御装置
１６は一組の突部１７ａが極１３ａ〜１３ｆの一組と対
向する状態になったと認識し、その状態からＳＲリニア
モータ１１の同期制御を開始する。この状態では依然と
して可動子１７の正確な位置を認識できない。そこで、
制御装置１６は先ず原点位置を確認するために、可動子
１７を所定速度で移動させる指令信号をインバータ１５
に出力する。そして、可動子１７が非同期状態より速い
速度で移動される。可動子１７が原点位置に到達して、
原点センサＳ１から出力された原点検出信号を入力する
と、その時点から制御装置１６による所望の制御が可能
になる。

【００４１】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） 可動子１７の、原点センサＳ１と対応する最大
移動範囲の中央を挟んで両側に少なくとも１個ずつの被
検出部２８が可動子１７の突部と対向する位置に設けら
れ、固定子側の所定位置に被検出部２８を検出する検出
部（磁気センサ２９）が設けられている。従って、駆動
方式をバイポーラの正弦波駆動としたＳＲリニアモータ
１１の位置センサとしてインクリメントタイプのエンコ
ーダを装備した場合、電源投入時に可動子１７が原点位
置にない場合でも、原点センサＳ１の他に被検出部２８
及びその検出部を装備しない場合に比較して、短時間で
可動子１７の原点復帰を自動的に行うことができる。

【００４２】（２） 被検出部２８が可動子１７の突部
１７ａと対向する位置に、正弦波駆動電流の１周期に相
当するピッチ毎に設けられ、固定子側の所定位置に被検
出部２８を検出する検出部（磁気センサ２９）が設けら
れている。従って、可動子１７が最大でも正弦波駆動電
流の１周期に相当する距離移動した時点で同期駆動が可
能になり、より短時間で可動子１７の原点復帰を行うこ
とができる。

【００４３】（３） 被検出部２８が正弦波駆動電流の
１周期に相当するピッチ毎に設けられ、検出部（磁気セ
ンサ２９）の検出信号が可動子１７の位置を検出するイ
ンクリメントタイプの位置センサのカウンタ３２のリセ
ット入力端子に入力される。従って、カウンタ３２のカ
ウント値を正弦波駆動電流の位相と対応させるのが容易
になり、制御装置１６による制御が容易になる。

【００４４】（４） カウンタ３２のカウント値が原点
位置から最大に離れた位置まで可動子１７が移動する途
中でリセットされ、リセットされた回数、即ちカウンタ
３３のカウント値との組み合わせに基づいて原点位置か
らの移動距離、即ち可動子１７の位置演算される。従っ
て、可動子１７の最大移動距離が大きな場合でも、カウ
ンタ３２としてカウント容量の小さな汎用のものを使用
でき、コストが安くなる。

【００４５】（５） ＳＲリニアモータ１１は動作原理
として自己インダクタンスと相互インダクタンスとを併
用する構成のため、自己インダクタンスのみを利用した
ＳＲリニアモータに比較して極１３ａ〜１３ｆを通過す
る磁束の量が増加し、大きな推力を得ることができる。

【００４６】（６） 固定子１２の極１３ａ〜１３ｆの
数と、固定子１２と対応する部分の可動子１７の突部１
７ａの数との比が３：４に設定され、かつ固定子１２の
極数が３ｎ（ｎは自然数）で、各極のコイル１４が全て
同じ方向に巻き付けられている。従って、動作原理とし
て自己インダクタンスと相互インダクタンスとを併用す
る構成を簡単に形成でき、極と突部１７ａとの間に作用
する磁気による吸引力が、可動子１７の推力として効率
よく作用する。

【００４７】（７） フォーク装置１の可動部の出入動
作用の駆動源に、動作原理として自己インダクタンスと
相互インダクタンスとを併用するＳＲリニアモータ１１
を使用するため、同じ大きさの誘導リニアモータや回転
式のＳＲモータをそのまま平面展開したＳＲリニアモー
タに比較して同じ電流密度で推力が大きくなる。従っ
て、リニアモータの大きさが同じなら重い荷の移載がで
き、荷の移載に必要な推力が同じであればリニアモータ
を小型化できる。

【００４８】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
でなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 被検出部２８を可動子１７と一体的に移動する部材
であるミドルフォーク３に設ける代わりに、可動子１７
に設けてもよい。例えば、可動子１７の幅を拡げて、極
１３ａ〜１３ｆと対向しない箇所に被検出部２８を設け
る。この場合、被検出部２８の配設位置を突部１７ａと
対向する所定箇所に正確に設定し易くなる。

【００４９】○ 可動子１７が所定方向へ移動する間
は、磁気センサ２７のＡ相及びＢ相のパルス信号の立ち
上がり及び立ち下がり毎にカウンタ３２のアップ入力端
子にパルス信号を入力し、反対方向へ移動する間は、磁
気センサ２７のＡ相及びＢ相のパルス信号の立ち上がり
及び立ち下がり毎にカウンタ３２のダウン入力端子にパ
ルス信号を入力するための回路を制御装置１６に設けて
もよい。この場合は、分解能が４倍になる。

【００５０】○ リニアスケール２６は磁気スケールに
限らず、目盛として所定ピッチでスリットを形成したも
のや目盛として所定ピッチで凸部を形成したものでもよ
い。目盛としてスリットを形成したリニアスケールでは
その検出手段として磁気センサ２７に代えて、フォトイ
ンタラプタを使用する。目盛として凸部を形成したリニ
アスケールでは、検出手段として容量変換形変位センサ
又はインダクタンス形変位センサが使用される。また、
目盛として反射部と非反射部とが所定ピッチで交互に形
成されたリニアスケールを使用し、検出手段として光セ
ンサを使用してもよい。

【００５１】○ 被検出部２８と検出部の組合せは着磁
部と磁気センサ２９とに限らず、例えばスリットとフォ
トインタラプタ、反射部と光センサとしてもよい。 ○ 被検出部２８は可動子１７又は可動子１７と一体的
に移動する部材の、原点センサＳ１と対応する最大移動
範囲の中央を挟んで両側に、少なくとも１個ずつ突部１
７ａと対向する位置に設ければよく、正弦波駆動電流の
１周期に対応した間隔毎に設ける必要はない。例えば、
前記中央を挟んで両側に１個ずつ設けてもよい。

【００５２】○ 被検出部２８を前記中央を挟んで両側
に１個ずつ設ける場合、被検出部２８は可動子１７の中
央から全長のほぼ１／４の位置に設け、検出部（磁気セ
ンサ２９）は原点位置に配置された状態の可動子１７の
ほぼ中央と対応する位置に配置する。この場合、可動子
１７が原点位置からずれた状態で電源が投入された後、
可動子１７が被検出部２８が検出されるまでに移動する
距離は、最大でも可動子１７の原点位置から片側への最
大移動距離、即ち図６（ａ）のＬmax 未満となる。原点
センサＳ１の検出信号も考慮すれば、図６（ｂ）に示す
ように、被検出部２８を可動子１７の中央から全長のほ
ぼ２／３の位置に設けると、可動子１７が原点位置に復
帰するまでの最大移動距離がＬmax の２／３未満にな
る。被検出部２８がない場合は、可動子１７は原点セン
サＳ１が被検知部材２５を検知するまで移動するため、
図６（ｃ）に示すように、可動子１７が原点位置から僅
かにずれた状態から移動すると、可動子１７の最大移動
量はＬmax の２倍近くになる。なお、図６（ａ）〜
（ｃ）で矢印は可動子１７の最初の移動方向を示す。

【００５３】○ 被検出部２８を正弦波駆動電流の１周
期に対応した間隔以外の間隔で設ける場合、インクリメ
ントタイプの位置センサのカウンタ３２として汎用のカ
ウンタを使用した際にその最大カウント値未満で、検出
部（磁気センサ２９）が被検出部２８を順次検知可能な
間隔に設定する。そして、検出部の検出信号をカウンタ
３２のリセット入力端子に入力する。この場合、リニア
スケール２６の目盛をカウントするカウンタ３２として
汎用のカウンタを使用でき、コストが安くなる。

【００５４】○ ミドルフォーク３及びアッパフォーク
４が原点位置から固定フォーク２に対して左右両側へ往
復移動せずに、片側（図７では右側）へ往復移動可能な
フォーク装置１に適用してもよい。固定子１２は固定フ
ォーク２の中央ではなく右側に偏倚した状態に配設され
る。この場合も２方向へ移動するフォーク装置１と同様
に被検出部２８を正弦波駆動電流の１周期と同じ間隔毎
に設けても、可動子１７の、原点センサＳ１と対応可能
な最大範囲の中央を挟んで両側に少なくとも１個ずつ設
けてもよい。原点センサＳ１と対応可能な最大範囲Ｗma
x の中央を挟んで両側に１個ずつ設ける場合は、被検出
部２８を図７に示すように、最大範囲Ｗmax を４分割す
る３点のうちの中央の点を挟んだ両側に設け、検出部
（磁気センサ２９）は可動子１７の後端（図７では左
端）の最大移動範囲の中央と対向する位置に配設する。
これらの場合も可動子１７が原点位置から２方向へ移動
する対応する構成の場合と同様に、原点復帰が従来より
短時間で可能となる。

【００５５】○ 可動子１７の移動方向をカウンタ３２
の増減から判断し、電源投入後、非同期状態でＳＲリニ
アモータ１１を原点位置へ移動させてもよい。 ○ 電源投入時に可動子１７が原点位置に対してどちら
側にずれているのか検出する検出手段を設ける。例え
ば、セカンドフォーク３の底面に帯状の第１の被検知部
材を中央からほぼ右端まで延びる状態で設け、帯状の第
２の被検知部材を中央からほぼ左端まで延びる状態で設
ける。そして、固定フォーク２にセカンドフォーク３が
基準位置及び基準位置より右側へ移動した状態において
第１の被検知部材を検知可能な第１のセンサと、セカン
ドフォーク３が基準位置及び基準位置より左側へ移動し
た状態において第２の被検知部材を検知可能な第２のセ
ンサとを設ける。この場合、電源投入後、可動子を原点
位置へ移動させる際に、最初から原点に近づく方向へ移
動させることができる。

【００５６】○ 固定子１２の極の数は６個に限らず、
３個又は９個以上の３の倍数であってもよい。即ち、固
定子１２の極の数は３ｎ（ｎは自然数）であればよい。
この場合、駆動回路として汎用の３相インバータを利用
し易くなる。

【００５７】○ 極１３ａ〜１３ｆ及び突部１７ａの幅
は必ずしもほぼ同じに形成する必要はなく、極１３ａ〜
１３ｆ及び突部１７ａのそれぞれのピッチは同じで幅を
異ならせてもよい。

【００５８】○ 極１３ａ〜１３ｆ及び突部１７ａの先
端部に複数の小さな歯を形成してもよい。 ○ フォーク装置１は３段式に限らず、２段式あるいは
４段式にしてもよい。

【００５９】○ ＳＲリニアモータ１１はフォーク装置
１に限らず、工作機械、産業機械及びその他の移動機構
の駆動源として適用してもよい。前記実施の形態から把
握できる請求項記載以外の発明（技術思想）について、
以下にその効果とともに記載する。

【００６０】（１） 請求項１に記載の発明において、
前記ＳＲリニアモータは可動子の位置を検出するインク
リメントタイプの位置センサを備え、前記検出部の検出
信号が前記位置センサのカウンタのリセット入力端子に
入力され、前記被検出部の間隔が前記カウンタとして汎
用のカウンタを使用した際にその最大カウント値未満で
前記検出部からの検出信号が出力可能に設定されてい
る。この場合、リニアスケールの目盛をカウントするカ
ウンタとして汎用のカウンタを使用でき、コストが安く
なる。

【００６１】（２） 請求項１に記載の発明において、
可動子は原点位置から両側へ移動可能に構成され、前記
被検出部は可動子の中央から各移動方向へ全長の１／４
離れた位置に設けられ、前記検出部は原点位置に配置さ
れた状態の可動子のほぼ中央と対応する位置に配設され
ている。この場合、被検出部の数が２個であっても、被
検出部が検出されるまでの可動子の最大移動量が、可動
子の原点位置から片側への最大移動距離未満となる。

【００６２】（３） 請求項１、請求項２及び（１）の
いずれかに記載の発明において、前記ＳＲリニアモータ
は動作原理として自己インダクタンスと相互インダクタ
ンスとを併用する構成である。この場合、リニアモータ
の大きさが同じなら推力を大きくでき、必要な推力が同
じであればリニアモータを小型化できる。

【００６３】（４） １個の固定部と、該固定部に対し
て順次水平に繰り出し得る複数の可動部とを備え、前記
固定部及び可動部の少なくとも１個に可動部の出入動作
用の駆動源として、請求項１、請求項２、及び（１）〜
（３）のいずれかに記載の発明のＳＲリニアモータの固
定子を内蔵した荷移載装置。この場合、可動部が基準位
置から移動した状態で電源を切った後、再起動する際に
短時間で自動的に通常の制御が可能になる。また、誘導
リニアモータに比較して同じ電力量で推力が大きくな
る。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１及び請求項
２に記載の発明によれば、駆動方式をバイポーラの正弦
波駆動としたスイッチドリラクタンスリニアモータにお
いて、、電源投入時に可動子が原点位置にない場合で
も、短時間で可動子の原点復帰を自動的に行うことがで
きる。

【００６５】請求項２に記載の発明によれば、可動子が
最大でも正弦波駆動電流の１周期に相当する距離移動し
た時点で同期駆動が可能になり、より短時間で可動子の
原点復帰を行うことができる。また、インクリメントタ
イプの位置センサのカウンタのカウント値を正弦波駆動
電流の位相と対応させるのが容易になり、制御装置によ
るＳＲリニアモータの制御が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態のリニアスケールの模式図。

【図２】 （ａ）はＳＲリニアモータの模式部分側面
図、（ｂ）は固定子の極、可動子の突部及び被検出部の
位置関係を示す模式図。

【図３】 フォーク装置の断面図。

【図４】 フォーク装置の概略斜視図。

【図５】 磁気センサの出力とカウント値との関係を示
すグラフ。

【図６】 （ａ），（ｂ）は別の実施の形態の被検出部
の位置を示す模式図、（ｃ）は従来技術の原点センサと
被検知部材の位置を示す模式図。

【図７】 別の実施の形態のフォーク装置の模式図。

【符号の説明】

１１…ＳＲリニアモータ、１２…固定子、１７…可動
子、１７ａ…突部、２６…位置センサを構成するリニア
スケール、２８…被検出部、２９…検出部としての磁気
センサ、３２，３３…カウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大立 泰治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 5H641 BB09 BB19 GG02 GG04 GG26 GG28 GG29 HH03 HH10 JA03 JA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動方式をバイポーラの正弦波駆動とし
   たスイッチドリラクタンスリニアモータであって、可動
   子又は可動子と一体的に移動する部材の、原点センサと
   対応する最大移動範囲の中央を挟んで両側に、少なくと
   も１個ずつの被検出部を可動子の突部と対向する位置に
   設け、固定子側の所定位置に前記被検出部を検出する検
   出部を設けたスイッチドリラクタンスリニアモータ。
2. 【請求項２】 前記被検出部は正弦波駆動電流の１周期
   に相当するピッチ毎に設けられ、前記検出部の検出信号
   が可動子の位置を検出するインクリメントタイプの位置
   センサのカウンタのリセット入力端子に入力される請求
   項１に記載のスイッチドリラクタンスリニアモータ。