JP2003070225A - Path module for linear motor, modular linear motor system, and controlling method therefor - Google Patents

Path module for linear motor, modular linear motor system, and controlling method therefor

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JP2003070225A
JP2003070225A JP2002179056A JP2002179056A JP2003070225A JP 2003070225 A JP2003070225 A JP 2003070225A JP 2002179056 A JP2002179056 A JP 2002179056A JP 2002179056 A JP2002179056 A JP 2002179056A JP 2003070225 A JP2003070225 A JP 2003070225A
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path
module
controller
encoder
control
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Application number
JP2002179056A
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Japanese (ja)
Inventor
Mustansir Faizullabhoy
フェイズラブホイ ムスタンシル
Anwar Chitayat
チタヤット アンワー
Joseph Cardamone
カルダモン ジョーゼフ
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Boeing North American Inc
Original Assignee
Rockwell International Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a path module for linear motor, a modular linear motor system, and a control method therefor. SOLUTION: This path module for linear motor system includes a controller coupled to one or more amplifiers that are operative to control associated windings in the module. The controller receives control information via a communications link. The controller controls the amplifier based on the received control information so as to selectively energize the associated windings in the module. In one aspect, a plurality of such modules are connected together to form a path along which one or more stages are moveable according to the energization of the windings in the path.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はモータに関し、より
詳細には、リニアモータのモジュール、モジュラリニア
モータシステム、および、リニアモータシステムのモジ
ュールを制御する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to motors, and more particularly to modules for linear motors, modular linear motor systems, and methods for controlling modules in linear motor systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】(関連出願)本出願は、現在米国特許第
5,942,817号である1998年2月26日出願
の、「LINEAR MOTOR HAVING AU
TOMATIC ARMATURE WINDIG S
WITCHING AT MINIMUMCURREN
T POINTS」という名称の米国特許出願第09/
031,009号、現在米国特許第5,907,200
号である1998年2月26日出願の、「ENCODE
R」という名称の米国特許出願第09/031,287
号、現在米国特許第5,925,943号である199
8年3月17日出願の、「MODULAR WIREL
ESS LINEAR MOTOR」という名称の米国
特許出願第09/040,132号、および現在米国特
許第5,936,319号である1998年4月6日出
願の、「WIRELESS PERMANENT MA
GNET LINEAR MOTOR WITH MA
GNETICALLY CONTROLLED ARM
ATURE SWITCHING AND MAGNE
TIC ENCODER」という名称の米国特許出願第
09/055,573号の一部継続出願である、現在米
国特許第5,994,798号である1998年4月2
9日出願の、「CLOSED−PATH LINEAR
MOTOR」という名称の出願第09/069,324
号の継続出願である、「CLOSED−PATH LI
NEAR MOTOR」という名称の出願第09/41
5,166号の一部継続出願である。
BACKGROUND OF THE INVENTION (Related Application) This application is filed on Feb. 26, 1998, which is currently US Pat. No. 5,942,817, entitled "LINEAR MOTOR HAVING AU".
TOMATIC ARMATURE WINDIG S
WITCHING AT MINIMUM CURREN
No. 09 / US patent application entitled "T POINTS"
031,009, currently US Pat. No. 5,907,200.
Issued on February 26, 1998, "ENCODE
US patent application Ser. No. 09 / 031,287 entitled "R"
No. 199 currently US Pat. No. 5,925,943
“MODULA WIREL” filed on March 17, 8
US Patent Application No. 09 / 040,132 entitled "ESS LINEAR MOTOR" and "WIRELESS PERMANENT MA" filed April 6, 1998, which is currently US Patent No. 5,936,319.
GNET LINEAR MOTOR WITH MA
GNETICALLY CONTROLLED ARM
ATURE SWITCHING AND MAGNE
April 2, 1998, now US Pat. No. 5,994,798, which is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 09 / 055,573 entitled “TIC ENCODER”.
"CLOSED-PATH LINEAR" filed on 9th
Application No. 09 / 069,324 entitled "MOTOR"
Issue, a continuation application, "CLOSED-PATH LI
Application No. 09/41 entitled "NEAR MOTOR"
This is a partial continuation application of No. 5,166.

【0003】コイルを備えた固定電機子(statio
nary armature)、および磁石を備えた可
動ステージを有するリニアモータは、当分野で良く知ら
れている。また、固定磁石および可動コイルを有するリ
ニアモータについても知られている。
Fixed armature (statio) with coils
Linear armatures, and linear motors with moveable stages with magnets are well known in the art. A linear motor having a fixed magnet and a movable coil is also known.

【0004】米国特許第4,749,921号に、この
ようなリニアモータのタイプの1つが開示されている。
この特許で開示されているリニアモータは、ベースプレ
ートに取り付けられた一連の固定電機子巻線、および、
ベースプレートを自由に移動することができる一連の磁
石を有するステージを有している。このステージは、交
流励磁または直流励磁をコイルに印加することにより、
所望の方向に移動させることができる。このようなリニ
アモータを位置決めシステムに使用する場合、ステージ
の位置とコイルの位置の関係を利用してその動作が制御
される。
US Pat. No. 4,749,921 discloses one such type of linear motor.
The linear motor disclosed in this patent has a series of fixed armature windings mounted on a base plate, and
It has a stage with a series of magnets that allow the base plate to move freely. This stage applies AC or DC excitation to the coil to
It can be moved in the desired direction. When such a linear motor is used in a positioning system, its operation is controlled by utilizing the relationship between the position of the stage and the position of the coil.

【0005】あるリニアモータでは、整流子接点(co
mmutator contact)は、ステージから
のペンダント(pendant)である。接点は、1つ
または複数のパワーレールと1つまたは複数のコイル接
点とを接触させている。ステージが電機子に沿って移動
すると、電機子に対するステージの位置は、整流子の接
点を介して固定電機子巻線に電力を印加することによ
り、自動的に説明される。
In some linear motors, commutator contacts (co
The Mmutator contact is a pendant from the stage. The contacts contact one or more power rails and one or more coil contacts. As the stage moves along the armature, the position of the stage relative to the armature is automatically accounted for by applying power to the fixed armature windings through the contacts of the commutator.

【0006】他のリニアモータでは、従来、ワイヤのサ
ービスループが可動ステージと固定エレメントの間に使
用されている。ステージの位置は、ステージ上に設けら
れた、ステージの経路に沿って固定された符号器テープ
のマークを検出する磁気位置符号器あるいは光位置符号
器を用いて更新される。位置は、固定モータコントロー
ラへのサービスループに接続されている。
In other linear motors, a service loop of wire is conventionally used between the movable stage and the fixed element. The position of the stage is updated by using a magnetic position encoder or an optical position encoder that detects a mark on an encoder tape fixed on the stage along the path of the stage. The position is connected to a service loop to the fixed motor controller.

【0007】重要な位置情報は、通常、電機子の相に対
するステージの相である。例えば3相電機子の場合、巻
線は、相A、BおよびCの3つの相のセットが繰り返さ
れるように配列される。相Aの巻線の中心を仮に0度と
して定義すると、BおよびCの巻線の中心は、120度
および240度として定義される。ステージの移動距離
に応じて、2、3または4つ以上の巻線セットが可能で
ある。通常、相Aの巻線は並列に接続され、相Bおよび
Cの巻線についても同様である。したがって、ステージ
上の磁石の影響が及ぶ範囲内において、これらの巻線へ
の給電以外にステージの位置が特定の巻線に対する特定
の電圧構成を必要とする場合、電機子内の他のすべての
巻線にも給電される。リニアモータから得ることができ
る最大の力は、電機子巻線の許容温度上昇によって制限
される。すべての巻線に給電されると、巻線がモータの
力に寄与しているかしていないかにかかわらず、モータ
としての機能を発揮するために厳密に必要な加熱以上の
加熱が生じることになる。
The important position information is usually the stage phase relative to the armature phase. In the case of a three-phase armature, for example, the windings are arranged such that the set of three phases A, B and C is repeated. If the phase A winding center is defined as 0 degrees, the B and C winding centers are defined as 120 degrees and 240 degrees. Two, three, or more than four winding sets are possible, depending on the travel of the stage. Usually, the phase A windings are connected in parallel, and so is the phase B and C windings. So, within the influence of the magnets on the stage, if the position of the stage requires a specific voltage configuration for a particular winding other than powering these windings, then all the others in the armature. Power is also supplied to the windings. The maximum force that can be obtained from a linear motor is limited by the allowable temperature rise of the armature winding. When all windings are energized, there will be more heating than is strictly necessary to function as a motor, whether or not the windings contribute to the power of the motor. .

【0008】従来技術によるリニアモータの中には、磁
石の影響が及ぶ範囲内にあるときのみ、電機子巻線を閉
じるスイッチを用いてこの加熱の問題に対処しているも
のもある。
Some prior art linear motors address this heating problem with a switch that closes the armature winding only when it is within the magnet's influence.

【0009】可動エレメントと固定エレメントを接続す
るケーブルループを必要とすることは不便であり、ま
た、システム設計の柔軟性を制限している。ワイヤリン
グハーネスには、リニアモータによるモータとリニアモ
ータの経路に隣接するあらゆる装置、すなわちアイテム
との間でのもつれを回避するための余分なクリアランス
が必要であり、また、リニアモータの可動エレメントに
余計な重量を付加している。さらに、ワイヤリングハー
ネスを使用しているリニアモータの製造は、余計な材料
費および組立労務費を負担している。したがって、組立
費を低減し、可動エレメントの総重量を軽減し、かつ、
リニアモータの有用性を制限しているクリアランスを除
去するためには、リニアモータ内におけるワイヤリング
ハーネスの使用を排除することが望ましい。
The need for a cable loop connecting the movable element and the fixed element is inconvenient and limits the flexibility of the system design. The wiring harness requires extra clearance to avoid entanglement between the linear motor and any device adjacent to the linear motor's path, i.e. the item, and the moving elements of the linear motor have extra clearance. I add a lot of weight. Moreover, the manufacture of linear motors that use wiring harnesses incurs additional material and assembly labor costs. Therefore, the assembly cost is reduced, the total weight of the movable element is reduced, and
To eliminate the clearance that limits the usefulness of linear motors, it is desirable to eliminate the use of wiring harnesses within linear motors.

【0010】ほとんどのリニアモータは、経路が直線
で、かつ、経路の長さが所定の固定長になるように製造
され、それにより、電機子の長さ、延いては電機子巻線
数が確立されている。このようなリニアモータは、電機
子巻線はすべて互いに並列で、かつ、その軸はリニアモ
ータの移動方向に対して概ね90度をなしており、任意
の特定長さの新しいリニアモータを作るためには、通
常、新規アセンブリでの生産設備が必要である。各アセ
ンブリは、1組の電機子巻線、1組の可動磁石、およ
び、リニアモータの可動エレメントに結合される固定長
のワイヤリングハーネスを有しており、各アセンブリが
ユーザのニーズに合わせた注文設計の場合、リニアモー
タの製造費が増加し、注文設計毎に新しい生産設備が必
要である。したがって、モジュラ設計のリニアモータを
製造することが特に望ましい。
Most linear motors are manufactured so that the path is straight and the path length is a fixed length, so that the length of the armature and hence the number of armature windings is increased. Has been established. In such a linear motor, the armature windings are all in parallel with each other, and their axes form approximately 90 degrees with respect to the moving direction of the linear motor, in order to make a new linear motor of any specific length. Typically requires production equipment at the new assembly. Each assembly has a set of armature windings, a set of moving magnets, and a fixed length wiring harness that is coupled to the moving elements of a linear motor, and each assembly can be ordered to suit your needs. In the case of design, the manufacturing cost of the linear motor increases, and new production equipment is required for each custom design. Therefore, it is particularly desirable to manufacture linear motors of modular design.

【0011】モジュラ設計モータにより、任意の所望長
さの電機子巻線アセンブリを容易にカストマイズ化する
ことができ、生産設備費が最少化されるため、特定のリ
ニアモータの製造費が低減される。組立ておよび外形図
のデータベースは、リニアモータファミリの範囲内のす
べてのアセンブリに共通であり、組立ておよび製造が容
易になる。共通部品を、現在、容易に入手することがで
きる部品の中から在庫に持つことができるため、任意の
特定長さのモータアセンブリを速やかに組み立てること
ができる。また、共通部品を在庫に持つことにより、材
料を共通のサプライヤから大量に購入することができる
ため、製造費全体が低減される。任意の所望長さの電機
子巻線アセンブリを組み立てることができるため、リー
ドタイムを短くすることができる。したがってモジュラ
設計リニアモータにより、製造費が低減され、組立てリ
ードタイムが短縮され、かつ、全体的な有用性が向上す
る。
The modular design motor allows easy customization of armature winding assemblies of any desired length, minimizing production equipment costs and thus reducing manufacturing costs for a particular linear motor. . The assembly and outline drawing database is common to all assemblies within the linear motor family, facilitating assembly and manufacturing. The common parts can be kept in stock from among the parts that are readily available at the moment so that a motor assembly of any particular length can be quickly assembled. Also, by keeping common parts in inventory, materials can be purchased in large quantities from a common supplier, reducing overall manufacturing costs. Since it is possible to assemble an armature winding assembly of any desired length, lead time can be shortened. Therefore, the modular design linear motor reduces manufacturing costs, reduces assembly lead time, and improves overall utility.

【0012】一連の固定電機子巻線および可動磁石を使
用したリニアモータの場合、コイルからの熱を放散させ
るための手段が必要である。当分野においては、電機子
巻線の縁の1つに取り付けられたコールドプレートを有
するリニアモータが知られている。あるいは、当分野で
は、冷却コイルすなわちチャネルを有する電機子巻線に
ついても良く知られている。米国特許第4,839,5
45号に、このような電機子の例が開示されている。こ
れらの電機子には、積重ね積層磁性体が使用されてい
る。非磁性電機子を有するリニアモータも知られてお
り、例えば米国特許第4,749,921号にその一例
が開示されている。この特許で開示されているリニアモ
ータは、アルミニウムフレームあるいは螺旋状冷却コイ
ルからなるコイル支持構造を備えた非磁性電機子を有し
ている。アルミニウムフレームを有する例では、アルミ
ニウムフレームおよびヒートシンクとして機能するサイ
ドプレートを介して電機子のコイルから熱を放出してい
る。あるいは、螺旋状コイルを使用して、電機子内部を
より一様に冷却している。螺旋状コイルは、オーバラッ
プコイルを支持し、コイルおよび電機子は、凝結可能樹
脂のブロック中に鋳造されているが、このようなコイル
の組込みは、組立てが複雑であり、また、材料が高価で
あるため、費用がかかるという欠点を有している。ま
た、凝結可能樹脂を使用することによって渦電流の発生
が回避されるが、凝結可能樹脂の熱伝導率が金属の熱伝
導率より著しく小さいため、リニアモータの出力が熱に
置換され、したがって出力放出能力を低下させている。
In the case of a linear motor using a series of stationary armature windings and moving magnets, a means is needed to dissipate the heat from the coils. Linear motors having a cold plate attached to one of the edges of the armature winding are known in the art. Alternatively, armature windings having cooling coils or channels are also well known in the art. U.S. Pat. No. 4,839,5
No. 45 discloses an example of such an armature. Stacked laminated magnetic bodies are used for these armatures. Linear motors having non-magnetic armatures are also known, an example of which is disclosed in US Pat. No. 4,749,921. The linear motor disclosed in this patent has a non-magnetic armature with a coil support structure consisting of an aluminum frame or a spiral cooling coil. In an example having an aluminum frame, heat is radiated from the armature coil via the aluminum frame and the side plate that functions as a heat sink. Alternatively, a spiral coil is used to more evenly cool the interior of the armature. The spiral coil supports the overlap coil and the coil and armature are cast in a block of settable resin, but the incorporation of such a coil is complicated to assemble and the material is expensive. Therefore, it has the drawback of being expensive. Also, the use of coagulable resin avoids the generation of eddy currents, but because the thermal conductivity of the coagulable resin is significantly smaller than that of metal, the output of the linear motor is replaced by heat, and therefore the output Release capacity is reduced.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】製造装置におけるリニ
アモータの使用が増加しており、このような装置では、
動作速度の公称増加は、即、著しい製造費の節約につな
がることを意味している。したがって所与のリニアモー
タの力および加速度を可能な限り大きくすることが特に
望ましい。生成される力を強くするためには磁界強度を
大きくするか、あるいは電機子のコイルに印加する電流
を大きくしなければならない。永久磁石リニアモータの
場合、有効磁界強度は、有効モータ磁石の磁界強度によ
って制限される。コイル内に放散される電力は、電流の
二乗に等しい割合で増加する。最大電機子温度を超える
ことなく達成することができる力は、付随する熱の発生
によって制限されるため、リニアモータの出力放出能力
を改善することにより、リニアモータの有用性が向上す
る。
The use of linear motors in manufacturing equipment is increasing, and in such equipment,
Nominal increases in operating speed mean immediate significant manufacturing cost savings. Therefore, it is particularly desirable to have as much force and acceleration as possible for a given linear motor. In order to increase the generated force, the magnetic field strength must be increased or the current applied to the armature coil must be increased. For a permanent magnet linear motor, the effective magnetic field strength is limited by the magnetic field strength of the effective motor magnet. The power dissipated in the coil increases at a rate equal to the square of the current. Since the force that can be achieved without exceeding the maximum armature temperature is limited by the concomitant generation of heat, improving the output ejection capacity of the linear motor improves the utility of the linear motor.

【0014】本発明のいくつかの態様の基本を理解する
ために、以下に本発明の簡単な概要を示す。この概要
は、本発明を広範囲に渡って概説したものではない。こ
の概要は、本発明のキー、すなわち重要な要素を同一化
することを意図したものでも、あるいは本発明の範囲を
明確に描写することを意図したものでもない。この概要
の目的はあくまでも、後述の詳細な説明の前置きとし
て、本発明の概念のいくつかを簡単な形で提供すること
に過ぎない。
To understand the basics of some aspects of the present invention, a brief summary of the invention is provided below. This summary is not an extensive overview of the invention. This summary is not intended to identify key or critical elements of the invention or delineate the scope of the invention. The purpose of this summary is merely to provide some of the concepts of the invention in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、経路を形成するために1つまたは複数の他のモジュ
ールと共に接続される、リニアモータのためのモジュー
ルが提供される。モジュールは、互いに間隔を隔てた1
つまたは複数の電機子巻線を備えている。また、モジュ
ールは、巻線に結合された増幅器、および通信リンクか
ら受信した動作情報に基づいて増幅器を制御することが
できるコントローラを備えている。増幅器は、コントロ
ーラから提供される制御情報に基づいて、関連する巻線
への給電を制御している。
SUMMARY OF THE INVENTION According to one aspect of the invention, there is provided a module for a linear motor that is connected with one or more other modules to form a path. Modules spaced 1 from each other
It has one or more armature windings. The module also includes an amplifier coupled to the winding and a controller capable of controlling the amplifier based on operational information received from the communication link. The amplifier controls the power supply to the associated winding based on the control information provided by the controller.

【0016】一態様によれば、複数のモジュールがまと
めて接続され、所望の形状および長さを有する経路が画
定される。各モジュールのコントローラは、通信リンク
を介してシステムコントローラから制御情報を受信す
る。システムコントローラは、経路に沿って移動するこ
とができる1つまたは複数のステージの各々の位置を示
す位置情報を受信する。システムコントローラは、各ス
テージに対する所望の動きを実行するために、経路に対
する各ステージの絶対位置を決定し、該当するモジュー
ルコントローラに、その巻線に給電するよう命令する。
According to one aspect, a plurality of modules are connected together to define a path having a desired shape and length. The controller of each module receives control information from the system controller via the communication link. The system controller receives position information indicating the position of each of the one or more stages that can move along the path. The system controller determines the absolute position of each stage with respect to the path and commands the appropriate module controller to power its windings to perform the desired movement for each stage.

【0017】他の態様によれば、モジュールの巻線はノ
ンインタレース式、つまりオーバラップしない形で隣合
って巻線が配置されている。また、モジュールは、巻線
の各々に結合された個別の増幅器を有している。各増幅
器は、関連する巻線への給電を制御するように動作し、
モジュール内の巻線の個別制御を容易にしている。
According to another aspect, the windings of the module are non-interlaced, ie the windings are arranged next to each other in a non-overlapping manner. The module also has a separate amplifier coupled to each of the windings. Each amplifier operates to control the power supply to its associated winding,
It facilitates individual control of the windings in the module.

【0018】本発明の他の態様によれば、リニアモータ
システム内の経路モジュールを制御するための方法が提
供される。経路モジュールを制御する方法には、通信リ
ンクを介してモータコントローラから制御命令を受信す
るステップが含まれている。制御データは経路モジュー
ルの増幅器に提供され、制御命令に基づいて、経路モジ
ュールの少なくとも1つの電機子巻線が選択的に給電さ
れる。特定の態様によれば、制御命令により、経路モジ
ュール内の1つまたは複数の電機子巻線が識別される。
According to another aspect of the invention, there is provided a method for controlling a path module in a linear motor system. A method of controlling a routing module includes receiving control instructions from a motor controller via a communication link. The control data is provided to the amplifier of the path module to selectively power at least one armature winding of the path module based on the control command. According to a particular aspect, the control instruction identifies one or more armature windings within the path module.

【0019】前述の目的および関連する目的を達成する
ために、本発明の特定の実例態様について、以下の説明
および添付の図面と共に本明細書において説明する。こ
れらの態様は、若干ではあるが本発明の原理を用いるこ
とができる様々な方法を示しており、本発明は、これら
のすべての態様およびその均等物を含むことを意図して
いる。本発明のその他の利点および新規な特徴について
は、本発明の以下の詳細説明を図面と共に考察すること
により、明らかになるであろう。
To the accomplishment of the foregoing and related ends, certain illustrative aspects of the present invention are described herein, together with the description below and the accompanying drawings. These aspects, to a lesser extent, demonstrate various ways in which the principles of the invention may be employed, and the invention is intended to include all of these aspects and equivalents thereof. Other advantages and novel features of the invention will be apparent upon consideration of the following detailed description of the invention in conjunction with the drawings.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1を参照すると、本発明の態様
によるリニアモータが一括して10で示されている。可
動ステージ12は、経路14に沿って任意の便宜な方法
で支持され、かつ、導かれている。経路14は、それぞ
れモータコントローラ18によって生成される相A、B
およびCの3相駆動電力を受け取るための電機子巻線1
6A、16Bおよび16C繰返しセットを、その経路内
に備えている。モータコントローラ18からの駆動電力
の相Aは、相A導線20A上で、ノーマルオープン相A
スイッチ22Aの端子に接続されている。相Aスイッチ
の各々は、それぞれ関連する相A電機子巻線16Aに接
続されている。同様に、相Bおよび相Cの駆動電力は、
相Bおよび相C導線20Bおよび20C上で、それぞれ
相Bスイッチ22Bおよび相Cスイッチ22Cの端子に
接続されている。各セットの電機子巻線16A、16B
および16Cはノンインタレース式である。つまり、い
くつかの従来技術のリニアモータの場合と同様、隣合っ
ており、オーバラップしていない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIG. 1, a linear motor according to aspects of the present invention is shown generally at 10. Movable stage 12 is supported and guided along path 14 in any convenient manner. Path 14 includes phases A and B generated by motor controller 18, respectively.
And armature winding 1 for receiving three-phase drive power of C
A 6A, 16B and 16C repeat set is provided in the path. The phase A of the drive power from the motor controller 18 is the normally open phase A on the phase A conductor 20A.
It is connected to the terminal of the switch 22A. Each of the Phase A switches is connected to its respective Phase A armature winding 16A. Similarly, the drive power for Phase B and Phase C is
On phase B and phase C conductors 20B and 20C, they are connected to the terminals of phase B switch 22B and phase C switch 22C, respectively. Armature winding 16A, 16B of each set
And 16C are non-interlaced. That is, as in some prior art linear motors, they are adjacent and non-overlapping.

【0021】スイッチ22A、22Bおよび22Cは、
可動ステージ12上のモータ磁石の影響が及ぶ範囲内に
ある特定の電機子巻線16A、16Bおよび16Cに関
連するスイッチを除き、開状態を維持する。スイッチ2
2A′、22B′および22C′は、この方法で閉じて
いるスイッチ22A、22Bおよび22Cを示したもの
で、対応する電機子巻線16A′、16B′および16
C′に電力を印加している。可動ステージ12が経路1
4に沿って移動すると、新たに可動ステージ12上の磁
石の影響下に入るスイッチ22A、22Bおよび22C
が閉じ、磁石の影響から外れるスイッチが開く。本明細
書において説明するように、モータ磁石、他の個別磁石
(例えばスイッチング磁石)、あるいはその他の手段を
用いて、スイッチ22を閉状態に起動することができ
る。したがっていつの時点においても、給電されるのは
可動ステージ12に対する力の生成に寄与することがで
きる電機子巻線16A′、16B′および16C′のみ
である。力の生成に寄与するには役に立たない残りの電
機子巻線16A、16Bおよび16Cは、非活動、無給
電状態を維持し、それにより消費電力が低減され、それ
に伴い、力に寄与する位置にあっても、あるいはなくて
もすべての電機子巻線に給電される従来技術の装置と比
較すると、加熱が緩和される。
The switches 22A, 22B and 22C are
It remains open except for the switches associated with the particular armature windings 16A, 16B and 16C that are within the influence of the motor magnets on the moveable stage 12. Switch 2
2A ', 22B' and 22C 'show the switches 22A, 22B and 22C closed in this way and have corresponding armature windings 16A', 16B 'and 16C.
Power is applied to C '. Movable stage 12 is path 1
4, the switches 22A, 22B and 22C are newly placed under the influence of the magnet on the movable stage 12.
Closes and the switch opens, which deviates from the effect of the magnet. As described herein, motor magnets, other discrete magnets (eg, switching magnets), or other means may be used to activate switch 22 in the closed state. Thus, at any given time, only the armature windings 16A ', 16B' and 16C 'that can contribute to the generation of forces on the movable stage 12 are powered. The remaining armature windings 16A, 16B and 16C, which are not useful for contributing to the generation of force, remain inactive, unpowered, thereby reducing power consumption and, thus, in positions that contribute to force. Heating is mitigated when compared to prior art devices where all armature windings, with or without them, are powered.

【0022】可動ステージ12の「開ループ」駆動で十
分なアプリケーションでは、モータコントローラ18
は、ステージ12を所望の方向に駆動するために必要な
相の列を生成しているが、望ましいアプリケーションの
1つは、モータコントローラ18が可動ステージ12か
ら、経路14に沿ったステージ12の位置、あるいは経
路14に沿った移動増分のいずれかを示すフィードバッ
ク情報を受信する「閉ループ」駆動システムである。閉
ループシステムにより、可動ステージ12の位置、速
度、および加速度を正確に制御することができる。
In applications where "open loop" drive of the moveable stage 12 is sufficient, the motor controller 18
Produces the sequence of phases required to drive the stage 12 in the desired direction, but one desirable application is for the motor controller 18 to move the stage 12 from the movable stage 12 to the position of the stage 12 along the path 14. , Or a "closed loop" drive system that receives feedback information indicating either increments of travel along path 14. The closed loop system allows precise control of the position, velocity and acceleration of the moveable stage 12.

【0023】従来の技術は、可動ステージ12とモータ
コントローラ18の間の配線を使用することによって、
位置フィードバックの要求を満たしているが、これは、
アプリケーションによっては不便であり、また、実践的
ではない。実践的ではないアプリケーションには、それ
自体の上に閉じられた、あるいは湾曲した経路14に沿
った可動ステージ12の移動が含まれる。閉経路の例と
しては、追って本明細書の中でさらに詳細に記載する
が、ロボット組立て作業における楕円すなわち「レース
トラック」(race−track)パターン値があ
る。つまり、可動ステージ12が、経路14上を同じ方
向に前方向への繰返し移動を継続することになる。この
ようなアプリケーションの場合、可動エレメントと固定
エレメントの間の配線は、実現が困難であるか、あるい
は不可能である。以下、モータ内に実施することができ
る、配線の量を著しく低減させるための本発明の態様に
よる有効なメカニズムについて説明する。
The prior art uses the wiring between the movable stage 12 and the motor controller 18 to
It meets the requirements for position feedback, which is
Some applications are inconvenient and impractical. Non-practical applications include moving the movable stage 12 along a closed or curved path 14 on itself. An example of a closed path is the ellipse or "race-track" pattern value in a robot assembly operation, as described in more detail later in this specification. That is, the movable stage 12 continues to repeatedly move forward on the path 14 in the same direction. For such applications, the wiring between the movable element and the fixed element is difficult or impossible to realize. In the following, an effective mechanism according to aspects of the invention for significantly reducing the amount of wiring that can be implemented in a motor will be described.

【0024】図1に示す例は、可動ステージ12の位置
および/または移動増分を、モータコントローラ18に
無線で知らせる通信デバイス24を備えている。通信デ
バイス24は、後述するように、固定エレメントと可動
エレメントの間の接続ケーブルを必要としない直線エン
コーダである。
The example shown in FIG. 1 comprises a communication device 24 which wirelessly informs the motor controller 18 of the position and / or increment of movement of the movable stage 12. The communication device 24 is a linear encoder that does not require a connecting cable between the fixed element and the movable element, as will be described later.

【0025】例として、少なくともいくつかの位置情報
または移動情報が、位置情報の伝達を必要とすることな
く、可動ステージ12外の固定位置に展開される。
By way of example, at least some position information or movement information is expanded to a fixed position outside the movable stage 12 without the need for transmission of position information.

【0026】図1の簡易図面および上の説明から、リニ
アモータ10が、(1)スイッチ22A、22B、22
Cの制御、(2)位置データまたは移動データのフィー
ドバック、(3)位置(または移動から誘導される位
置)に関連した駆動電力の生成、の3つのアクションを
必要とすることが分かる。
From the simplified drawing of FIG. 1 and the above description, the linear motor 10 is (1) switches 22A, 22B, 22.
It can be seen that three actions are required: control of C, (2) feedback of position or movement data, (3) generation of drive power related to position (or position derived from movement).

【0027】図2を参照すると、図1の経路14を通る
II−IIに沿って取った、可動ステージ12の端部を
見た横断面図が示されており、プレート26の下側に複
数のモータ磁石160、162が示されている。モータ
磁石160、162の下面は、電機子巻線16A、16
Bおよび16Cの上面に近接して、平行に維持されてい
る。例として、磁性体の積重ね積層物に電機子巻線16
A、BおよびCを巻き付けることができる。この実施例
では、モータ磁石160、162の下面は、積重ね積層
物の上面に近接して、平行に維持されている。電機子巻
線16A、16Bおよび16Cが磁性体を含んでいない
場合、アプリケーションによっては、可動ステージ12
にかかる静荷重軽減の恩恵を享受することができる。以
下の説明の中では、モータ磁石160、162をモータ
磁石と呼ぶ。電機子巻線16A、BおよびCは必要に応
じて給電され、モータ磁石160、162と相互に作用
し、それにより可動ステージ12に移行力が生じ、経路
14に対してステージが移動する。
Referring to FIG. 2, there is shown a cross-sectional view of the end of movable stage 12 taken along line II-II through path 14 of FIG. Motor magnets 160, 162 are shown. The lower surface of the motor magnets 160 and 162 has armature windings 16A and 16
Close to and parallel to the top surface of B and 16C. As an example, the armature winding 16
A, B and C can be wrapped. In this example, the bottom surfaces of the motor magnets 160, 162 are maintained parallel to and in close proximity to the top surface of the stacked laminate. If the armature windings 16A, 16B and 16C do not include a magnetic material, the movable stage 12 may be used depending on the application.
It is possible to enjoy the benefit of reducing the static load on the vehicle. In the following description, the motor magnets 160 and 162 are called motor magnets. The armature windings 16A, B, and C are powered as needed and interact with the motor magnets 160, 162, which creates a transfer force on the moveable stage 12 and moves the stage relative to the path 14.

【0028】一態様によれば、ペンダントアーム28
が、プレート26から下に向かって延びている。ペンダ
ントアーム28には、いずれも可動ステージ12と共に
移動するスイッチング磁石30およびエンコーダ磁石3
2が取り付けられている。経路14に貼り付けられたレ
ール34は、ペンダントアーム28に概ね平行に立ち上
がっている。レール34には、縦方向に間隔を隔てた複
数のスイッチングセンサ36が、スイッチング磁石30
に対向して貼り付けられており、また、縦方向に間隔を
隔てた複数のエンコーダセンサ38が、エンコーダ磁石
32に対向して貼り付けられている。
According to one aspect, the pendant arm 28
Extends downward from the plate 26. The pendant arm 28 has a switching magnet 30 and an encoder magnet 3 that move together with the movable stage 12.
2 is attached. The rail 34 attached to the path 14 stands up substantially parallel to the pendant arm 28. On the rail 34, a plurality of switching sensors 36 that are vertically spaced apart from each other are connected to the switching magnet 30.
And a plurality of encoder sensors 38, which are vertically spaced apart from each other, are attached so as to face the encoder magnet 32.

【0029】次に図3を参照すると、スイッチングセン
サ36は、レール34に沿って均等に間隔を隔ててい
る。スイッチングセンサ36の各々は、レール34上に
それぞれの電機子巻線16と整列して配置されている。
スイッチングセンサ36は、例えばホール効果デバイス
である。スイッチング磁石30は、移動方向に、モータ
磁石160、162の磁界による影響を受けて移動する
長さに概ね等しい長さを有している。この長さは、使用
されるモータ磁石の数には無関係に変更することができ
る。例として、スイッチング磁石30の長さは、9つの
スイッチングセンサ36に影響を及ぼすだけの十分な長
さである。つまり、図3では、9つの電機子巻線16
(3セットの相A、BおよびC)が、それぞれの電力導
線20に常に接続され、モータ磁石160、162と磁
気相互作用している。
Referring now to FIG. 3, the switching sensors 36 are evenly spaced along the rail 34. Each of the switching sensors 36 is arranged on the rail 34 in alignment with the respective armature winding 16.
The switching sensor 36 is, for example, a Hall effect device. The switching magnet 30 has a length substantially equal to the moving length in the moving direction under the influence of the magnetic fields of the motor magnets 160 and 162. This length can be changed independently of the number of motor magnets used. As an example, the length of the switching magnet 30 is long enough to affect the nine switching sensors 36. That is, in FIG. 3, nine armature windings 16
(3 sets of phases A, B and C) are always connected to the respective power conductor 20 and are in magnetic interaction with the motor magnets 160, 162.

【0030】スイッチングセンサ36は、既に説明した
ように、各スイッチの開状態および閉状態を制御してい
る。任意の都合の良いタイプのスイッチを使用すること
ができる。一態様によれば、スイッチは、サイリスタあ
るいはパワーMOSFETトランジスタなどの従来の半
導体スイッチである。半導体スイッチおよびその開/閉
状態を制御するための技法については、当分野の技術者
に良く知られているため、その詳細説明は、ここでは省
略する。
The switching sensor 36 controls the open and closed states of each switch, as described above. Any convenient type of switch can be used. According to one aspect, the switch is a conventional semiconductor switch such as a thyristor or a power MOSFET transistor. Semiconductor switches and techniques for controlling their open / closed states are well known to those skilled in the art, and thus detailed description thereof is omitted here.

【0031】図4は、図2のC−Cに沿って取った横断
面図で、プレート26の下面を示している。例として、
プレート26は、プレート26に沿って等間隔に隔てら
れた9つのモータ磁石160を備えている。また、9つ
のモータ磁石160のアレイの両端に追加モータ磁石1
62が配置されている。モータ磁石160、162は、
従来の方法で示すように、コギング(cogging)
を緩和するために傾斜が付けられている。スイッチング
磁石30の長さが、9つのすべてのモータ磁石160セ
ットのうちの端部モータ磁石の中心から中心の間隔にほ
ぼ等しくなっていることに留意されたい。スイッチング
磁石30のこの長さは、リニアモータ10(図2)のア
クティブ部分のスパンSを画定している。つまり、給電
される電機子巻線16は、スパンSの範囲内にある電機
子巻線16のみである。電機子巻線16がスパンSに入
ると、センサ36によってスイッチング磁石30の磁気
の影響が知覚され、その結果、スイッチ22が閉状態に
起動され、それにより巻線に給電される。巻線16がス
パンSを出ると、巻線16への給電が遮断される。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2, showing the underside of plate 26. As an example,
The plate 26 includes nine motor magnets 160 that are equally spaced along the plate 26. Also, an additional motor magnet 1 is placed on each end of the array of nine motor magnets 160.
62 is arranged. The motor magnets 160 and 162 are
Cogging, as shown in the traditional way
Is added to alleviate. Note that the length of switching magnet 30 is approximately equal to the center-to-center spacing of the end motor magnets of all nine motor magnet 160 sets. This length of switching magnet 30 defines the span S of the active portion of linear motor 10 (FIG. 2). That is, the armature winding 16 to be fed is only the armature winding 16 within the span S. When the armature winding 16 enters the span S, the sensor 36 perceives the magnetic influence of the switching magnet 30 and consequently activates the switch 22 in the closed state, which energizes the winding. When the winding 16 exits the span S, the power supply to the winding 16 is cut off.

【0032】スパン外にある追加モータ磁石162は、
それらの下にある巻線16には給電されないため、力の
生成には寄与していないが、重要な機能を実行してい
る。リニアモータ10の機能には、プレート26に沿っ
た磁界強度が概ね正弦波であることが重要である。追加
モータ磁石162がない場合、フリンジ効果により、2
つのモータ磁石160によってスパンSの端部に生成さ
れる磁界が、実質的に正弦波から逸脱することになる。
正弦波から逸脱すると、力の出力にリップル(ripp
le)が生じることになる。追加モータ磁石162が存
在することにより、モータ磁石160に沿った、実質的
に正弦波の磁界変化が維持され、このリップル源が回避
される。
The additional motor magnet 162, which is outside the span,
The windings 16 underneath them are not fed and therefore do not contribute to the generation of force, but perform an important function. For the function of the linear motor 10, it is important that the magnetic field strength along the plate 26 be approximately sinusoidal. If there is no additional motor magnet 162, the fringe effect causes
The magnetic field produced by the two motor magnets 160 at the end of the span S will deviate substantially from the sine wave.
Deviation from the sine wave causes a ripple (ripp) in the force output.
le) will occur. The presence of the additional motor magnet 162 maintains a substantially sinusoidal magnetic field change along the motor magnet 160, avoiding this ripple source.

【0033】図に示す追加モータ磁石162の幅は、モ
ータ磁石160の幅より細くなっている。追加モータ磁
石162の幅は、細い方が結果が良好であることが分か
っているが、追加モータ磁石162の幅が広くても、機
能に支障がないことも分かっている。製造経済の観点か
らすれば、モータ磁石160および追加モータ磁石16
2の両方に単一サイズの磁石のみを使用し、それにより
在庫費および組立て費が低減されることが望ましい。
The width of the additional motor magnet 162 shown in the figure is smaller than the width of the motor magnet 160. It has been found that the narrower the width of the additional motor magnet 162, the better the result. However, it is also known that even if the width of the additional motor magnet 162 is large, the function is not hindered. From the perspective of manufacturing economy, the motor magnet 160 and the additional motor magnet 16
It is desirable to use only a single size magnet for both of the two, thereby reducing inventory and assembly costs.

【0034】図5および6は、スイッチング磁石30と
モータ磁石160、162の間の異なる位置関係を示し
たものである。先ず図5を参照して説明すると、数を少
なくした5つのモータ磁石のセットが、4つの電機子巻
線と相互作用している。可動ステージ12が移動する
と、ステージと共にスイッチング磁石30およびモータ
磁石160、162が移動し、同じ相対位置が維持され
る。可動ステージ12が移動すると、スイッチング磁石
30に隣接したスイッチングセンサ36が、それぞれの
スイッチをターンオン(例えば閉状態に)させる。スイ
ッチング磁石30に隣接していないスイッチングセンサ
36は、それぞれのスイッチをターンオフ(例えば開状
態)に維持する。図に示す状態では、電機子巻線16−
2、16−3、および16−4の中心に位置しているス
イッチングセンサ36が、スイッチング磁石30に隣接
し、これらの電機子巻線が駆動電力に接続される。電機
子巻線16−1、16−5、および16−6の中心に位
置しているスイッチングセンサ36は、スイッチング磁
石30に隣接していないため、これらのスイッチングセ
ンサ36は、電機子巻線16−1、16−5、および1
6−6を駆動電力から遮断された状態に維持する。図に
示すモータ磁石160の中心は、直ぐ隣の電機子巻線1
6の中心とはオフセットされており、したがってターン
オンされた電機子巻線16が、それらの磁界が最も近く
にある3つのモータ磁石160の磁界と相互作用するこ
とにより、力を生成する。
FIGS. 5 and 6 show different positional relationships between the switching magnet 30 and the motor magnets 160, 162. Referring first to FIG. 5, a reduced set of five motor magnets interacts with four armature windings. When the movable stage 12 moves, the switching magnet 30 and the motor magnets 160 and 162 move together with the stage, and the same relative position is maintained. When the movable stage 12 moves, the switching sensor 36 adjacent to the switching magnet 30 turns on (for example, closes) each switch. The switching sensor 36, which is not adjacent to the switching magnet 30, keeps the respective switch turned off (eg open). In the state shown in the figure, the armature winding 16-
A switching sensor 36, located in the center of 2, 16-3 and 16-4, is adjacent to the switching magnet 30 and these armature windings are connected to drive power. Since the switching sensor 36 located in the center of the armature windings 16-1, 16-5, and 16-6 is not adjacent to the switching magnet 30, these switching sensors 36 are -1, 16-5, and 1
Keep 6-6 isolated from drive power. The center of the motor magnet 160 shown in the figure is located immediately adjacent to the armature winding 1.
6 is offset from the center of the 6 and thus the turned-on armature windings 16 produce a force by their magnetic field interacting with the magnetic fields of the three closest motor magnets 160.

【0035】次に図6を参照すると、可動ステージ12
は、図5の位置から、右側のモータ磁石160の中心が
電機子巻線16−5の中心に重なる位置まで右へ移動し
ている。この関係では、スイッチング磁石30の端部が
スイッチングセンサ36に隣接する位置に到達してい
る。これが最小電流位置である。したがってこの瞬間
に、スイッチングセンサ36がそのスイッチを閉じ、電
機子巻線16−5をその電力源に接続する。この中心が
オーバラップした状態では、電機子巻線16−5は、中
心が重なった磁石160に対する力を生成することはで
きない。したがって電機子巻線16−5を流れる電流は
最小であり、電機子巻線16−5は、最小の電流でスイ
ッチングされる。同様に、この瞬間とほぼ同時に、スイ
ッチング磁石30の左側の端部が、電機子巻線16−2
と整列したスイッチングセンサ36を通過し、それによ
り電機子巻線16−2への電力が遮断される。左側のモ
ータ磁石160の中心は、この時点で電機子巻線16−
2の中心と整列している。したがってこの時点における
電機子巻線16−2への電流は最小である。最小電流で
の上記スイッチングにより、給電された電機子巻線16
が力を生成している間にスイッチングされた場合に生じ
る、あるいは給電されていない電機子巻線16に給電さ
れ、給電された電機子巻線16が直ちに力を生成する場
合に生じる電気的なスイッチング雑音が緩和される。
Next, referring to FIG. 6, the movable stage 12
Moves from the position of FIG. 5 to the position where the center of the motor magnet 160 on the right side overlaps with the center of the armature winding 16-5. In this relationship, the end of the switching magnet 30 reaches the position adjacent to the switching sensor 36. This is the minimum current position. Therefore, at this moment, the switching sensor 36 closes its switch, connecting the armature winding 16-5 to its power source. With this center overlap, the armature winding 16-5 cannot generate a force on the centered magnet 160. Therefore, the current flowing through the armature winding 16-5 is the minimum, and the armature winding 16-5 is switched with the minimum current. Similarly, at substantially the same time as this moment, the left end of the switching magnet 30 is connected to the armature winding 16-2.
Passing through the switching sensor 36 aligned with, which cuts off power to the armature winding 16-2. The center of the motor magnet 160 on the left side is the armature winding 16-
Aligned with the center of 2. Therefore, the current to the armature winding 16-2 at this point is minimal. The armature winding 16 fed by the above switching with the minimum current
Occurs when the power is switched during the generation of force, or is fed to an unpowered armature winding 16 and the powered armature winding 16 immediately generates the electrical Switching noise is mitigated.

【0036】3相駆動システムの場合、最少4つの電機
子巻線と常に相互作用するためには、最少5つのモータ
磁石が必要であり、その逆についても同様である。力を
追加する必要がある場合、4つの増分で磁石を追加する
ことができる。つまり、Lをゼロを含む整数として、磁
石数=5+4Lである。スパンS内の電機子巻線数=
(スパンS内のモータ磁石の数)−1である。したがっ
て、図3および4に示す実施例は、5+(4*1)=9
つの磁石を使用している。磁石は、9つの磁石の最端部
の中心と中心の間隔が8つの電機子巻線の中心と中心の
間隔と等しくなるように位置決めされる。
For a three-phase drive system, a minimum of five motor magnets is required to constantly interact with a minimum of four armature windings, and vice versa. If additional force is needed, magnets can be added in four increments. That is, the number of magnets is 5 + 4L, where L is an integer including zero. Number of armature windings in span S =
(Number of motor magnets in span S) -1. Therefore, the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is 5+ (4 * 1) = 9.
Using two magnets. The magnets are positioned so that the center to center spacing of the nine magnets is equal to the center to center spacing of the eight armature windings.

【0037】図7は、本発明の一態様による磁気エンコ
ーダシステムを示したものである。エンコーダ磁石32
は、対向するエンコーダセンサ38に対して、N極性と
S極性を交番させる交番磁気ゾーンを備えている。した
がって各エンコーダセンサ38は、エンコーダ磁石32
の通過に伴い、交番する正の磁界と負の磁界に晒され
る。エンコーダ磁石32の最端部のゾーンは、ベベル磁
気ゾーン(beveled magnetic zon
e)42になっている。ベベル磁気ゾーン42により、
ベベル磁気ゾーン42がエンコーダセンサ38上を移動
し、あるいはエンコーダセンサ38から離れる際の磁界
が増加し、あるいは減少する。ベベル磁気ゾーン42
は、線形勾配(linear ramp)で示されてい
る。このような線形勾配を用いたモータは、製作および
試験に成功しているが、線形勾配以外の他の形状によっ
ても結果が改善される。磁石からの距離の二乗に比例し
てモータ磁石の磁界が減少することは知られている。し
たがって一方のベベルゾーンの磁界を、対向する磁気ゾ
ーンの磁界の減少量に実質的に等しい量だけ増加させる
ためのベベル形状は、二乗法則によって表される。
FIG. 7 illustrates a magnetic encoder system according to one aspect of the present invention. Encoder magnet 32
Is provided with an alternating magnetic zone for alternating the N polarity and the S polarity with respect to the opposing encoder sensor 38. Therefore, each encoder sensor 38 is connected to the encoder magnet 32.
Are exposed to alternating positive and negative magnetic fields. The endmost zone of the encoder magnet 32 is a beveled magnetic zone.
e) 42. With the bevel magnetic zone 42,
The magnetic field as the bevel magnetic zone 42 moves over or away from the encoder sensor 38 increases or decreases. Bevel magnetic zone 42
Is shown with a linear ramp. Motors using such linear gradients have been successfully manufactured and tested, but other geometries other than linear gradients will also improve results. It is known that the magnetic field of a motor magnet decreases in proportion to the square of the distance from the magnet. Therefore, the bevel shape for increasing the magnetic field of one bevel zone by an amount substantially equal to the amount of decrease of the magnetic field of the opposing magnetic zone is described by the square law.

【0038】ここで図8(A)を暫時、参照すると、ベ
ベル磁気ゾーン42′の移動の増分が等しい場合、エン
コーダセンサ38における磁界の変化は等しい、という
規則を満足するベベル磁気ゾーンの形状は、等式 y=a+bx で表される。上式で、yは、磁石の表面からエンコーダ
センサ38までの距離であり、xは、ベベル磁気ゾーン
42′に沿った位置である。また、aおよびbは定数で
ある。
Referring now to FIG. 8A for a moment, the shape of the bevel magnetic zone satisfying the rule that when the increments of movement of the bevel magnetic zone 42 'are equal, the changes in the magnetic field at the encoder sensor 38 are equal. , Y = a + bx 2 . Where y is the distance from the surface of the magnet to the encoder sensor 38 and x is the position along the bevel magnetic zone 42 '. Moreover, a and b are constants.

【0039】上記二乗法則以外の他の要因が、磁界と距
離の間の関係に影響することが経験的に分かっている。
ベベル磁気ゾーン42′の形状は、二乗法則を修正し、
このような他の要因を考慮しなければならない。
It has been empirically found that other factors besides the square law above affect the relationship between magnetic field and distance.
The shape of the bevel magnetic zone 42 'modifies the square law,
These other factors must be considered.

【0040】次に図8(B)を参照すると、ベベル磁気
ゾーン42′の理想形状が得られた場合、エンコーダ磁
石32の左右端におけるエンコーダセンサの出力は、大
よそ図のようになる筈である。つまり、左側のベベル磁
気ゾーン42′からの信号と、右側のベベル磁気ゾーン
42′からの信号の和は、大よそ一定に維持される筈で
ある。
Next, referring to FIG. 8B, when the ideal shape of the bevel magnetic zone 42 'is obtained, the output of the encoder sensor at the left and right ends of the encoder magnet 32 should be roughly as shown in the figure. is there. That is, the sum of the signal from the left bevel magnetic zone 42 'and the signal from the right bevel magnetic zone 42' should be kept approximately constant.

【0041】図7に戻ると、エンコーダセンサ38の各
々は、例えばホール効果デバイスである。ホール効果デ
バイスは、一方の磁気極性(N極性またはS極性)に晒
されると電流を生成するが、もう一方の磁気極性には鈍
感である。エンコーダセンサ38は、移動方向に間隔を
隔てた4つのエンコーダセンサ38からなるエンコーダ
センサグループ40の中に配置されている。エンコーダ
センサグループ40の各々は、隣接するエンコーダセン
サグループと距離Dだけ間隔を隔てている。距離Dは、
エンコーダ磁石32の両端のベベル磁気ゾーン42間の
中心から中心までの距離に等しいように見受けられる。
各エンコーダセンサグループ40内の4つのエンコーダ
センサ38は、可動ステージ12の移動方向に、エンコ
ーダ磁石32内の磁気ゾーン間の中心から中心までの距
離に関連して間隔を隔てている。説明用として、同一極
性の磁気ゾーン間の中心から中心までの距離を360°
とする。したがって隣接する磁気ゾーン間の中心から中
心までの距離を180°とし、また、ゾーンの中心とそ
の縁の間の距離を90°とする。
Returning to FIG. 7, each of the encoder sensors 38 is a Hall effect device, for example. Hall effect devices generate an electric current when exposed to one magnetic polarity (N or S polarity), but are insensitive to the other magnetic polarity. The encoder sensor 38 is arranged in an encoder sensor group 40 including four encoder sensors 38 which are spaced apart in the moving direction. Each encoder sensor group 40 is spaced a distance D from an adjacent encoder sensor group. The distance D is
It appears to be equal to the center-to-center distance between the bevel magnetic zones 42 on either end of the encoder magnet 32.
The four encoder sensors 38 in each encoder sensor group 40 are spaced in the direction of movement of the movable stage 12 in relation to the center-to-center distance between the magnetic zones in the encoder magnet 32. For illustration purposes, the distance from center to center between magnetic zones of the same polarity is 360 °.
And Therefore, the center-to-center distance between adjacent magnetic zones is 180 °, and the distance between the zone center and its edges is 90 °.

【0042】従来、ステージの増分移動の方向検出に使
用するために、エンコーダに相対的に90°位相がずれ
たサイン信号およびコサイン信号を生成させている。磁
気的に動作するホール効果デバイスの場合、この従来の
技法は、ホール効果デバイスが反応するのは一方の磁気
極性(N極性またはS極性)だけであり、もう一方の極
性には鈍感である、という問題を抱えている。この問題
を解決するために、各エンコーダセンサグループ40
は、サイン+出力を生成するためのエンコーダセンサ3
8s+を1つと、サイン−出力を生成するための第2の
エンコーダセンサ38s−とを備えている。エンコーダ
センサグループ40内のエンコーダセンサ38s−は、
相手方エンコーダセンサ38s+から移動方向に180
°間隔を隔てている。サイン+信号とサイン−信号をモ
ータコントローラ18内で加算すると、所望の正弦波サ
イン信号が得られる。コサイン+エンコーダセンサ38
c+は、サイン+エンコーダセンサ38s+から移動方
向に90°間隔を隔てている。コサイン−エンコーダセ
ンサ38c−は、相手方コサイン+エンコーダセンサ3
8c+から移動方向に180°間隔を隔てている。コサ
イン+信号とコサイン−信号をモータコントローラ18
内で加算すると、所望のコサイン信号が得られる。
Conventionally, an encoder is made to generate a sine signal and a cosine signal which are relatively out of phase with each other by 90 ° for use in detecting the direction of incremental movement of a stage. In the case of magnetically actuated Hall effect devices, this conventional technique is that the Hall effect device is sensitive to only one magnetic polarity (N or S polarity) and the other is insensitive. I have a problem. In order to solve this problem, each encoder sensor group 40
Is an encoder sensor 3 for producing a sine + output
There is one 8s + and a second encoder sensor 38s- for producing a sine-output. The encoder sensor 38s− in the encoder sensor group 40 is
180 from the other side encoder sensor 38s + in the moving direction
° Separated. The desired sine wave sine signal is obtained by adding the sine + signal and the sine- signal in the motor controller 18. Cosine + encoder sensor 38
c + is separated from the sine + encoder sensor 38s + by 90 ° in the moving direction. The cosine-encoder sensor 38c-is the counterpart cosine + encoder sensor 3
It is separated from 8c + by 180 ° in the moving direction. The motor controller 18 outputs the cosine + signal and the cosine- signal.
Addition in gives the desired cosine signal.

【0043】エンコーダセンサグループ40間の間隔D
は、1つのエンコーダセンサグループ40内の特定のエ
ンコーダセンサ38が、エンコーダ磁石32の一端でベ
ベル磁気ゾーン42と整列すると、その相方のエンコー
ダセンサ38が、エンコーダ磁石32の他端でベベル磁
気ゾーン42と整列するような間隔になっている。例え
ば、図に示すように、左側のエンコーダセンサグループ
40内のサイン+エンコーダセンサ38s+が、左側の
ベベル磁気ゾーン42の中心と整列すると、その相方で
あるサイン+エンコーダセンサ38s+が、エンコーダ
磁石32の右側端で右側のベベル磁気ゾーン42と整列
する。
Interval D between encoder sensor groups 40
When a specific encoder sensor 38 in one encoder sensor group 40 is aligned with the bevel magnetic zone 42 at one end of the encoder magnet 32, the opposite encoder sensor 38 has a bevel magnetic zone 42 at the other end of the encoder magnet 32. The intervals are aligned with. For example, as shown in the figure, when the sine + encoder sensor 38s + in the left encoder sensor group 40 is aligned with the center of the left bevel magnetic zone 42, its companion sine + encoder sensor 38s + is connected to the encoder magnet 32. It aligns with the right bevel magnetic zone 42 at the right end.

【0044】対応するエンコーダセンサ38は、モータ
コントローラ18に接続された線に並列接続されてい
る。図に示す4本の個別の線は、±サイン/コサイン信
号を搬送している。可動ステージ12の移動に伴い、エ
ンコーダ磁石32の一端でベベル磁気ゾーン42と整列
するようになるエンコーダセンサ38の信号が増加し、
一方、同一端のベベル磁気ゾーン42との整列から遠ざ
かるエンコーダセンサ38の信号は減少する。対応する
エンコーダセンサ信号は加算されるため、あるエンコー
ダセンサグループ40がアクティブになり、隣接するエ
ンコーダセンサグループ40が非アクティブになると、
信号は、移動の検出を妨害することになる不連続性を生
じることなく、滑らかに変化する。上記の間隔について
は、得られる出力信号に影響することなく、エンコーダ
センサ38の任意の±対の間を360°広げることがで
きることは、当分野の技術者には理解されよう。また、
サインエンコーダセンサの出力の位相が、互いに180
°外れているため、アプリケーションによっては、理論
的には2つのサインエンコーダ出力を、モータコントロ
ーラ18への接続のための単一導線に印加することがで
きる。他のアプリケーションでは、図に示すように4本
の個別導線を使用することが望ましい。
The corresponding encoder sensor 38 is connected in parallel to the line connected to the motor controller 18. The four individual lines shown carry the ± sine / cosine signals. As the movable stage 12 moves, the signal of the encoder sensor 38 that becomes aligned with the bevel magnetic zone 42 at one end of the encoder magnet 32 increases,
On the other hand, the encoder sensor 38 signal away from alignment with the co-located bevel magnetic zone 42 is reduced. Corresponding encoder sensor signals are added so that when one encoder sensor group 40 becomes active and an adjacent encoder sensor group 40 becomes inactive,
The signal changes smoothly without any discontinuities that would interfere with the detection of movement. It will be appreciated by those skilled in the art that for the above spacing, 360 ° can be extended between any ± pair of encoder sensors 38 without affecting the resulting output signal. Also,
The sine encoder sensor outputs are 180 degrees out of phase with each other.
Due to the offset, in some applications theoretically two sine encoder outputs could be applied to a single wire for connection to the motor controller 18. In other applications, it may be desirable to use four individual conductors as shown.

【0045】リニアモータ10の態様によれば、図に示
されている2つのエンコーダセンサグループ40の中間
に第3のエンコーダセンサグループ40(図示せず)が
配置されている。これは、エンコーダ磁石32の端部の
ベベル磁気ゾーン42が、あるエンコーダセンサグルー
プ40から次のエンコーダセンサグループ40へ移行す
る間に生じる、エンコーダ磁石32の長さの公差、およ
びエンコーダセンサグループ40の精密な間隔の公差に
よるエンコーダ信号の逸脱が、エンコーダ磁石32の両
端の中間に配置されたエンコーダセンサグループ40が
生成する信号によって、少なくとも部分的に抑制される
利点を有している。
According to the aspect of the linear motor 10, a third encoder sensor group 40 (not shown) is arranged between the two encoder sensor groups 40 shown in the figure. This is because the bevel magnetic zone 42 at the end of the encoder magnet 32 occurs during the transition from one encoder sensor group 40 to the next encoder sensor group 40 and the length tolerance of the encoder magnet 32 and the encoder sensor group 40's. The deviation of the encoder signal due to the close spacing tolerance has the advantage that it is at least partly suppressed by the signal generated by the encoder sensor group 40 arranged intermediate the ends of the encoder magnet 32.

【0046】もう一度図1を参照すると、通信デバイス
24の機能は、可動ステージ12の移動を可動ステージ
12上に何ら能動デバイスを必要とすることなくモータ
コントローラへ伝送するための、上述の無線磁気システ
ムによって満たされていることが分かる。このようなシ
ステムの限界の1つは、近接して間隔を隔てた交番磁気
ゾーンをエンコーダ磁石32中に作り出すことが困難な
ことである。したがってこのようなシステムの位置分解
能は、相対的に不十分である。
Referring again to FIG. 1, the function of the communication device 24 is to transfer the movement of the moveable stage 12 to the motor controller without the need for any active device on the moveable stage 12 to provide the wireless magnetic system described above. You can see that is satisfied by. One of the limitations of such systems is the difficulty in creating closely spaced alternating magnetic zones in the encoder magnet 32. Therefore, the positional resolution of such a system is relatively poor.

【0047】次に図9を参照すると、分解能の問題に対
する解決法の1つは、経路14に沿った固定位置に従来
のエンコーダテープ44を備え、かつ、可動ステージ1
2上に従来の光エンコーダセンサ46を備えている。エ
ンコーダテープ44には、例えば細かい平行な罫線が引
かれている。光エンコーダセンサ46は、エンコーダテ
ープ44に1本または複数本の光ビームを集光させ、エ
ンコーダテープ44からの反射光の変化を、その前面の
線形通過あるいは非線形通過として検出している。通
常、光エンコーダセンサ46は、ステージ12と経路1
4の間の相対移動を測定するためのサインおよびコサイ
ン信号を生成している。図9に示す実施例では、エンコ
ーダテープ44上の平行線は、近接して間隔を隔ててい
るため、極めて細かい分解能を得ることができる。
Referring now to FIG. 9, one solution to the resolution problem is to provide a conventional encoder tape 44 in a fixed position along path 14 and to move stage 1
2 is provided with a conventional optical encoder sensor 46. For example, fine parallel ruled lines are drawn on the encoder tape 44. The optical encoder sensor 46 collects one or a plurality of light beams on the encoder tape 44 and detects a change in reflected light from the encoder tape 44 as a linear passage or a non-linear passage on the front surface thereof. Typically, the optical encoder sensor 46 will include the stage 12 and path 1
4 produces sine and cosine signals for measuring relative movement between the four. In the embodiment shown in FIG. 9, since the parallel lines on the encoder tape 44 are closely spaced, a very fine resolution can be obtained.

【0048】別法としては、経路の長さに沿って変化す
る傾斜グレイスケールあるいはカラースケールをエンコ
ーダテープ44に施し、かつ、テープ44からの反射光
の波長および/または周波数の変化に敏感なエンコーダ
センサ46にすることもできる。他の実例として、反射
エレメントおよび非反射エレメントを経路に沿って交互
に配置し、エンコーダセンサ46からの光ビームと相互
作用させることもできる。他の光、磁気、誘導および/
または容量手段を利用して、本発明の態様による、経路
14に対するステージ12の位置および/または移動を
適切に指示させることができることは、当分野の技術者
には理解され、かつ、認識されよう。
Alternatively, an encoder tape 44 may be provided with a sloping gray scale or color scale that varies along the length of the path, and the encoder is sensitive to changes in the wavelength and / or frequency of light reflected from the tape 44. It can also be the sensor 46. As another example, reflective and non-reflective elements could be interleaved along the path to interact with the light beam from encoder sensor 46. Other light, magnetism, induction and / or
Alternatively, it will be understood and appreciated by those skilled in the art that capacitive means may be utilized to appropriately direct the position and / or movement of the stage 12 with respect to the path 14 in accordance with aspects of the present invention. .

【0049】一態様によれば、光エンコーダセンサ46
のサインおよびコサイン出力は、エンコーダセンサから
の出力信号に応じたパルス信号を提供するパルス発生器
48に印加され、パルス発生器48の出力は、トランス
ミッタ52に印加されている。トランスミッタ52は、
パルスデータを無線データとして、モータコントローラ
18に設けられたデータ受信器54へ送信している。し
たがってモータコントローラ18は、エンコーダシステ
ムから受信した位置情報に基づいて、モータ巻線16へ
の給電を制御するようにプログラムおよび/または構成
されている。無線エンコーダシステムを、正確性に劣
る、図7に示すような磁気エンコーダシステムに追加使
用し、位置の分解能を向上させることができる。あるい
は、磁気エンコーダを省略し、ステージの位置を検出す
るデバイスとして無線エンコーダシステムのみを使用す
ることもできる。しかし、他の位置および/または移動
検出デバイスを、本発明の態様による無線エンコーダと
共に使用することができることは、当分野の技術者には
理解され、かつ、認識されよう。
According to one aspect, the optical encoder sensor 46.
The sine and cosine outputs of the are applied to a pulse generator 48 which provides a pulse signal in response to the output signal from the encoder sensor, the output of the pulse generator 48 being applied to a transmitter 52. The transmitter 52 is
The pulse data is transmitted as wireless data to the data receiver 54 provided in the motor controller 18. Therefore, the motor controller 18 is programmed and / or configured to control the power supply to the motor winding 16 based on the position information received from the encoder system. The wireless encoder system can be used in addition to the less accurate magnetic encoder system as shown in FIG. 7 to improve position resolution. Alternatively, the magnetic encoder can be omitted and only the wireless encoder system can be used as the device for detecting the position of the stage. However, it will be understood and appreciated by those skilled in the art that other position and / or movement detection devices may be used with the wireless encoder according to aspects of the invention.

【0050】図9に示し、かつ、説明した実施例では、
トランスミッタ52は、常にアクティブである。システ
ムが無線であるため、図に示す可動ステージ12上の装
置はバッテリで動作し、トランスミッタ52がフルタイ
ム稼動であるため、バッテリの寿命が短くなっている。
また、図に示すシステムはアンテナを備えているため、
送受信に無線周波数が使用されていることをほのめかし
ているが、任意のタイプの無線通信システムを使用する
ことができることは認識されよう。任意のタイプの無線
通信システムには、例えば、無線、光(例えば赤外
線)、超音波、その他、可動ステージ12からモータコ
ントローラ18へ電線を接続する必要なく情報を伝送す
ることができる任意の技法が含まれる。
In the embodiment shown and described in FIG. 9,
The transmitter 52 is always active. Because the system is wireless, the device on the moveable stage 12 shown is battery operated, and the transmitter 52 is in full-time operation, which reduces battery life.
Also, since the system shown in the figure has an antenna,
While alluding to the use of radio frequencies for transmission and reception, it will be appreciated that any type of wireless communication system may be used. Any type of wireless communication system may include, for example, wireless, light (eg, infrared), ultrasonic waves, or any other technique capable of transmitting information from the moveable stage 12 to the motor controller 18 without the need for connecting electrical wires. included.

【0051】他の実施例としては、短距離データ無線通
信のためのブルートゥース(Bluetooth)規格
プロトコル(例えば、ウェブサイトwww.bluet
ooth.com参照)を実施した送信器として、トラ
ンスミッタ52およびデータ受信器54を実施すること
ができる。ブルートゥースは、世界中で利用することが
でき、かつ、広帯域システムを無許可で操作することが
できる、2,400〜2,483.5MHzの産業、科
学および医療(ISM)帯域で有利に動作する。無線ユ
ニットは、ブルートゥース技法を用いて、アドホック
(ad hoc)方式で接続することができるデバイス
の集合であるピコネット(piconet)を画定する
ようになされている。各ブルートゥースデバイス(例え
ば、ステージおよびコントローラ上のトランスミッタ−
受信器対)はピアユニット(peer unit)であ
り、実質的に同一の実施態様を有しているが、ピコネッ
トを設定する場合、1つのユニット(例えばモータコン
トローラの)がマスタとして作用して同期化の目的を果
たし、他のユニットが、ピコネット接続の継続期間中、
スレーブとして作用する。マスタユニットはピコネット
内のデバイスであり、そのクロックおよびホッピングシ
ーケンスを用いて、ピコネット内の他のすべてのデバイ
スが同期化される。マスタではないピコネット内の各デ
バイスはスレーブである。
As another embodiment, a Bluetooth standard protocol (for example, the website www.blueet) for short-distance data wireless communication.
ooth. com)) can be implemented as the transmitter 52 and the data receiver 54. Bluetooth works well in the industrial, scientific and medical (ISM) band from 2,400 to 2,483.5 MHz, which is available worldwide and can operate broadband systems without permission. . The wireless unit is adapted to use Bluetooth technology to define a piconet, which is a collection of devices that can be connected in an ad hoc manner. Each Bluetooth device (eg transmitter on stage and controller-
A receiver pair) is a peer unit and has substantially the same implementation, but when setting up a piconet, one unit (eg of the motor controller) acts as a master and synchronizes. And other units will
Act as a slave. The master unit is a device in the piconet and its clock and hopping sequence are used to synchronize all other devices in the piconet. Each device in the piconet that is not the master is a slave.

【0052】図10は、本発明の他の態様による無線エ
ンコーダシステムを使用したリニアモータシステムの他
の実施例を示したもので、100が追加された同一の参
照番号は、図9で識別されるアイテムと同様のアイテム
を指している。簡潔に記述すると、図10のエンコーダ
システムは、経路114に沿って配列されたしるし(例
えば、平行に罫線が引かれたマーク144)に光ビーム
を照射する光エンコーダセンサ146を備えている。エ
ンコーダセンサ146は、パルス発生器148にエンコ
ーダ出力信号を提供している。
FIG. 10 illustrates another embodiment of a linear motor system using a wireless encoder system according to another aspect of the present invention, where the same reference numeral with 100 added is identified in FIG. It refers to the same item as the item. Briefly, the encoder system of FIG. 10 includes an optical encoder sensor 146 that directs a light beam onto indicia (eg, parallel scored marks 144) arranged along path 114. Encoder sensor 146 provides an encoder output signal to pulse generator 148.

【0053】パルス発生器148は、エンコーダセンサ
146によって検出されたマークを示すパルス出力信号
をパルス発生器から受信したプロセッサ160に結合さ
れている。プロセッサ160は、ステージ112上に設
けられたコンポーネントの位置データを収集し、および
/またはコンポーネントの動作を制御するために使用さ
れるプログラムデータが格納されているメモリ162に
結合されている。例えば、プロセッサ160をエンコー
ダセンサ146に結合し、センサの動作およびトランス
ミッタ152の動作を制御することができる。
The pulse generator 148 is coupled to the processor 160 which receives from the pulse generator a pulse output signal indicative of the mark detected by the encoder sensor 146. The processor 160 is coupled to a memory 162 provided on the stage 112 that stores position data for components and / or stores program data used to control operation of the components. For example, processor 160 may be coupled to encoder sensor 146 to control sensor operation and transmitter 152 operation.

【0054】本発明の一態様によれば、プロセッサ16
0は、ステージ112から関連するモータコントローラ
118への無線データ出力を制御するために、さらにト
ランスミッタ152に結合されている。詳細には、トラ
ンスミッタ152は、モータコントローラ118のデー
タ受信器154に受信されるデータ信号を、設定されて
いる通信プロトコルに従って送信するように構成されて
いる。プロセッサ160は、例えば強調データ信号をト
ランスミッタ152に提供し、トランスミッタがその強
調データ信号を変調し、遠隔のデータ受信器154に送
信することができる。強調データには、ステージ112
を識別する情報(例えば固有アドレス)、および/また
は経路114に対するステージの移動を制御するために
有用な他の情報を持たせることができる。これは、単一
経路上に複数の可動ステージが実施される場合、あるい
は単一のモータコントローラをプログラムして、複数の
経路上の1つまたは複数のステージを制御する場合に特
に有用である。
According to one aspect of the invention, the processor 16
0 is further coupled to transmitter 152 to control the wireless data output from stage 112 to the associated motor controller 118. Specifically, the transmitter 152 is configured to transmit the data signal received by the data receiver 154 of the motor controller 118 according to the set communication protocol. Processor 160 may, for example, provide the enhanced data signal to transmitter 152, which may modulate the enhanced data signal and transmit it to remote data receiver 154. The emphasis data includes the stage 112.
Information (e.g., a unique address) and / or other information useful for controlling the movement of the stage relative to path 114. This is particularly useful when multiple moveable stages are implemented on a single path, or when a single motor controller is programmed to control one or more stages on multiple paths.

【0055】データ受信器154は、さらに制御プロセ
ッサ164に結合され、多くの受信データ信号を処理
し、かつ、経路114に対するステージ112の位置お
よび/または速度の表示を決定することができる。した
がってモータコントローラ118は、位置情報を使用し
て選択されたモータ巻線の給電を制御し、本明細書にお
いて示し、かつ、説明するように、経路に沿って所望の
方法でステージを移動させることができる。
The data receiver 154 is further coupled to the control processor 164 and is capable of processing many received data signals and determining an indication of the position and / or velocity of the stage 112 with respect to the path 114. Accordingly, the motor controller 118 uses the position information to control the powering of the selected motor windings to move the stage in the desired manner along the path, as shown and described herein. You can

【0056】位置データ処理の一部あるいはすべてを、
メモリ162に格納されている実行可能命令に従って、
プロセッサ160によってステージ112で実行するこ
とができることは、当分野の技術者には理解され、か
つ、認識されよう。また、例えばトランスミッタ15
2、プロセッサ160、およびメモリ162を、本発明
の態様による所望の制御機能およびデータ伝送機能を実
行するようにプログラムおよび/または構成された専用
集積回路(ASIC)166として実施することができ
ることについても、当分野の技術者には理解され、か
つ、認識されよう。また、ディジタル回路、アナログ回
路、またはそれらの組合せとして、図10の無線エンコ
ーダシステムの様々な態様を実施することができる。
Part or all of the position data processing
According to the executable instructions stored in the memory 162,
It will be understood and appreciated by those skilled in the art that the processor 160 can perform the stage 112. Also, for example, the transmitter 15
2, the processor 160 and the memory 162 may also be implemented as a dedicated integrated circuit (ASIC) 166 programmed and / or configured to perform the desired control and data transfer functions according to aspects of the invention. , Will be understood and appreciated by those skilled in the art. Also, the various aspects of the wireless encoder system of FIG. 10 can be implemented as digital circuits, analog circuits, or combinations thereof.

【0057】図11および12は、無線エンコーダシス
テムの他の実施例を示したもので、ステージに関連する
1つまたは複数のコンポーネントが、本発明の態様によ
るモータコントローラから受信した情報を制御してい
る。
11 and 12 illustrate another embodiment of a wireless encoder system in which one or more components associated with a stage control information received from a motor controller in accordance with aspects of the present invention. There is.

【0058】図11では、図9で識別済みのアイテムに
対応させるために、図9の参照番号に200が追加され
ている。簡潔に記述すると、無線エンコーダシステム
は、例えば隣接するエンコーダテープ244からの反射
光によって検出した移動を示す信号を提供するパルス発
生器248に結合された光エンコーダセンサ246を有
するステージ212を備えている。パルス発生器248
は、パルス発生器から受信したパルス信号に基づく計数
値を格納するカウンタ266に結合されている。カウン
タ266は、モータコントローラ218のデータ受信器
254に受信される信号を、関連するアンテナを介して
送信するように動作するトランスミッタ252に結合さ
れている。
In FIG. 11, 200 is added to the reference numbers in FIG. 9 to correspond to the items identified in FIG. Briefly, the wireless encoder system comprises a stage 212 having an optical encoder sensor 246 coupled to a pulse generator 248 that provides a signal indicative of movement detected by, for example, reflected light from an adjacent encoder tape 244. . Pulse generator 248
Is coupled to a counter 266 that stores a count value based on the pulse signal received from the pulse generator. Counter 266 is coupled to transmitter 252, which is operative to transmit signals received by data receiver 254 of motor controller 218 via an associated antenna.

【0059】本発明の一態様によれば、ステージ212
は、トランスミッタ252に結合された受信器268を
さらに備えている。受信器268は、モータコントロー
ラ218に設けられているコマンドトランスミッタ27
0から、設定されている通信プロトコルを介して信号を
受信し、コマンドトランスミッタ270からの信号に基
づいてトランスミッタ252の動作を制御している。例
えば、トランスミッタ252は、受信器268によって
送信を命令されるまで、オフ(例えば非アクティブ)状
態を維持することができる。トランスミッタ252は、
起動されると、カウンタ266に格納されているカウン
ト値を示す信号を送信する。この動作モードの場合、受
信器268はアクティブ状態を維持しなければならない
が、ソリッドステート受信器の電力消費量は、通常、ト
ランスミッタの電力消費量より少ない。
According to one aspect of the invention, stage 212
Further comprises a receiver 268 coupled to the transmitter 252. The receiver 268 is a command transmitter 27 provided in the motor controller 218.
From 0, the signal is received via the set communication protocol, and the operation of the transmitter 252 is controlled based on the signal from the command transmitter 270. For example, transmitter 252 can remain off (eg, inactive) until commanded by receiver 268 for transmission. Transmitter 252
When activated, it transmits a signal indicating the count value stored in the counter 266. For this mode of operation, the receiver 268 must remain active, but the solid state receiver typically consumes less power than the transmitter.

【0060】特定の実施例として、受信器268は、L
−Cタンク回路を画定する、誘導子およびコンデンサを
備えた閉ループ回路などのタグ回路、および集積回路
(図示せず)を備えている。コマンド信号は、受信器2
68の遠隔アンテナで受信される。遠隔アンテナは、パ
ッチアンテナ、コイルアンテナ、その他、コマンド信号
を受信するための任意の構造を取ることができる。タグ
回路は、アンテナで受信するトランスミッタ信号からエ
ネルギーを引き出す点で有利である。コマンドトランス
ミッタ270は、したがって、パルスコマンド信号を同
報通信方式に適した特定のレートの所定時間周期で、あ
るいはデータ受信器254に送信されるカウント値から
引き出される位置情報に基づいて、繰り返し送信するこ
とができる。また、電力要求をさらに低減するために、
このようなタグ回路をトランスミッタ252の一部とし
て実施することができることが分かる。タグ回路は、コ
マンドトランスミッタ270から受信した信号に結合し
た電力を使用して、トランスミッタ252を起動させる
ことができるが、さらに、あるいは別法として、ステー
ジ上のこのような回路にバッテリまたは他のエネルギー
貯蔵デバイスを持たせ、それらの動作を容易にすること
ができることは、当分野の技術者には理解されよう。
In a particular embodiment, the receiver 268 is
A tag circuit, such as a closed loop circuit with an inductor and a capacitor, defining an -C tank circuit, and an integrated circuit (not shown). Command signal is received by receiver 2
Received at 68 remote antennas. The remote antenna can be a patch antenna, a coil antenna, or any other structure for receiving command signals. The tag circuit is advantageous in that it extracts energy from the transmitter signal received by the antenna. Therefore, the command transmitter 270 repeatedly transmits the pulse command signal at a predetermined time period of a specific rate suitable for the broadcasting system or based on the position information derived from the count value transmitted to the data receiver 254. be able to. Also, to further reduce power requirements,
It will be appreciated that such tag circuitry may be implemented as part of transmitter 252. The tag circuitry may use the power coupled into the signal received from the command transmitter 270 to activate the transmitter 252, but in addition or alternatively, such circuitry on the stage may be powered by a battery or other energy source. It will be appreciated by those skilled in the art that storage devices can be included and their operation facilitated.

【0061】別法としては、受信器268は、トランス
ミッタ252に格納されるコマンドカウント値を提供す
ることもできる。トランスミッタ252は、カウンタ2
66からのカウンタ値と、格納しているコマンドカウン
ト値とを比較し、コマンドカウント値に対するカウンタ
値の値に基づいて送信を制御する。したがってコマンド
トランスミッタ270は、検出パラメータに基づいて、
および/または経路214に対するステージの検出位置
に基づいて、周期的に信号を提供することができる。
Alternatively, the receiver 268 may provide the command count value stored in the transmitter 252. The transmitter 252 has a counter 2
The counter value from 66 is compared with the stored command count value, and transmission is controlled based on the value of the counter value with respect to the command count value. Therefore, the command transmitter 270 will
Signals can be provided periodically based on the detected position of the stage relative to path 214 and / or.

【0062】前述の実施例の場合、任意の無線通信プロ
トコルを、受信器58およびコマンドトランスミッタ5
6に使用することができる。図9および10に関連して
説明したように、例えば、詳細にはブルートゥース通信
プロトコルを始めとする振幅および/または周波数変調
技法を利用することができる。
In the case of the above-described embodiment, the receiver 58 and the command transmitter 5 are connected to any wireless communication protocol.
6 can be used. As described in connection with FIGS. 9 and 10, for example, amplitude and / or frequency modulation techniques may be utilized, particularly including the Bluetooth communication protocol.

【0063】図12は、本発明の一態様による無線エン
コーダシステムを実施したリニアモータシステムの他の
実施例を示したもので、300が追加された同じ参照番
号は、図9に関連して示し、かつ、説明した同様の部品
を表している。図12のエンコーダシステムは、経路3
14に沿って配列されたしるし(例えば、エンコーダテ
ープ344上の平行に罫線が引かれたマーク)に光ビー
ムを照射する光エンコーダセンサ346を備えている。
エンコーダセンサ346は、テープ344から反射光を
受信し、パルス発生器348にエンコーダ出力信号を提
供している。
FIG. 12 illustrates another embodiment of a linear motor system embodying a wireless encoder system according to one aspect of the present invention, with the same reference numeral with the addition of 300 indicated in connection with FIG. , And represent similar components as described. The encoder system of FIG.
The optical encoder sensor 346 for irradiating a light beam on a mark (for example, a mark having ruled lines in parallel on the encoder tape 344) arranged along the line 14 is provided.
Encoder sensor 346 receives the reflected light from tape 344 and provides an encoder output signal to pulse generator 348.

【0064】パルス発生器348は、エンコーダセンサ
346によって検出された、経路314に対するステー
ジ312の間の移動を示すパルス出力信号をパルス発生
器から受信したプロセッサ360に結合されている。プ
ロセッサ360は、モータの位置データを収集し、か
つ、ステージ312上に設けられているエンコーダシス
テムの動作を制御するために有用なプログラム命令およ
び/またはデータが格納されているメモリ362に結合
されている。
The pulse generator 348 is coupled to the processor 360 which receives from the pulse generator a pulse output signal indicative of movement between the stage 312 relative to the path 314, as detected by the encoder sensor 346. The processor 360 is coupled to a memory 362 in which program instructions and / or data useful for collecting motor position data and controlling the operation of an encoder system provided on the stage 312 are stored. There is.

【0065】本発明の一態様によれば、プロセッサ36
0は、モータコントローラ318のデータ受信器354
に受信される無線トランスミッタ信号を送信するトラン
スミッタ352に結合されている。また、プロセッサ3
60は、モータコントローラ318のトランスミッタ3
70から制御情報を受信するように動作する受信器36
8にも結合されている。つまり、図12のシステムは、
ステージに結合したエンコーダモジュールとモータコン
トローラの間の双方向無線通信を提供している。
According to one aspect of the invention, the processor 36
0 is the data receiver 354 of the motor controller 318
Is coupled to a transmitter 352 for transmitting a wireless transmitter signal received at. Also, the processor 3
60 is a transmitter 3 of the motor controller 318
A receiver 36 operative to receive control information from 70
It is also connected to 8. In other words, the system of FIG.
It provides two-way wireless communication between an encoder module coupled to the stage and a motor controller.

【0066】トランスミッタ352および受信器368
は、図では個別に示されているが、このようなコンポー
ネントを統合送信器として実施することができることを
認識すべきである。他の実例としては、トランスミッタ
352、プロセッサ360、受信器368およびメモリ
362を、ステージ312に対する無線通信および光エ
ンコーダセンサ346の動作を制御するようにプログラ
ムおよび/または構成されたASIC366として実施
することができる。
Transmitter 352 and receiver 368
It should be appreciated that although shown separately in the figure, such components can be implemented as an integrated transmitter. As another example, transmitter 352, processor 360, receiver 368 and memory 362 may be implemented as an ASIC 366 programmed and / or configured to control wireless communication to stage 312 and operation of optical encoder sensor 346. it can.

【0067】特定の一態様によれば、ステージ312の
エンコーダシステムはプログラム可能であり、例えば、
モータコントローラ318のコマンドプロセッサ372
は、トランスミッタ370に、プロセッサ360がトラ
ンスミッタおよび/またはエンコーダセンサ346を制
御するための根拠となる制御パラメータなどのプログラ
ム命令をステージ312に送信させることができる。上
で言及したように、多重ステージシステムでは、各送信
は、送信データに含まれているヘッダ情報に基づいて、
あるいは意図する受信ステージによってのみ受信される
ように、伝送する伝送を変調することにより、1つまた
は複数の受信ステージに固有にアドレス指定される。例
えばプログラム命令は受信器368によって受信され、
復号化された後、ディジタルデータとしてプロセッサ3
60に提供される。プロセッサ360は、データをプロ
グラム命令として認識すると、それらを揮発性メモリ3
62(例えばRAM)または不揮発性メモリ(例えばF
LASH、EPROM等)などの関連するメモリに格納
する。例えばプログラム命令には、伝送速度を制御する
パラメータ(可変、固定、あるいは条件応答パラメー
タ)、およびエンコーダセンサ346の動作を制御する
パラメータが含まれている。
According to a particular aspect, the encoder system of stage 312 is programmable, eg
Command processor 372 of the motor controller 318
May cause transmitter 370 to send program instructions to stage 312, such as control parameters upon which processor 360 may control transmitter and / or encoder sensor 346. As mentioned above, in a multi-stage system, each transmission is based on the header information contained in the transmitted data,
Alternatively, one or more receive stages are uniquely addressed by modulating the transmissions they transmit so that they are only received by the intended receive stage. For example, the program instructions are received by receiver 368,
After being decoded, the processor 3 converts the digital data into digital data.
60 provided. When the processor 360 recognizes the data as program instructions, it recognizes them as volatile memory 3
62 (eg RAM) or non-volatile memory (eg F
LASH, EPROM, etc.). For example, the program command includes parameters that control the transmission rate (variable, fixed, or condition response parameters) and parameters that control the operation of the encoder sensor 346.

【0068】前述の観点から、本発明の一態様によれ
ば、図9、10、11および12に関連して示し、か
つ、説明した実施例の各々に対して、このような多軸エ
ンコーダシステムを実施することができることは明らか
であろう。所望するレベルの制御およびデータ転送を実
施するために利用することができる、すべて本発明の範
囲内であることを意図した他のデータ通信モードについ
ては、当分野の技術者には理解され、かつ、認識されよ
う。
In view of the foregoing, and in accordance with one aspect of the present invention, such a multi-axis encoder system for each of the embodiments shown and described in connection with FIGS. 9, 10, 11 and 12. It will be clear that can be implemented. Other data communication modes, all intended to be within the scope of the invention, that can be utilized to implement a desired level of control and data transfer are understood by those skilled in the art, and , Will be recognized.

【0069】また、図9、10、11および12の無線
エンコーダシステムの前述の実施例の観点から、このよ
うなエンコーダシステムを、図7に関連して示し、か
つ、説明したような磁気エンコーダシステムと共に使用
することができることについても認識すべきである。別
法としては、磁気エンコーダを省略し、本明細書におい
て説明した無線エンコーダシステムを使用して、エンコ
ーダ動作を実現することができる。
Also in view of the above-described embodiments of the wireless encoder system of FIGS. 9, 10, 11 and 12, such an encoder system is a magnetic encoder system as shown and described in connection with FIG. It should also be recognized that it can be used with. Alternatively, the magnetic encoder can be omitted and the wireless encoder system described herein can be used to implement the encoder operation.

【0070】他の態様では、モータコントローラ18、
118、218、318は、ローカルエリアネットワー
ク(LAN)(図示せず)にさらに結合されている。L
AN接続を使用することにより、各モータステージにお
ける無線エンコーダの動作を始めとするモータシステム
のプログラミングが容易になる。
In another aspect, the motor controller 18,
118, 218, 318 are further coupled to a local area network (LAN) (not shown). L
The use of AN connections facilitates programming of the motor system, including the operation of wireless encoders at each motor stage.

【0071】特定の実施例として、経路14、114、
214、314が複数の軸を有している状況では、エン
コーダデータを収集し、かつ、転送するようにエンコー
ダシステムを動作させることができる。つまり、ステー
ジ12、112、212、312は、1つまたは複数の
直交軸X、Y、Z、および軸X、Y、Zの1つに外接す
る1つまたは複数の回転軸θに沿って、三次元空間を移
動することができる。したがって、本発明の一態様によ
れば、各ステージ12、112、212、312は、各
軸に対する位置または移動を示すエンコーダデータを伝
送するように構成されている。
As a particular example, paths 14, 114,
In situations where 214, 314 have multiple axes, the encoder system can be operated to collect and transfer encoder data. That is, the stages 12, 112, 212, 312, along one or more orthogonal axes X, Y, Z and one or more rotation axes θ circumscribing one of the axes X, Y, Z, It can move in three-dimensional space. Therefore, according to one aspect of the invention, each stage 12, 112, 212, 312 is configured to transmit encoder data indicative of position or movement with respect to each axis.

【0072】例えば、ステージ12、112、212、
312は、各軸に対して、エンコーダセンサ46、14
6、246、346、パルス発生器48、148、24
8、348、およびトランスミッタ52、152、25
2、352を備えることができる。図10および12に
示すようなエンコーダ回路による電力消費の低減を促進
するために、メモリ162、362には、プロセッサ1
60、360が、ステージ112、312が軸を横切る
根拠となる位置データを収集し、かつ、伝送するエンコ
ーダセンサ146、346、およびトランスミッタ15
2、352の動作を選択的に制御するプログラム命令が
格納されている。
For example, the stages 12, 112, 212,
312 denotes encoder sensors 46, 14 for each axis.
6, 246, 346, pulse generators 48, 148, 24
8, 348, and transmitters 52, 152, 25
2,352 can be provided. In order to facilitate the reduction of power consumption by the encoder circuit as shown in FIGS. 10 and 12, the memories 162, 362 include processor 1
60, 360, encoder sensors 146, 346, and transmitter 15 that collect and transmit position data on which the stages 112, 312 are based to traverse the axis.
The program instructions for selectively controlling the operations of 2,352 are stored.

【0073】他の実施例として、ステージ12、11
2、212、312がZ軸に沿って移動し、かつ、Z軸
の回りにθの方向に回転している場合、Z軸およびθ軸
に関連するエンコーダシステムの動作を可能にし、一
方、他の軸XおよびYの動作を不能にすることが望まし
い。それにより、Zトランスミッタおよびθトランスミ
ッタによって、軸Zおよびθのそれぞれの位置データが
伝送され、モータコントローラ18、118、218、
318に、Z軸およびθ軸に対するステージ12、11
2、212、312の位置データが提供される。また、
位置情報を利用して、それぞれのエンコーダシステム
に、ステージ12、112、212、312の位置を決
定するモータコントローラ18、118、218、31
8に基づく閉ループ制御を付与することができる。
As another embodiment, the stages 12 and 11
If 2, 212, 312 are moving along the Z-axis and rotating about the Z-axis in the direction of θ, enable operation of the encoder system relative to the Z-axis and the θ-axis, while It is desirable to disable movement of axes X and Y of. Thereby, the Z transmitter and the θ transmitter transmit the position data of the axes Z and θ, respectively, and the motor controller 18, 118, 218,
318, stages 12, 11 for the Z and θ axes
2,212,312 position data is provided. Also,
Motor controllers 18, 118, 218, 31 for determining the positions of the stages 12, 112, 212, 312 for each encoder system using the position information.
Closed loop control based on 8 can be provided.

【0074】次に図13を参照すると、経路14に沿っ
て複数の可動ステージ12を駆動することができる、本
発明の典型的な態様が示されている。各可動ステージ1
2には、例えば、モータコントローラ18からの電気子
電力の個別印加、電気子の個別スイッチング、および可
動ステージからモータコントローラ18への個別位置通
信が必要である。可動ステージ12の他に、第2の可動
ステージ(図示せず)によって使用される第2のレール
34′が、経路14の第2の側面に設けられている。第
2の可動ステージは、スイッチング磁石およびエンコー
ダ磁石(図示せず)を支えるペンダントアーム28′
(図示せず)が、仮に目に見える位置にあるとすると、
図面の左側に位置することになる点を除き、可動ステー
ジ12と同様である。第2のレール34′は、図2に関
連して示し、かつ、説明したエンコーダセンサおよびス
イッチングセンサに対応するエンコーダセンサ38′お
よびスイッチングセンサ36′を備えている。導線2
0′A、BおよびCは、導線20A、BおよびCから分
離した経路に沿って電気子巻線16A、BおよびCに給
電するスイッチに、モータコントローラ18で個別に生
成されたモータ駆動電力を搬送している。この方法によ
れば、第2のステージは個別に制御され、かつ、ステー
ジの移動がモータコントローラ18に個別にフィードバ
ックされる。さらに、あるいは別法として、図9、1
0、11および12に関連して上で説明したような無線
エンコーダシステムを、本発明の一態様による多重ステ
ージシステムの各ステージに結合することができること
を認識すべきである。
Referring now to FIG. 13, there is shown an exemplary aspect of the present invention in which multiple moveable stages 12 can be driven along path 14. Each movable stage 1
2 requires, for example, individual application of armature power from the motor controller 18, individual armature switching, and individual position communication from the moveable stage to the motor controller 18. In addition to the movable stage 12, a second rail 34 'used by a second movable stage (not shown) is provided on the second side surface of the path 14. The second movable stage has a pendant arm 28 'that supports a switching magnet and an encoder magnet (not shown).
If (not shown) is in a visible position,
It is similar to the movable stage 12 except that it is located on the left side of the drawing. The second rail 34 'comprises an encoder sensor 38' and a switching sensor 36 'which correspond to the encoder and switching sensors shown and described in connection with FIG. Conductor 2
0'A, B and C provide the motor drive power individually generated by the motor controller 18 to a switch that feeds the armature windings 16A, B and C along a path separate from the conductors 20A, B and C. Transporting. According to this method, the second stage is individually controlled, and the movement of the stage is individually fed back to the motor controller 18. Additionally or alternatively, FIGS.
It should be appreciated that a wireless encoder system as described above in connection with 0, 11 and 12 may be coupled to each stage of a multi-stage system according to one aspect of the invention.

【0075】図14は、2つの可動ステージ12(およ
び12′、図示せず)を制御し、駆動するようになされ
た、本発明の他の態様を示したものである。この実施例
では、レール34′は、エンコーダセンサ38およびス
イッチングセンサ36の下方で、それらとは間隔を隔て
て第2のエンコーダセンサ38′および第2のスイッチ
ングセンサ36′を支えている。電気子巻線16A、B
およびCへの電力は、スイッチング磁石30の影響下で
は導線20A、BおよびCから、また、スイッチング磁
石30′の影響下では導線20′A、BおよびCから、
モータ電力を供給する個別のスイッチによって個別に制
御されていることが理解されよう。
FIG. 14 illustrates another aspect of the invention adapted to control and drive two moveable stages 12 (and 12 ', not shown). In this embodiment, the rail 34 'carries a second encoder sensor 38' and a second switching sensor 36 'below the encoder sensor 38 and the switching sensor 36 and at a distance therefrom. Armature winding 16A, B
The power to C and C is from the conductors 20A, B and C under the influence of the switching magnet 30 and from the conductors 20'A, B and C under the influence of the switching magnet 30 '.
It will be appreciated that they are individually controlled by individual switches that provide motor power.

【0076】図15を参照すると、図14のレール3
4′と共に使用される第2の可動ステージ12′が示さ
れている。第2の可動ステージ12′は、ペンダントア
ーム28′を備えている。ペンダントアーム28′は、
図14の可動ステージ12と同じ側面に設けられている
が、それぞれ第2のエンコーダセンサ38′および第2
のスイッチングセンサ36′と整列したエンコーダ磁石
32′およびスイッチング磁石30′を収容するため
に、さらに下方に延びている。レール34′に追加エレ
メントを追加し、かつ、各可動ステージ12に適切な長
さのペンダントアーム28、28′...28″を設け
ることにより、3つ以上の可動ステージを制御すること
ができることは、当分野の技術者には明らかであろう。
Referring to FIG. 15, the rail 3 of FIG.
A second movable stage 12 'for use with 4'is shown. The second movable stage 12 'includes a pendant arm 28'. The pendant arm 28 '
Although provided on the same side surface as the movable stage 12 of FIG. 14, the second encoder sensor 38 'and the second encoder sensor 38' are provided, respectively.
Extending further downward to accommodate the encoder magnet 32 'and the switching magnet 30' in alignment with the switching sensor 36 'of FIG. Additional elements are added to the rails 34 ', and the pendant arms 28, 28'. . . It will be apparent to those skilled in the art that more than two moveable stages can be controlled by providing 28 ″.

【0077】本発明は、単一経路上の2つの可動ステー
ジに限定されることはなく、同一経路14に沿って、任
意の数の可動ステージを個別に制御することができる。
例えば図16を参照すると、3つのレール34、34′
および34″が、経路14から外側に向かって互いに平
行に間隔を隔てている。レール34、34′および3
4″の各々は、それぞれエンコーダセンサ38、38′
および38″、およびスイッチングセンサ36、36′
および36″をそのレール上に備えている。各可動ステ
ージ12、12′および12″(可動ステージ12のみ
が示されている)は、それぞれのレール34等に設けら
れたセンサに隣接したペンダントアーム28、28′お
よび28″(ペンダントアーム28のみが示されてい
る)を備えている。エンコーダ磁石32、32′および
32″(エンコーダ磁石32のみが示されている)、お
よびスイッチング磁石30、30′および30″(スイ
ッチング磁石30のみが示されている)が、それぞれの
ペンダントアームに設けられている。レール34等の間
にペンダントアーム28等をさし込むことにより、所望
するだけの数のステージ12等を単一経路14上に収容
し、駆動し、かつ、制御することができる。また、本発
明の一態様によるモータシステムの各ステージに無線エ
ンコーダシステムを実施することにより、このようなス
テージ12を容易に制御することができる。
The present invention is not limited to two movable stages on a single path, and any number of movable stages can be individually controlled along the same path 14.
For example, referring to FIG. 16, three rails 34, 34 'are provided.
And 34 "are spaced parallel to one another outwardly from the path 14. Rails 34, 34 'and 3".
Each of the 4 "is an encoder sensor 38, 38 ', respectively.
And 38 "and switching sensors 36, 36 '.
And 36 "on its rails. Each moveable stage 12, 12 'and 12" (only moveable stage 12 is shown) has a pendant arm adjacent to a sensor on each rail 34, etc. 28, 28 'and 28 "(only pendant arm 28 is shown). Encoder magnets 32, 32' and 32" (only encoder magnet 32 is shown), and switching magnets 30, 30. ′ And 30 ″ (only the switching magnet 30 is shown) are provided on each pendant arm. By inserting the pendant arm 28 or the like between the rails 34 or the like, a desired number of pendants can be obtained. The stage 12 and the like can be housed, driven, and controlled on the single path 14. In addition, the model according to one embodiment of the present invention. Each stage of Tashisutemu by implementing a wireless encoder system, can be easily controlled such stage 12.

【0078】アプリケーションによっては、正確に位置
決めするために、経路のいくつかの領域を閉ループ制御
することが望ましく、また、経路の他の領域に対しては
開ループ制御することが望ましい場合がある。図18を
参照すると、閉ループ制御領域60は、既に説明したよ
うに、経路14に沿って、モータコントローラ18か
ら、磁気起動スイッチ22A、BおよびCを介して第1
の導線セット20A、BおよびC上で駆動電力を受け取
っている。既に説明したように、領域60における位置
および移動をフィードバックすることにより、モータコ
ントローラ18は、可動ステージ12の位置および速度
を正確に制御することができる。開ループ制御領域62
は、経路14に沿って、モータコントローラ18から、
第2の導線セット20′A、BおよびC上で駆動電力を
受け取っている。可動ステージ12が領域62にある場
合、移動フィードバックは生成されず、また、モータコ
ントローラ18によって応答されることもない。その代
わり、モータコントローラ18は、可動ステージ12を
開ループ制御するための、プログラムされた位相列を生
成する。この位相列により、可動ステージは所定の速度
で駆動される。閉ループ制御に入ると、可動ステージ1
2は、モータコントローラ18の制御下での動作を再開
する。
Depending on the application, it may be desirable to have closed-loop control of some regions of the path and open-loop control of other regions of the path for accurate positioning. With reference to FIG. 18, the closed loop control region 60, as previously described, follows the path 14 from the motor controller 18 via the magnetic activation switches 22A, B and C to the first.
Receiving drive power on conductor sets 20A, B, and C. As described above, by feeding back the position and movement in the region 60, the motor controller 18 can accurately control the position and speed of the movable stage 12. Open loop control area 62
Along the path 14 from the motor controller 18,
Drive power is received on the second set of conductors 20'A, B and C. When the moveable stage 12 is in the area 62, no movement feedback is generated and no response is made by the motor controller 18. Instead, the motor controller 18 produces a programmed phase train for open loop control of the moveable stage 12. With this phase train, the movable stage is driven at a predetermined speed. When entering the closed loop control, the movable stage 1
2 restarts the operation under the control of the motor controller 18.

【0079】また、レールロードに使用されているスイ
ッチングと同様、経路スイッチングを設けることによ
り、可動ステージ12を異なる経路に沿って柔軟に導く
ことも可能である。
Further, similar to the switching used for rail road, it is possible to guide the movable stage 12 along different paths flexibly by providing path switching.

【0080】図17は、無線エンコーダシステムの他の
実施例を示したもので、200が追加された参照番号
は、図11で既に識別されている部品と同様の部品を表
している。図17では、ステージ412は、印(しる
し)(例えば、細かい平行マークが施された、一定の長
さのテープ)444に光を放出し、かつ、経路414に
対するステージ412の位置および/または移動を示す
反射光を受信する光エンコーダセンサ446を備えてい
る。上で言及したように、ステージ412内には、同様
のエンコーダ配列が経路414の各軸に対して実施され
ている。エンコーダセンサ446は、パルス発生器44
8にエンコーダ信号(例えばサインまたはコサイン信
号)を提供している。パルス発生器448は、カウンタ
466に、エンコーダ信号に基づくパルス出力信号を提
供している。カウンタ466には、例えば、パルス発生
器448からのパルス信号を関数として変化するカウン
ト値が格納されている。
FIG. 17 shows another embodiment of the wireless encoder system, in which reference numerals with 200 added represent the same parts as already identified in FIG. In FIG. 17, the stage 412 emits light to an indicia (eg, a length of tape with fine parallel marks) 444 and the position and / or movement of the stage 412 relative to the path 414. Is provided with an optical encoder sensor 446 that receives reflected light. As mentioned above, within stage 412, a similar encoder array is implemented for each axis of path 414. The encoder sensor 446 is the pulse generator 44.
8 is provided with an encoder signal (eg a sine or cosine signal). The pulse generator 448 provides the counter 466 with a pulse output signal based on the encoder signal. The counter 466 stores, for example, a count value that changes as a function of the pulse signal from the pulse generator 448.

【0081】この実施例では、ステージ412は、カウ
ンタ466からカウント値を受け取るように動作するこ
とができるメモリ462をさらに備えている。また、メ
モリ462は、モータコントローラ418のコマンドト
ランスミッタ470からコマンド移動情報を受信する受
信器408に結合されている。本発明の一態様によれ
ば、コマンド移動情報には、カウント値との比較のため
にメモリ462に格納されているコマンド値が含まれて
いる。つまり、コマンドカウント値は、カウント値がコ
マンドカンウト値に達して(あるいは超えて)、対応す
るコマンド状態が得られるまで、カウンタ466のカウ
ント値と連続的に比較される。情報が格納され、コマン
ド状態が達成されるまでのインターバルの間、トランス
ミッタ452は休止状態を維持している。アプリケーシ
ョンによっては、このようなインターバルの間、受信器
408も休止状態を維持し、それによりバッテリ電力の
消費量を低減している場合もある。
In this embodiment, the stage 412 further comprises a memory 462 operable to receive a count value from the counter 466. The memory 462 is also coupled to a receiver 408 that receives command movement information from the command transmitter 470 of the motor controller 418. According to one aspect of the invention, the command movement information includes the command value stored in memory 462 for comparison with the count value. That is, the command count value is continuously compared to the count value of counter 466 until the count value reaches (or exceeds) the command count value and the corresponding command state is obtained. The transmitter 452 remains dormant for the interval before the information is stored and the command state is achieved. Depending on the application, the receiver 408 may also remain dormant during such intervals, thereby reducing battery power consumption.

【0082】格納されているコマンド値は、さらに、ト
ランスミッタ452を制御するために、受信器408が
コマンドトランスミッタ470から受信したコマンド移
動情報に応じて修正される。例えば特定のカウント値
が、経路に沿った異なる位置に使用される。さらに、あ
るいは別法として、異なるモードで動作している間、受
信器408に異なるコマンドカウント値を提供し、それ
によりある動作モードにおいては優れた位置分解能を
得、また、他のモードにおいては程度の劣った分解能を
利用することもできる。
The stored command value is further modified according to the command movement information received by the receiver 408 from the command transmitter 470 to control the transmitter 452. For example, a particular count value is used at different locations along the path. Additionally or alternatively, it provides the receiver 408 with different command count values while operating in different modes, thereby providing excellent position resolution in certain modes of operation and degree in other modes. It is also possible to take advantage of the poor resolution of.

【0083】次に図19を参照すると、アクティブ電気
子巻線16のみに給電されるため、上で説明したシステ
ムの電力消費は、経路14の長さには無関係である。し
たがって、経路モジュール66をエンドツーエンドで単
純に加えることにより、任意の長さの経路14を構築す
ることができるため、便利である。各経路モジュール6
6は、少なくとも1つの電気子巻線16、レール34に
関連する部分、および導線20A、BおよびCを備えて
いる。隣接する経路モジュール上の導線20A、Bおよ
びCは、コネクタ68によって、まとめて接続されてい
る。図に示す経路モジュール66は、3つの電気子巻線
16A、BおよびCを含んでいる。含まれている電気子
巻線用のスイッチングセンサが、その半導体スイッチと
共に、その経路モジュール66に関連するレール34の
部分に取り付けられていることについては理解されよ
う。また、磁気エンコーダセンシングが使用されている
場合、適格な経路モジュール66上に位置フィードバッ
クがさらに含まれている。上で指摘したように、エンコ
ーダセンサは、比較的広い間隔を隔てて配置されてい
る。例えば、各経路モジュールは、少なくとも1つのエ
ンコーダセンサグループを含むだけの十分な長さを有し
ていなければならない。この種のシステムの1つは、9
つの電気子巻線(相A、BおよびC電気子の3つの繰返
し)を含むだけの十分な長さを有している。さらに、あ
るいは別法として、無線エンコーダシステムの場合、経
路14に沿って適当な印を設け、本発明の一態様による
ステージ上に実施されたエンコーダセンサと相互作用さ
せることもできる。
Referring now to FIG. 19, the power consumption of the system described above is independent of the length of path 14, because only active armature winding 16 is powered. Therefore, by simply adding the path module 66 end-to-end, the path 14 of arbitrary length can be constructed, which is convenient. Each path module 6
6 comprises at least one armature winding 16, the part associated with the rail 34, and the conductors 20A, B and C. Conductors 20A, B and C on adjacent path modules are connected together by a connector 68. The illustrated routing module 66 includes three armature windings 16A, B and C. It will be appreciated that the included switching sensor for the armature winding, along with the semiconductor switch, is mounted on that portion of the rail 34 associated with the routing module 66. Also, position feedback is further included on the qualified path module 66 if magnetic encoder sensing is used. As pointed out above, the encoder sensors are relatively widely spaced. For example, each path module must be long enough to include at least one encoder sensor group. One such system is 9
It is long enough to contain one armature winding (three repetitions of phases A, B and C armatures). Additionally or alternatively, in the case of a wireless encoder system, suitable markings may be provided along path 14 to interact with encoder sensors implemented on the stage according to one aspect of the invention.

【0084】次に図20に示す実施例を参照すると、経
路モジュール70は、上で説明した電気子巻線の他に、
D/2の間隔を隔てた3つのエンコーダセンサグループ
40を備えている(Dは、エンコーダ磁石32の両端の
ベベル磁気ゾーン42の中心から中心までの間隔であ
る)。経路モジュール70は、D/4の距離だけ外側の
エンコーダセンサグループ40を超えて延びている。こ
の方法によれば、次の経路モジュール70がエンドツー
エンドで接続された場合、適合する経路モジュール70
上の最も近くにあるエンコーダセンサグループ40間の
距離が、所望したようにD/2になる。経路モジュール
70はまとめて接続され、任意の所望の長さまたは形状
の経路14′が形成される。
Referring now to the embodiment shown in FIG. 20, the routing module 70, in addition to the armature windings described above,
It comprises three encoder sensor groups 40 spaced apart by D / 2 (D being the center-to-center spacing of the bevel magnetic zones 42 on either end of the encoder magnet 32). The path module 70 extends beyond the outer encoder sensor group 40 by a distance of D / 4. According to this method, when the next path module 70 is connected end-to-end, the matching path module 70
The distance between the closest encoder sensor groups 40 above is D / 2 as desired. The path modules 70 are connected together to form the path 14 'of any desired length or shape.

【0085】図21は、上で説明したような電気子巻線
を有する2つの経路モジュール72、74を備えた他の
実施例を示したものである。一方のモジュールはエンコ
ーダセンサグループ40を有し、もう一方のモジュール
にはエンコーダセンサは含まれていない。経路モジュー
ル72、74は1つに接続され、経路モジュール72の
エンコーダセンサグループ40がD/2の間隔を隔てる
ように経路14″が形成される(Dは、エンコーダ磁石
32の両端のベベル磁気ゾーン42の中心から中心まで
の間隔である)。経路モジュール72および74の組合
せを使用することにより、任意の所望の経路14″を実
現することができる。経路モジュール72、74の他の
配列を用いて、任意の所望の形状または長さの経路1
4″を形成することができ、また、エンコーダセンサグ
ループ40の間隔を所望の反復距離だけ隔てる準備が整
っている限り、エンコーダセンサグループ40の間隔を
任意の所望の間隔にすることができることは、当分野の
技術者には理解されよう。態様の1つは、エンコーダセ
ンサグループが省略されたモジュラ経路モジュールを備
えているが、エンコーダセンサグループ40をアセンブ
ルされたモジュラ経路に沿って任意の場所にクランプす
る、あるいは貼り付けるための準備がなされている。エ
ンコーダセンサグループ40を貼り付ける場合、1つの
経路モジュールから他の経路モジュールへ移行する間、
ひずむことなく、すなわちドロップアウトすることなく
エンコード化信号が生成されることを保証するために、
適切な間隔(D、D/2、D/4等)が遵守されてい
る。
FIG. 21 shows another embodiment with two path modules 72, 74 having armature windings as described above. One module has an encoder sensor group 40 and the other module does not include an encoder sensor. The path modules 72, 74 are connected together to form a path 14 ″ such that the encoder sensor groups 40 of the path module 72 are spaced D / 2 apart (D is the bevel magnetic zone at each end of the encoder magnet 32). 42 center-to-center spacing.) By using a combination of path modules 72 and 74, any desired path 14 ″ can be achieved. Other arrangements of path modules 72, 74 may be used to create path 1 of any desired shape or length.
4 ″ can be formed, and the spacing of the encoder sensor groups 40 can be any desired spacing provided that the encoder sensor groups 40 are ready to be spaced a desired repeat distance. As will be appreciated by those skilled in the art, one aspect comprises a modular path module in which the encoder sensor groups are omitted, but the encoder sensor groups 40 may be located anywhere along the assembled modular path. Prepared for clamping or pasting: When pasting encoder sensor group 40, during transition from one path module to another path module
To ensure that the encoded signal is produced without distortion, i.e. without dropping out,
Adequate spacing (D, D / 2, D / 4, etc.) is adhered to.

【0086】図22は、本発明の他の態様による経路1
4'''を示したものである。経路14'''は、上で説明し
た電気子巻線およびエンコーダセンサグループ40を備
えた複数の経路モジュール76で形成されている。モジ
ュール76はまとめて接続され、経路モジュール76内
のエンコーダセンサグループ40がD/2の間隔を隔て
るように経路14'''が形成される(Dは、ステージ
(図示せず)のエンコーダ磁石32の両端のベベル磁気
ゾーン42の中心から中心までの間隔である)。経路モ
ジュール76の組合せを使用することにより、任意の所
望の長さまたは形状の経路を実現することができる。
FIG. 22 shows a path 1 according to another embodiment of the present invention.
4 '''is shown. Path 14 ″ ′ is formed of a plurality of path modules 76 with armature windings and encoder sensor groups 40 described above. The modules 76 are connected together and the path 14 ″ ′ is formed such that the encoder sensor groups 40 within the path module 76 are spaced D / 2 apart (D is the encoder magnet 32 of the stage (not shown)). Is the center-to-center spacing of the bevel magnetic zones 42 on both ends of the). By using a combination of path modules 76, paths of any desired length or shape can be achieved.

【0087】リニアモータ10に沿った信号および電力
の接続、特にモジュラデバイスの場合の接続について、
配線および隣接するモジュールの配線を結合するコネク
タを使用した接続について説明してきたが、本発明の精
神および範囲を逸脱することなく、信号および電力を搬
送するための他の技法を使用することもできる。例え
ば、配線を使用する代わりに、剛性基板または撓み基板
上の導電トレースを使用することができる。
For signal and power connections along the linear motor 10, especially in the case of modular devices,
Although described using connections that connect wires and wires of adjacent modules, other techniques for carrying signals and power may be used without departing from the spirit and scope of the invention. . For example, instead of using wiring, conductive traces on a rigid or flexible substrate can be used.

【0088】彎曲を含む経路14(例えば図1および1
8)が示されていることを指摘しておく。従来技術の場
合、しばしば直線に限定されるが、本発明の特徴は、経
路14が直線に限定されないことである。本発明によれ
ば、本発明の性質により、直線経路、図に示す湾曲経路
14、あるいは閉経路を含む任意の所望の経路に従うよ
うにリニアモータ10を配列することができ、それによ
り可動ステージ12は、単一方向を移動して閉経路を反
復トレースし、あるいは開経路または閉経路に沿った任
意の所望の場所へ前後に移動することができる。
A path 14 that includes a curve (eg, FIGS. 1 and 1).
It should be pointed out that 8) is shown. A feature of the present invention is that the path 14 is not limited to a straight line, although the prior art is often limited to a straight line. According to the invention, the nature of the invention allows the linear motor 10 to be arranged to follow any desired path, including a straight path, the curved path 14 shown, or a closed path, thereby allowing the moveable stage 12 to move. Can move in a single direction to repeatedly trace a closed path or move back and forth to any desired location along an open or closed path.

【0089】図28は、本発明の一態様による複数の経
路モジュール502および504で形成されたリニアモ
ータ経路500の他の実施例を示したものである。分か
り易くするために2つのモジュール502および504
が示されているが、任意の数のモジュールを用いて、楕
円で示すような所望の形状および長さを有する経路を形
成することができることは認識されよう。各経路モジュ
ール502、504の構成は、実質的に同じである。最
初にモジュール502を参照すると、モジュールは、3
相ネットワークなどの複数の電機子巻線506A、50
6Bおよび506Cを備えている。
FIG. 28 illustrates another embodiment of a linear motor path 500 formed by a plurality of path modules 502 and 504 according to one aspect of the present invention. Two modules 502 and 504 for clarity
Although shown, it will be appreciated that any number of modules can be used to form a path having a desired shape and length as shown by ellipses. The configuration of each path module 502, 504 is substantially the same. Referring first to module 502, the module is 3
Multiple armature windings 506A, 50, such as a phase network
6B and 506C.

【0090】また、モジュール502は、巻線506
A、506Bおよび506Cに結合された増幅器508
を備えている。増幅器508は、例えばスイッチングデ
バイス(電力バス510などの電源と巻線506A、5
06Bおよび506Cの間に電気的に結合された)のア
レイを備えている。増幅器508は、巻線506A、5
06Bおよび506Cに選択的に電気エネルギーを供給
するようになされた、単一または多重ゲート増幅器およ
び複数の電力スイッチ(例えばMOSFETトランジス
タ、サイリスタ等)を備えている。増幅器508からの
電気エネルギーは、巻線506A、506Bおよび50
6Cの各々によって生成される、ステージと相互作用し
てステージを経路500に沿って移動させる磁界の方向
および大きさを制御している。
The module 502 also includes a winding 506.
Amplifier 508 coupled to A, 506B and 506C
Is equipped with. The amplifier 508 includes, for example, a switching device (a power supply such as the power bus 510 and the windings 506A,
Electrically coupled between 06B and 506C). The amplifier 508 has windings 506A, 5
It includes a single or multiple gate amplifier and multiple power switches (eg, MOSFET transistors, thyristors, etc.) adapted to selectively supply electrical energy to 06B and 506C. The electrical energy from amplifier 508 is transferred to windings 506A, 506B and 50
6C controls the direction and magnitude of the magnetic field generated by each of the 6Cs that interacts with the stage to move it along path 500.

【0091】また、モジュール502は、増幅器508
を制御し、巻線506A、506Bおよび506Cに供
給する電気エネルギーの量を制御するように動作するモ
ジュールコントローラ512を備えている。コントロー
ラ512は、巻線に対する給電および給電停止に関する
情報および/または命令を受信するための通信リンク5
14に結合されている。コントローラ512は、例え
ば、通信リンク514から受信した情報を処理し、か
つ、対応するコイル給電レベルを達成するための適切な
制御信号を決定するようにプログラムおよび/または構
成されている。コントローラ512による決定は、所定
の格納値を有するマイクロコンピュータ内のルックアッ
プテーブルを使用して、あるいは通信リンク514を介
して受信する情報に基づく所望の制御関数に従った計算
によって達成される。
The module 502 also includes an amplifier 508.
And a module controller 512 that operates to control the amount of electrical energy supplied to the windings 506A, 506B and 506C. The controller 512 includes a communication link 5 for receiving information and / or instructions regarding powering and depowering the windings.
It is connected to 14. Controller 512 is programmed and / or configured, for example, to process the information received from communication link 514 and to determine the appropriate control signal to achieve the corresponding coil power level. The determination by controller 512 is accomplished using a look-up table in a microcomputer having a predetermined stored value or by calculation according to a desired control function based on the information received via communication link 514.

【0092】モジュール502は、経路500と同じ広
がりを有するレール518に沿って位置付けされたエン
コーダシステム516をさらに備えている。エンコーダ
システム516は、モジュール502に結合した経路5
00部分に対するステージの位置を示す信号を提供す
る、1つまたは複数のエンコーダセンサを備えている。
エンコーダ516は、モジュールコントローラ512お
よび/または通信リンク514に位置情報を提供してい
る。実施例としては、エンコーダシステムは、他のタイ
プおよび構成のエンコード化システムを使用することも
できるが、図7に関連して示し、かつ、説明したような
磁石エンコーダシステムである。例えば、エンコーダシ
ステム516は、誘導エンコーダ、光エンコーダ、容量
エンコーダ等を備えることもできる。さらに、あるいは
別法として、コントローラ512は、どのモジュールお
よび/またはエンコーダセンサから発信された位置情報
であるかを示す識別データを含んだ位置情報を通信リン
ク514に提供することができる。
Module 502 further comprises an encoder system 516 positioned along a rail 518 that is coextensive with path 500. Encoder system 516 includes path 5 coupled to module 502.
One or more encoder sensors that provide a signal indicating the position of the stage relative to the 00 portion.
Encoder 516 provides position information to module controller 512 and / or communication link 514. By way of example, the encoder system is a magnet encoder system as shown and described in connection with FIG. 7, although other types and configurations of encoding systems may be used. For example, the encoder system 516 can also include an inductive encoder, an optical encoder, a capacitive encoder, or the like. Additionally or alternatively, the controller 512 may provide location information to the communication link 514 that includes identification data indicating which module and / or encoder sensor originated location information.

【0093】他のモジュール504等の構成は、実質的
にモジュール502の構成と同じである。簡潔に記述す
ると、モジュール504は、増幅器システム522に結
合された複数の巻線520A、520Bおよび520C
を備えている。コントローラ524は増幅器522に結
合され、通信リンク514から受信した制御情報に基づ
いて、巻線520A、520Bおよび520Cに対する
給電を制御している。レール518に沿って位置付けさ
れたエンコーダシステム526は、関連するコントロー
ラ524および通信リンク514に位置情報を提供して
いる。本明細書において記述したように、レール518
は、隣接するモジュール内の対応する延長部分から形成
されている(図2参照)。
The configuration of the other modules 504 and the like is substantially the same as that of the module 502. Briefly described, the module 504 includes a plurality of windings 520A, 520B and 520C coupled to an amplifier system 522.
Is equipped with. Controller 524 is coupled to amplifier 522 and controls the power supply to windings 520A, 520B and 520C based on control information received from communication link 514. An encoder system 526 positioned along rails 518 provides position information to an associated controller 524 and communication link 514. Rail 518, as described herein.
Are formed from corresponding extensions in adjacent modules (see Figure 2).

【0094】モータコントローラ530は通信リンク5
14に結合され、本発明の一態様によるリニアモータシ
ステムの経路モジュール502および504の動作を制
御している。モータコントローラ530は、経路に沿っ
て移動することができる1つまたは複数のステージの位
置を示す情報を受信している。一態様では、位置情報
は、各モジュールのエンコーダシステム516、526
から提供されるエンコーダ信号から決定されている。例
えば、通信リンクに供給される(例えばエンコーダから
直接、および/または関連するモジュールコントローラ
から)エンコーダ信号には、位置情報を提供したモジュ
ールおよび/またはセンサを識別するアドレス情報が含
まれている。モータコントローラ530には、各モジュ
ールの位置および各モジュール内のエンコーダセンサの
位置が分かっているため、位置信号から、経路500に
対するステージの絶対位置を決定することができる。
The motor controller 530 is the communication link 5
14 and controls the operation of path modules 502 and 504 of the linear motor system according to one aspect of the present invention. The motor controller 530 has received information indicating the position of one or more stages that can move along the path. In one aspect, the location information is provided by the encoder system 516, 526 of each module.
It is determined from the encoder signal provided by. For example, the encoder signal provided to the communication link (eg, directly from the encoder and / or from the associated module controller) includes address information identifying the module and / or sensor that provided the position information. Since the motor controller 530 knows the position of each module and the position of the encoder sensor within each module, the position signal can determine the absolute position of the stage relative to the path 500.

【0095】エンコーダシステム516、526からの
不要な位置信号を軽減するために、エンコーダシステム
516および526の起動を、ステージがエンコーダセ
ンサの近傍にある状況に限定することができる。実施例
として、各エンコーダセンサ516、526には、ステ
ージの磁気の影響に応じて作動するスイッチおよび/ま
たはセンサ(例えば図1のスイッチ22A、22B、2
2C)が使用されている。さらに、あるいは別法とし
て、各エンコーダシステム516、526は、それぞれ
のコントローラ512、524から、および/または通
信リンク514を介してモータコントローラ530から
制御信号を受信することができる。したがってモータコ
ントローラ530は、各エンコーダシステム516、5
26からの位置情報を用いて絶対エンコード化スキーム
を実施し、経路500に沿って移動するステージの動作
および制御の改善を促進している。
To mitigate unwanted position signals from encoder systems 516, 526, activation of encoder systems 516, 526 can be limited to situations where the stage is in the vicinity of encoder sensors. As an example, each encoder sensor 516, 526 includes a switch and / or sensor (eg, switches 22A, 22B, 2 in FIG.
2C) is used. Additionally or alternatively, each encoder system 516, 526 may receive control signals from a respective controller 512, 524 and / or a motor controller 530 via communication link 514. Therefore, the motor controller 530 is configured so that each encoder system 516, 5
The position information from 26 is used to implement an absolute encoding scheme to facilitate improved motion and control of the stage moving along path 500.

【0096】本明細書において記述したように、モータ
コントローラ530は、1つまたは複数のステージが経
路500に沿って所望の移動を実施するようにプログラ
ムおよび/または構成されている。したがってモータコ
ントローラ530は、ステージの決定位置に基づいて、
通信リンク514を介して、選択された1つまたは複数
のモジュールコントローラ512、524に制御命令を
提供している。制御命令は、メッセージのヘッダまたは
メッセージパケットに適切なアドレス情報を提供するこ
とにより、所望のコントローラにアドレス指定される。
アドレス(または他の識別データ)は、給電すべき巻線
の各々にも提供される。各コントローラ512、524
は、適切にアドレス指定された命令に基づいて動作す
る。つまり、各コントローラ512、524は、モータ
コントローラ530によって提供される制御情報に基づ
いて給電の大きさおよび方向を決定し、かつ、ステージ
を選択移動させるための給電すべき巻線を決定する。
As described herein, motor controller 530 is programmed and / or configured such that one or more stages perform the desired movement along path 500. Therefore, the motor controller 530 is based on the determined position of the stage,
Control instructions are provided to one or more selected module controllers 512, 524 via a communication link 514. The control instructions are addressed to the desired controller by providing the appropriate address information in the message header or message packet.
The address (or other identifying data) is also provided to each of the windings to be powered. Each controller 512, 524
Operates on the basis of properly addressed instructions. That is, each of the controllers 512 and 524 determines the magnitude and direction of power feeding based on the control information provided by the motor controller 530, and also determines the winding to be fed to selectively move the stage.

【0097】図29は、本発明の一態様によるリニアモ
ータシステムのための経路550の他の実施例を示した
ものである。任意の数のモジュールを利用して経路を形
成することができることを認識すべきであるが、図に示
されている経路550は、分かり易くするために、経路
モジュール552および554を備えている。経路モジ
ュール552は、増幅器558に結合された複数の電機
子巻線556A、556Bおよび556Cを備えてい
る。巻線556A、556Bおよび556Cはノンイン
タレース式であり、経路550の方向に間隔を隔ててい
る。増幅器558は、電力バス562から巻線556
A、556Bおよび556Cへの電気エネルギーの印加
を制御するように動作するモジュールコントローラ56
0に結合されている。より詳細には、モジュールコント
ローラ560は、通信リンク566を介してモータコン
トローラ564から受信した制御情報に基づいて、増幅
器558を制御している。増幅器558は、コントロー
ラ560からの命令に基づいて、巻線に給電するための
対応する励磁電流を提供している。
FIG. 29 illustrates another embodiment of path 550 for a linear motor system according to one aspect of the present invention. It should be appreciated that any number of modules can be utilized to form a path, but the path 550 shown is provided with path modules 552 and 554 for clarity. Path module 552 includes a plurality of armature windings 556A, 556B and 556C coupled to amplifier 558. Windings 556A, 556B and 556C are non-interlaced and are spaced in the direction of path 550. Amplifier 558 is from power bus 562 to winding 556.
A module controller 56 operative to control the application of electrical energy to A, 556B and 556C.
It is tied to zero. More specifically, module controller 560 controls amplifier 558 based on control information received from motor controller 564 via communication link 566. The amplifier 558 provides a corresponding excitation current to power the windings based on a command from the controller 560.

【0098】通信リンク566は、ハードワイヤードデ
ータ通信経路(例えばツイストペア線、シールド同軸ケ
ーブル、または光ファイバ製)または無線であり、ある
いは部分的に性質が無線である。図29に示すシステム
の通信を可能にするために使用される様々なネットワー
ク化環境および(有線および無線)通信プロトコル(例
えばRS232、RS485、TCP/IP、イーサネ
ット(登録商標)、ファイバチャネル、ブルートゥー
ス、セルラ等)はすべて本発明の範疇に含まれるものと
する。したがってモータコントローラ564は、選択さ
れた経路モジュール552および/または554に情報
をアドレス指定することができ、また、すべてのモジュ
ールまたは選択されたモジュールグループ内のモジュー
ルに広域アドレス情報を提供することができる。
Communication link 566 may be a hardwired data communication path (eg, twisted pair wire, shielded coaxial cable, or fiber optic) or wireless, or partially wireless in nature. Various networked environments and (wired and wireless) communication protocols (eg RS232, RS485, TCP / IP, Ethernet, Fiber Channel, Bluetooth, etc.) used to enable communication of the system shown in FIG. Cellular and the like) are all included in the scope of the present invention. Thus, the motor controller 564 can address information to selected path modules 552 and / or 554 and can provide global address information to all modules or modules within a selected group of modules. .

【0099】また、経路モジュール552は、経路モジ
ュールに対するステージの位置を検出するように動作す
るエンコーダシステム568を備えている。本明細書に
おいて記述したように、エンコーダシステム568は、
光エンコード化スキーム、誘導エンコード化スキーム、
容量エンコード化スキーム、および/または磁気エンコ
ード化スキームを使用することもできる。エンコーダシ
ステムは、モジュールコントローラ560および/また
は通信リンク566を介してモータコントローラ564
に位置情報を送信している。位置情報により、このよう
な位置情報を発信したモジュールおよび/またはセンサ
がさらに識別され、本発明の一態様による絶対エンコー
ド化スキームを容易にしている。また、モジュール55
2に結合したエンコーダ568からの位置情報を、図
9、10、11、12および17に関連して示し、か
つ、説明したような無線エンコード化システムと共に利
用することもできる。
Path module 552 also includes an encoder system 568 that operates to detect the position of the stage relative to the path module. Encoder system 568, as described herein,
Optical encoding scheme, guided encoding scheme,
Capacitive encoding schemes and / or magnetic encoding schemes may also be used. The encoder system may include a motor controller 564 via a module controller 560 and / or a communication link 566.
Sending location information to. The location information further identifies the module and / or sensor that originated such location information, facilitating the absolute encoding scheme according to one aspect of the invention. Also, the module 55
The position information from encoder 568 coupled to 2 may also be utilized with a wireless encoding system as shown and described in connection with FIGS. 9, 10, 11, 12 and 17.

【0100】本発明の一態様によれば、経路モジュール
552は、経路モジュールの状態を検出し、かつ、検出
した状態の表示を提供するように動作する、1つまたは
複数のセンサ570をさらに備えている。センサ570
は通信リンク566に結合され、検出した状態の表示を
提供している。さらに、あるいは別法として、センサ5
70を、センサデータをパッケージし、パッケージした
データを通信リンク566上で送信するモジュールコン
トローラ560に結合することもできる。
In accordance with one aspect of the invention, the path module 552 further comprises one or more sensors 570 operative to detect the status of the path module and to provide an indication of the detected status. ing. Sensor 570
Is coupled to communication link 566 and provides an indication of the detected condition. Additionally or alternatively, the sensor 5
70 may also be coupled to a module controller 560 that packages sensor data and sends the packaged data over communication link 566.

【0101】実施例として、巻線を流れる電流をモニタ
する電流センサなどのセンサ570を利用して、電機子
巻線556A、556Bおよび556Cの1つまたは複
数の状態をモニタすることができる。検出された電流の
表示をさらに使用して、巻線556A、556Bおよび
556Cの各々の漏れ電流および/または電気短絡状態
を検出することができる。また、センサ570は、増幅
器558および/または巻線556A、556Bおよび
556Cのスイッチング回路に関連する温度状態などを
モニタするための温度センサを備えることができる。本
発明の一態様による経路モジュール552に関連する他
の状態(例えば湿気、スイッチング特性、振動等)をモ
ニタするために利用することができる他のタイプのセン
サについては、当分野の技術者には理解され、かつ、認
識されよう。
As an example, a sensor 570, such as a current sensor that monitors the current through the windings, can be utilized to monitor one or more states of the armature windings 556A, 556B and 556C. The sensed current indication may further be used to detect a leakage current and / or electrical short circuit condition in each of the windings 556A, 556B and 556C. The sensor 570 can also include a temperature sensor to monitor temperature conditions, etc., associated with the amplifier 558 and / or the switching circuits of the windings 556A, 556B and 556C. Those skilled in the art will be familiar with other types of sensors that can be utilized to monitor other conditions (eg, moisture, switching characteristics, vibrations, etc.) associated with the path module 552 in accordance with an aspect of the present invention. Be understood and recognized.

【0102】モジュール552に隣接して接続された経
路モジュール554は、実質的に他のモジュール552
と同一である。簡潔に記述すると、経路モジュール55
4は、増幅器578に結合された電機子巻線576A、
576Bおよび576Cを備えている。モジュールコン
トローラ580は増幅器578に結合され、増幅器を制
御し、巻線576A、576Bおよび576Cに対する
所望の給電を実施している。したがってコントローラ5
80は、通信リンク566を介して受信する遠隔モータ
コントローラ564からの制御情報に基づいて、増幅器
578に対するこのような制御を実施している。また、
経路モジュール554は、経路モジュール554によっ
て画定される経路550の位置に対するステージの位置
をモニタするためのエンコーダシステム582を備えて
いる。エンコーダシステム582は、モジュールコント
ローラ580および/または通信リンク566に結合さ
れ、エンコーダシステムによって検出されるステージ位
置の表示を提供している。また、経路モジュール554
内には、経路モジュールの選択された動作状態をモニタ
するための、1つまたは複数の経路モジュール状態セン
サ584が統合されている。
The path module 554 connected adjacent to the module 552 is substantially the other module 552.
Is the same as In short, the path module 55
4 is an armature winding 576A coupled to an amplifier 578,
576B and 576C. Module controller 580 is coupled to amplifier 578 and controls the amplifier to provide the desired power supply to windings 576A, 576B and 576C. Therefore, controller 5
80 implements such control for amplifier 578 based on control information from remote motor controller 564 received via communication link 566. Also,
Path module 554 includes an encoder system 582 for monitoring the position of the stage relative to the position of path 550 defined by path module 554. Encoder system 582 is coupled to module controller 580 and / or communication link 566 and provides an indication of stage position detected by the encoder system. Also, the path module 554
Integrated therein are one or more path module status sensors 584 for monitoring selected operational status of the path module.

【0103】経路モジュールセンサ570、584から
のセンサ情報は、モータコントローラ564および/ま
たは1つまたは複数の他のデバイスによって受信され
る。例えば、経路550のセンサ570および584か
らセンサ情報を受信するために、1つまたは複数の診断
コンピュータ586を結合することができる。一態様で
は、コンピュータ586は、ダッシュ接続線で示すよう
に、通信リンク566に直接接続されたワークステーシ
ョン、サーバコンピュータ、ルータ、ピアデバイス、ま
たは他の共通ネットワークノードである。さらに、ある
いは別法として、例えば588で示す企業規模コンピュ
ータネットワーク、イントラネットおよび/またはイン
ターネットを介して、コンピュータ586をローカル通
信リンク566に接続することができる。本発明による
通信を可能にするために利用することができる様々なネ
ットワーク化環境および(有線および無線)通信プロト
コルについては、当分野の技術者には理解され、かつ、
認識されよう。
Sensor information from the path module sensors 570, 584 is received by the motor controller 564 and / or one or more other devices. For example, one or more diagnostic computers 586 can be coupled to receive sensor information from sensors 570 and 584 of path 550. In one aspect, the computer 586 is a workstation, server computer, router, peer device, or other common network node directly connected to the communication link 566, as shown by the dashed line. Additionally or alternatively, computer 586 may be connected to local communication link 566 via an enterprise-wide computer network, such as 588, an intranet, and / or the Internet. Those skilled in the art will understand and appreciate the various networked environments and (wired and wireless) communication protocols that may be utilized to enable communication in accordance with the present invention.
Will be recognized.

【0104】診断コンピュータ586は、経路550内
の各モジュール552、554の様々な動作状態を示す
情報を受信することができる。情報の各アイテムには、
例えばその状態が検出された経路、モジュールを識別す
る情報、検出された状態のタイプ、および検出された状
態を示す値が含まれている。表1は、コンピュータ58
6が受信し、かつ、格納することができる情報の実施例
を示したものである。コンピュータ586は、例えば、
表1の経路#1から経路#Nで示す1つまたは複数の経
路内の複数のモジュールから、このようなデータを収集
することができる。この表に関連するデータは、常時、
コンピュータ586に蓄積され、解析される。モジュー
ル関連データの通信を容易にするために、各モジュール
コントローラ560、580は、どのような検出情報が
示されているかを識別するために有用なヘッダ情報を提
供することができる。
The diagnostic computer 586 can receive information indicating various operating states of each module 552, 554 in the path 550. For each item of information,
For example, the path in which the state is detected, information identifying the module, the type of the detected state, and a value indicating the detected state are included. Table 1 shows the computer 58
6 shows an example of the information that can be received and stored by item 6. The computer 586 is, for example,
Such data can be collected from multiple modules in one or more of the paths shown in Table 1 as paths # 1 to #N. The data associated with this table is always
It is stored in the computer 586 and analyzed. To facilitate communication of module related data, each module controller 560, 580 can provide useful header information to identify what detection information is being shown.

【0105】[0105]

【表1】 [Table 1]

【0106】表1に示すように、検出情報には、例え
ば、経路のIPアドレスに相当する経路ID、あるいは
検出状態を発信した経路を一意的に識別するための他の
情報が含まれている。情報にはさらに、情報を発信した
モジュールを識別するためのモジュールIDを持たせる
ことができる。コンピュータ586は、また、検出され
た状態のタイプおよび検出された状態に関連するコンポ
ーネントに関する表示、および検出された状態を示す値
を受信している。値は、センサによって収集される、電
圧値または電流値などの生データに対応しており、セン
サデータの評価に基づいて、所与のモジュールのコンポ
ーネントまたは選択された部品の健全性を、より総合的
に表示したものである。したがってコンピュータ586
は、収集したデータを常に解析し、必要な推奨または提
案を提供している。
As shown in Table 1, the detection information includes, for example, a route ID corresponding to the IP address of the route, or other information for uniquely identifying the route that transmitted the detection state. . The information can further have a module ID for identifying the module that has transmitted the information. The computer 586 also receives an indication regarding the type of detected condition and the components associated with the detected condition, and a value indicative of the detected condition. The values correspond to raw data collected by the sensor, such as voltage or current values, and based on an evaluation of the sensor data, a more comprehensive view of the health of the components of a given module or selected components. This is what is displayed in the screen. Therefore computer 586
Constantly analyzes the data it collects and provides the necessary recommendations or suggestions.

【0107】実施例として、リニアモータシステムのベ
ンダは、遠隔コンピュータを維持している。ベンダは、
例えば一人または複数人の顧客の動作データを常時コン
パイルし、実験データに対してこれらのデータを解析
し、予防保全および有効なアップグレードに対する助言
を始めとする付加価値サービスを顧客に提供している。
As an example, the linear motor system vendor maintains a remote computer. The vendor is
For example, it constantly compiles operational data of one or more customers, analyzes these data against experimental data, and provides value-added services to the customers, including advice on preventive maintenance and effective upgrades.

【0108】コンピュータ586は、経路のコンポーネ
ントからの情報をコンパイルすると、提案されたアップ
グレードおよび/またはサービスを必要とする領域を識
別したレポートを提供することができる。実例として、
このようなサービスを提供しているベンダは、さらに、
収集したデータに基づいて顧客サイトに適切な交換部品
を提供し、および/または顧客サイトをアップグレード
している。これによりベンダと顧客の間の起こり得る誤
通信が軽減され、かつ、あらゆる工場ダウンタイムが短
縮される。
Computer 586, upon compiling the information from the components of the path, can provide a report identifying the areas requiring the proposed upgrades and / or services. As an illustration,
Vendors offering such services are
Providing the customer site with appropriate replacement parts based on the collected data and / or upgrading the customer site. This reduces potential miscommunication between vendors and customers and reduces any factory downtime.

【0109】コンピュータ586またはコンピュータを
モニタしているベンダによって、ある種のアップグレー
ドあるいはコンポーネントの微調整を自動的に実施する
ことができることを認識すべきである。例えば、選択さ
れたモジュールコントローラ560、580に対する特
定のソフトウェアバージョンアップグレードを、自動的
にリニアモータにダウンロードすることができる。ま
た、ローカルモータコントローラ564に較正ルーチン
をダウンロードすることにより、あるいは特定のメッセ
ージまたは信号を送信することによって、1つまたは複
数のセンサに既に存在している較正ルーチンを呼び出す
ことにより、センサ570、584の較正を自動的に実
施することができる。さらに、経路に沿った位置および
モータシステムの特定の用途に基づいて、異なるモジュ
ールを異なる構成に再構成し、システム性能の最適化を
促進することができる。
It should be appreciated that certain upgrades or component tweaks can be performed automatically by computer 586 or the vendor monitoring the computer. For example, a particular software version upgrade for the selected module controller 560, 580 can be automatically downloaded to the linear motor. Also, the sensor 570, 584 may be called by downloading a calibration routine to the local motor controller 564 or by calling a calibration routine that already exists on one or more sensors by sending a specific message or signal. The calibration can be performed automatically. In addition, different modules may be reconfigured into different configurations based on their position along the path and the particular application of the motor system to facilitate optimization of system performance.

【0110】図30は、本発明の一態様によるリニアモ
ータシステムのための経路600の他の実施例を示した
ものである。経路600は、まとめて接続された複数の
経路モジュール602、604を備え、所望の形状およ
び長さを提供している。経路モジュール602は、それ
ぞれ関連する増幅器608A、608Bおよび608C
に結合された複数の電機子巻線606A、606Bおよ
び606Cを有している。増幅器608A、608Bお
よび608Cは、各増幅器を制御してそれぞれの電機子
巻線606A、606Bおよび606Cに選択的に給電
させるように動作するモジュールコントローラ610に
結合されている。同様に、経路モジュール604は、関
連する増幅器614A、614Bおよび614Cに結合
された複数の電機子巻線612A、612Bおよび61
2Cを有している。モジュールコントローラ616は、
増幅器614A、614Bおよび614Cに結合され、
電機子巻線612A、612Bおよび612Cに選択的
に給電するように各増幅器を制御している。
FIG. 30 illustrates another embodiment of path 600 for a linear motor system according to one aspect of the present invention. Pathway 600 comprises a plurality of path modules 602, 604 connected together to provide a desired shape and length. Path module 602 includes associated amplifiers 608A, 608B and 608C, respectively.
Has a plurality of armature windings 606A, 606B and 606C coupled to. Amplifiers 608A, 608B and 608C are coupled to a module controller 610 that operates to control each amplifier to selectively power respective armature windings 606A, 606B and 606C. Similarly, path module 604 includes a plurality of armature windings 612A, 612B and 61 coupled to associated amplifiers 614A, 614B and 614C.
It has 2C. The module controller 616 is
Coupled to amplifiers 614A, 614B and 614C,
Each amplifier is controlled to selectively power the armature windings 612A, 612B and 612C.

【0111】各モジュールのコントローラ610および
616は、ネットワーク通信リンク620を介して、モ
ータシステムのシステムコントローラ618から制御情
報を受信している。通信リンク620は、有線(例えば
導電または光)データ通信プロトコル、あるいは無線
(例えばブルートゥース、セルラ等)データ通信プロト
コルで実施されている。本発明の一態様に従って利用す
ることができる様々なデータ通信プロトコル(例えばT
CP/IP、イーサネット(登録商標)、非同期転送モ
ード(Asynchronous Transfer
Mode)(ATM)、ファイバ分散型データインタフ
ェース(Fiber Distributed Dat
a Interface)(FDDI)、ファイバチャ
ネル等)については、当分野の技術者には理解され、か
つ、認識されよう。
The controllers 610 and 616 of each module receive control information from the system controller 618 of the motor system via the network communication link 620. The communication link 620 is implemented with a wired (eg, conductive or optical) data communication protocol or a wireless (eg, Bluetooth, cellular, etc.) data communication protocol. Various data communication protocols (eg, T
CP / IP, Ethernet (registered trademark), asynchronous transfer mode (Asynchronous Transfer)
Mode (ATM), Fiber Distributed Data Interface (Fiber Distributed Data)
a Interface (FDDI), Fiber Channel, etc.) will be understood and appreciated by those skilled in the art.

【0112】各経路モジュール602、604は、さら
に、ステージがそれぞれのモジュールに対して移動する
際の位置情報を検出するためのエンコーダシステム62
2、624をそれぞれ備えている。エンコーダシステム
622および624は、例えば磁気(例えば図7参照)
エンコーダシステムであり、あるいは誘導、容量、また
は光エンコーダシステムである。さらに、あるいは別法
として、図9、10、11、12および17に関連して
示し、かつ、説明したような無線エンコーダシステムを
利用して、経路600に沿った1つまたは複数のステー
ジの位置および/または移動の表示を収集することがで
きる。この点に関して、複数の受信器626、628お
よび630がシステムコントローラに結合され、経路6
00に対して移動することができる1つまたは複数のス
テージから、各ステージの移動および/または位置を示
す無線信号を受信している。本発明の一態様による共通
受信器を利用した通信プロトコルを実施することもでき
るが、経路600内の各ステージの各有効移動軸(例え
ばX、Y、Zおよび/またはθ)に、個別の受信器を利
用することができる。モータコントローラ618は、位
置情報を用いて、各ステージに所望の移動を実施させる
ための給電すべき電機子巻線を決定している。
Each path module 602, 604 further includes an encoder system 62 for detecting position information as the stage moves relative to its respective module.
2, 624 are provided respectively. Encoder systems 622 and 624 are, for example, magnetic (see, eg, FIG. 7).
Encoder system, or inductive, capacitive, or optical encoder system. Additionally or alternatively, a wireless encoder system as shown and described in connection with FIGS. 9, 10, 11, 12 and 17 may be utilized to position one or more stages along path 600. And / or indications of movement can be collected. In this regard, a plurality of receivers 626, 628 and 630 are coupled to the system controller to provide path 6
From one or more stages that can move with respect to 00, a radio signal is received indicating the movement and / or position of each stage. A communication protocol utilizing a common receiver in accordance with an aspect of the present invention may also be implemented, but with separate reception for each effective axis of movement (eg, X, Y, Z and / or θ) of each stage in path 600. Can be used. The motor controller 618 uses the position information to determine the armature winding to be fed to cause each stage to perform the desired movement.

【0113】モータコントローラ618は、給電すべき
巻線に関連するモジュールコントローラに、対応する制
御情報を提供している。特定の態様によれば、システム
コントローラ618は、例えば、各目標モジュール(例
えばモジュールID)および/またはモジュール内に設
けられている特定の巻線(例えば巻線ID)に、制御情
報および目標巻線に印加すべき電流の所望のレベルおよ
び方向を識別する値をアドレス指定することができる。
The motor controller 618 provides corresponding control information to the module controller associated with the winding to be powered. According to certain aspects, the system controller 618 may, for example, control information and target windings on each target module (eg, module ID) and / or on a particular winding (eg, winding ID) provided within the module. A value can be addressed that identifies the desired level and direction of current to be applied to the.

【0114】本発明の一態様によれば、各電機子巻線に
モータコントローラからの制御情報がアドレス指定され
ているため、コントローラ610および616は、モー
タコントローラ618から受信した制御情報に基づい
て、関連する各電機子巻線を個別に制御することができ
る。上で言及したように、モータコントローラ618
は、エンコーダ622および624から受信したステー
ジ位置情報、および/または受信器626〜630が受
信するステージ位置情報に基づいて巻線の給電方法を決
定している。制御情報は、例えばモータコントローラ6
18のマイクロコンピュータ内の、所定の格納値を有す
るルックアップテーブルを使用することによって、ある
いは所望の制御関数に従った計算によって引き出され
る。このような制御情報は、経路600に沿って移動す
ることができる複数のカートすなわちステージに対して
決定される。モータコントローラ618は、選択された
1つまたは複数のコントローラ610、616に、対応
する命令を提供し、その情報は、選択された電機子巻線
すなわち増幅器にアドレス指定される。コントローラ6
10、616は、命令を処理し、モータコントローラ6
18からの命令の中で識別されている巻線に基づいて、
対応する制御情報を該当する増幅器608、614に提
供する。各増幅器608、614は、制御情報を受信す
ると、関連する電機子巻線606、612に、所望のレ
ベルおよび方向で給電するためのスイッチング機能を実
行する。
In accordance with one aspect of the present invention, each armature winding is addressed with control information from the motor controller, so controllers 610 and 616 are based on control information received from motor controller 618. Each associated armature winding can be individually controlled. As mentioned above, the motor controller 618
Determines the winding power feeding method based on stage position information received from encoders 622 and 624 and / or stage position information received by receivers 626-630. The control information is, for example, the motor controller 6
It is derived by using a look-up table with predetermined stored values in 18 microcomputers or by calculation according to the desired control function. Such control information is determined for multiple carts or stages that can move along the path 600. The motor controller 618 provides corresponding instructions to the selected one or more controllers 610, 616, which information is addressed to the selected armature winding or amplifier. Controller 6
10, 616 process the instructions, and the motor controller 6
Based on the windings identified in the command from 18,
The corresponding control information is provided to the corresponding amplifier 608, 614. Upon receiving the control information, each amplifier 608, 614 performs a switching function to power the associated armature winding 606, 612 at the desired level and direction.

【0115】図30の各経路モジュール602および6
04の特定の電機子巻線606および612は、3相と
して示されているが、本発明が3相実施態様に限定され
ないことは、当分野の技術者には理解され、かつ、認識
されよう。つまり、本発明の一態様によれば、1つまた
は複数の任意の相数を各経路モジュールに利用し、各相
すなわちコイルを個別にアドレス指定することができ
る。
Each path module 602 and 6 of FIG.
Although the 04 specific armature windings 606 and 612 are shown as three-phase, it will be understood and appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited to three-phase implementations. . That is, according to one aspect of the invention, one or more arbitrary number of phases can be utilized for each path module and each phase or coil can be individually addressed.

【0116】また、各モジュール602および604
に、それぞれ1つまたは複数のセンサ632および63
4を関連させ、モジュールの様々な状態を検出すること
ができる。簡潔にするために、図29および表1に関連
した説明を参照することができるため、検出することが
できる本発明の一態様による各モジュールの状態の説明
は省略されている。
Further, each module 602 and 604
Respectively one or more sensors 632 and 63
4 can be associated and various states of the module can be detected. For brevity, reference may be made to the description associated with FIG. 29 and Table 1, so a description of the state of each module that can be detected according to one aspect of the invention is omitted.

【0117】図28〜30の実施例に鑑みて、図に示さ
れている本発明の態様が、強化された機能で経路モジュ
ールが動作するシステムを提供していることを認識すべ
きである。モータ制御機能、増幅器、および電機子巻線
を各モジュールに統合することにより、電機子巻線の個
別制御が容易になっている。また、巻線のモジュール性
およびアドレス可能度の改善により、絶対エンコード化
スキームも強化されている。モジュール内の巻線のアド
レス可能度により、経路に沿って移動することができる
1つまたは複数のステージの制御は、さらに改善されて
いる。
In view of the embodiments of FIGS. 28-30, it should be appreciated that the aspects of the invention shown in the figures provide a system in which the routing module operates with enhanced functionality. Integrating the motor control function, the amplifier, and the armature winding into each module facilitates individual control of the armature winding. The absolute encoding scheme is also enhanced by improving the modularity and addressability of the windings. Due to the addressability of the windings in the module, the control of the stage or stages that can move along the path is further improved.

【0118】次に図23を参照すると、リニアモータ1
0′は、レーストラックのパターンをした、自身閉じた
経路14′を備えている。つまり、経路14′は、湾曲
端部80と結合した直線かつ平行ラン78を備えてい
る。可動ステージ12は、説明したように、経路14′
上の任意のポイントへ駆動される。実例として、可動ス
テージ12は、一方向を無制限に移動し続け、あるいは
制限なく一方の方向を移動し、次に逆方向を移動するこ
とができる。この自由な移動は、本明細書において説明
した無線制御およびフィードバックによって可能になっ
ている。
Next, referring to FIG. 23, the linear motor 1
0'includes a closed path 14 'in the pattern of a racetrack. That is, the path 14 'comprises a straight and parallel run 78 associated with the curved end 80. Movable stage 12 is route 14 ', as described.
Driven to any point above. Illustratively, the moveable stage 12 may continue to move in one direction indefinitely, or move in one direction without limitation and then move in the opposite direction. This free movement is enabled by the radio control and feedback described herein.

【0119】図24は、説明を可能にするために、図2
3のダッシュボックス82部分を拡大したものである。
FIG. 24 is shown in FIG.
3 is an enlarged view of a dash box 82 portion of No. 3.

【0120】電機子巻線16A、16Bおよび16C
は、各電機子巻線中の線で示す軸84を備えている。ラ
ン78内の軸84は、図の左下の電機子巻線16Aおよ
び16Bに示すように、互いに実質的に平行に位置して
いるが、湾曲端部80内の軸84は、互いに平行に位置
していない。湾曲端部80内の軸84は、平行ではな
く、軸84が経路14′の最短横方向距離の両端間に位
置するように、互いに傾斜している。このようにして、
電機子巻線16A、16Bおよび16Cの繰返しセット
により、可動ステージを経路14′に沿って移動させる
ための所望の力を生成することができる。
Armature windings 16A, 16B and 16C
Comprises a shaft 84, shown by the line in each armature winding. The axes 84 in the run 78 lie substantially parallel to each other, as shown in the lower left armature windings 16A and 16B of the figure, while the axes 84 in the curved end 80 lie parallel to each other. I haven't. The axes 84 within the curved end 80 are not parallel and are inclined with respect to each other such that the axes 84 lie between the shortest lateral distances of the path 14 '. In this way
A repetitive set of armature windings 16A, 16B and 16C can generate the desired force to move the moveable stage along path 14 '.

【0121】スイッチ22A、22Bおよび22Cの作
動時間中に、湾曲端部80内の軸84の傾斜を調節しな
ければならないことは、当分野の技術者には認識されよ
う。可能性の1つは、湾曲端部80内の4つのこのよう
な巻線の各セットの端部の巻線間の中心から中心までの
寸法が、ラン78内の対応する巻線間の中心から中心ま
での寸法と同じ寸法を維持するように、電機子巻線16
A、16Bおよび16Cの上流−下流寸法を調整するこ
とである。この方法によれば、湾曲端部80内における
4つの電機子巻線16のスパンSは、直線ラン78内に
おける5+(n*4)個(n=0、1、2...)のモ
ータ磁石160のスパンSと同じスパンが維持される。
スイッチングセンサ36は、湾曲端部80に沿って設け
られており、したがってそれぞれのスイッチは、既に説
明したように最小電流時間で作動する。
Those skilled in the art will recognize that the tilt of the shaft 84 within the curved end 80 must be adjusted during the activation time of the switches 22A, 22B and 22C. One possibility is that the center-to-center dimension of the ends of each set of four such windings in the curved end 80 is center-to-center and the center-to-center of the corresponding turns in the run 78. The armature winding 16 to maintain the same dimension from the
Adjusting the upstream-downstream dimensions of A, 16B and 16C. According to this method, the span S of the four armature windings 16 in the curved end 80 is 5+ (n * 4) (n = 0, 1, 2, ...) Motors in the straight run 78. The same span as the span S of the magnet 160 is maintained.
The switching sensor 36 is provided along the curved end 80, so that each switch operates with a minimum current time, as already explained.

【0122】図23および24に示すようなレーストラ
ック形状は、本発明を使用して得ることができる経路の
可能形状のすべてではなく、任意の形状が可能である。
The racetrack geometry as shown in FIGS. 23 and 24 can be any, but not all, of the possible geometries of paths that can be obtained using the present invention.

【0123】図25を参照すると、多重レベル経路86
についても、同様に本発明の意図する範疇である。経路
86の下側部分88は、上側部分90の下を通ってい
る。可動ステージ12は、経路86上の任意の位置に置
くことができる。経路86上に2つ以上の可動ステージ
12が使用されている場合、下側部分88上の一方の可
動ステージ12が上側部分90の下を通過するのと同時
に、もう一方の可動ステージ12が上側部分90上で交
差する可能性がある。
Referring to FIG. 25, the multi-level path 86
Is also within the intended scope of the present invention. The lower portion 88 of the passage 86 passes under the upper portion 90. The movable stage 12 can be placed at any position on the path 86. If more than one moveable stage 12 is used on the path 86, one moveable stage 12 on the lower portion 88 will pass under the upper part 90 while the other moveable stage 12 will be on the upper side. There is a possibility of crossing on the part 90.

【0124】次に図26を参照すると、多重レベル経路
86′の他の実例には、下向きおよび上向き螺旋94の
かたわらに下向き螺旋92が含まれている。螺旋92お
よび94は、エレメント96および98を交差させるこ
とによって単一経路86′に接続されている。螺旋経路
は、対象物のロケーション内での存在時間を長くするた
めのコンベヤシステムでしばしば見られる経路である。
例えば、パン製造工程では、パッケージまたは他の処理
のために次工程に放出する前に、新しく焼き上がったパ
ンを冷ますための時間を確保するために、しばしば螺旋
が使用されている。
Referring now to FIG. 26, another example of a multi-level path 86 'includes a downward spiral 92 in addition to downward and upward spirals 94. The spirals 92 and 94 are connected to a single path 86 'by intersecting elements 96 and 98. A spiral path is a path often found in conveyor systems for increasing the time of presence of objects within a location.
For example, in the breadmaking process, helices are often used to allow time for the freshly baked bread to cool before it is released to the next step for packaging or other processing.

【0125】本発明の柔軟性を示すために、経路は、図
27に示すモービウスバンド(Moebius ban
d)100として敷かれている。モービウスバンドは、
上で説明した他の経路の実施例のように、2エッジ、2
表面を有するバンドではなく、単一エッジ、単一表面の
みを有するバンドとして特徴づけられている。紙の条片
を半分捻り、次にその両端を1つに接続することによっ
て、おもちゃのモービウスバンドができる。条片の中心
に線を引くことによって、条片が単一表面しか有してい
ないことが証明される。線の端部は、最終的には、紙を
裏返しにすることなく、線の開始点と一致することにな
る。同様に、条片のエッジに沿って線を引くことによっ
て、一方のエッジからもう一方のエッジへ横切ることな
く、線の端部が線の開始点と結合することが分かる。そ
れは、条片が単一エッジしか有していないことによるも
のである。
In order to show the flexibility of the present invention, the path is the Moeius ban shown in FIG.
d) It is laid out as 100. Mobius Band
As with the other path embodiments described above, 2 edges, 2
It is characterized as a band with a single edge, a single surface only, rather than a band with a surface. By twisting a strip of paper in half and then connecting its ends together, a toy Mobius band is created. Drawing a line in the center of the strip proves that the strip has only a single surface. The end of the line will eventually coincide with the starting point of the line without turning the paper inside out. Similarly, by drawing a line along the edges of the strip, it can be seen that the ends of the line join the starting point of the line without traversing from one edge to the other. That is because the strips have only a single edge.

【0126】前述の経路の図を上面図と見なしてはなら
ない。実際に、本発明の重要なアプリケーションには、
経路の下側に可動ステージ12が設けられるアプリケー
ションが含まれている。特に、経路に磁性体が含まれて
いる場合、可動ステージ12のモータ磁石160および
追加磁石162による経路内の磁性体への磁気吸引を利
用して、可動ステージ12を支持することができる。他
のタイプの支持についても、同じく本発明の意図の範疇
である。場合によっては、可動ステージが全経路の縦走
を完成するように、経路の一部を可動ステージ12の下
に設けて可動ステージを支え、かつ、経路の他の部分を
可動ステージ12の上に設けることができる。
The above path diagrams should not be considered as top views. In fact, important applications of the invention include:
An application is included in which the movable stage 12 is provided below the path. In particular, when the path includes a magnetic body, the movable stage 12 can be supported by utilizing magnetic attraction to the magnetic material in the path by the motor magnet 160 and the additional magnet 162 of the movable stage 12. Other types of support are also within the contemplation of the invention. In some cases, a portion of the path is provided below the movable stage 12 to support the movable stage and another portion of the path is provided above the movable stage 12 so that the movable stage completes the traverse of the entire path. be able to.

【0127】上で説明した前述の構造的かつ機能的特徴
に鑑みて、本発明に従って実施される方法については、
図31、32および33を参照することにより、より良
く認識されるであろう。説明を分かり易くするために、
図31、32および33の方法は、逐次実行されるもの
として示され、かつ、説明されているが、いくつかの態
様が、本発明に従って異なる順序で実行し、および/ま
たは本明細書において示し、かつ、説明した他の態様と
同時に実行しているように、本発明が図に示されている
順序に制限されないことを理解し、かつ、認識すべきで
ある。また、本発明の一態様による方法を実施するため
に、必ずしも図に示す特徴のすべてを必要とするわけで
はない。また、以下に示す方法の多くは、コンピュータ
可読媒体に格納されるソフトウェアなどのコンピュータ
実行可能命令として、またはハードウェアとして、ある
いはハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施す
ることができることを、さらに認識すべきである。
In view of the above described structural and functional features described above, a method implemented in accordance with the present invention is:
It will be better appreciated by reference to FIGS. 31, 32 and 33. To make the explanation easier to understand,
Although the methods of FIGS. 31, 32 and 33 are shown and described as being performed sequentially, some aspects may be performed in a different order and / or shown herein in accordance with the present invention. It should be understood and appreciated that the present invention is not limited to the order shown in the figures, as being performed concurrently with the other aspects described. Also, not all illustrated features may be required to implement a method in accordance with an aspect the present invention. It should also be appreciated that many of the methods described below can be implemented as computer-executable instructions, such as software stored on a computer-readable medium, or as hardware, or as a combination of hardware and software. Is.

【0128】図31は、本発明の一態様によるリニアモ
ータシステムを制御するための手順を示したものであ
る。例えばリニアモータ経路に沿って移動することがで
きる各ステージの制御など、特定の手順を中央モータコ
ントローラで実施することができる。手順は700で、
例えばリニアモータシステムのパワーアップに応答して
開始され、次に702でステージ位置データが受信され
る。ステージ位置データは、1つまたは複数のエンコー
ダシステムによって提供される。本発明の一態様によれ
ば、利用することができるエンコーダの例として、磁気
エンコーダ、誘導エンコーダ、容量エンコーダ、および
/または光エンコーダがある。また、このようなエンコ
ーダは、知られている通信プロトコルを使用した物理通
信リンクおよび/または無線通信リンクを介して、その
位置データを提供することができる。本発明に従って実
施することができる、ステージからエンコーダデータが
送信される無線配列の実施例が、図9、10、11、1
2および17に示されている。手順は、702から70
4へ進む。
FIG. 31 shows a procedure for controlling the linear motor system according to one aspect of the present invention. Certain procedures can be implemented in the central motor controller, such as controlling each stage that can move along a linear motor path. The procedure is 700,
Beginning in response to powering up the linear motor system, for example, stage position data is then received at 702. Stage position data is provided by one or more encoder systems. According to one aspect of the invention, examples of encoders that can be utilized include magnetic encoders, inductive encoders, capacitive encoders, and / or optical encoders. Also, such an encoder may provide its position data via physical and / or wireless communication links using known communication protocols. Examples of wireless arrangements in which encoder data is transmitted from the stages, which can be implemented according to the invention, are shown in FIGS.
2 and 17 are shown. The procedure is from 702 to 70
Go to 4.

【0129】704で給電要求が決定され、経路に沿っ
たステージの移動が実施される。給電要求の決定は、例
えば、ステージ位置データを関数とした電流または電圧
コマンド信号を提供するルックアップテーブルがプログ
ラムされ、かつ、構成されたマイクロプロセッサによっ
て実行される。さらに、あるいは別法として、モータ制
御アルゴリズムを組み込み、所望のステージ移動をもた
らす巻線に印加すべき電流の大きさおよび方向を含む制
御要求を計算することができる。制御要求が決定される
と、手順は706に進む。
At 704, the power supply request is determined and the stage is moved along the route. The determination of the power supply requirement is performed, for example, by a microprocessor programmed and configured with a look-up table that provides current or voltage command signals as a function of stage position data. Additionally or alternatively, a motor control algorithm can be incorporated to calculate a control requirement that includes the magnitude and direction of the current to be applied to the windings that results in the desired stage movement. When the control request is determined, the procedure proceeds to 706.

【0130】706で、1つまたは複数の目標モジュー
ルに制御命令がアドレス指定される。特定の態様によれ
ば、アドレス指定(706)には、特定モジュール内の
1つまたは複数の目標巻線のアドレス指定がさらに含ま
れている。つまり、経路内の各巻線は、相A、Bまたは
Cを識別することができるように、例えばモジュールI
Dプラス巻線IDに対応する固有アドレスを経路内に有
している。次に708で、アドレス指定された制御命令
データがパケット化され、ネットワークまたは他の通信
リンク(例えば有線または無線)を介して、1つまたは
複数の目標経路モジュールに送信され、目標モジュール
内の選択された巻線に給電される。手順は708から7
02に戻り、受信した新しい位置情報に基づいてプロセ
スが繰り返される。
At 706, control instructions are addressed to one or more target modules. According to certain aspects, addressing (706) further includes addressing one or more target windings within the particular module. That is, each winding in the path can be identified, for example, in module I, so that phase A, B or C can be identified.
The path has a unique address corresponding to the D plus winding ID. Next, at 708, the addressed control command data is packetized and sent over a network or other communication link (eg, wired or wireless) to one or more target path modules for selection within the target modules. The supplied winding is supplied with power. Steps 708 to 7
Returning to 02, the process is repeated based on the new location information received.

【0131】前述の実施例は、経路に沿って移動するこ
とができるステージの各々に対して実施される。その結
果、各ステージに対する絶対エンコード化スキームが容
易になっている。図32に関連して以下で説明するよう
に、このような制御手順により、経路に沿った巻線の個
別制御がさらに容易になり、このような手順に従って実
施されるリニアモータシステムで達成することができる
正確性が向上している。経路に沿って複数のステージが
移動することができる場合、位置競合アルゴリズムを使
用して、起こり得る衝突を軽減することができることを
認識すべきである。
The above embodiments are implemented for each of the stages that can move along the path. As a result, the absolute encoding scheme for each stage is facilitated. As will be described below in connection with FIG. 32, such a control procedure further facilitates individual control of the windings along the path, and is achieved in a linear motor system implemented according to such a procedure. The accuracy that can be improved. It should be appreciated that if multiple stages can move along the path, position conflict algorithms can be used to mitigate possible collisions.

【0132】図32は、本発明の一態様によるリニアモ
ータシステムの経路モジュールに結合した、1つまたは
複数の巻線を制御するための手順の実施例を示す流れ図
である。手順は720で、例えばリニアモータシステム
のパワーアップによって開始される。次に722で、例
えばシステムに組み込まれている通信プロトコルに基づ
いて、制御命令などのメッセージが経路モジュールにア
ドレス指定されているかどうかが決定される。モジュー
ルがメッセージを受信していない場合、手順は722を
ループバックし、診断およびその他のバックグラウンド
ルーチンは依然として実行されているが、モジュールは
停止状態を維持する。メッセージが受信されると、手順
は724へ進む。
FIG. 32 is a flow chart illustrating an example of a procedure for controlling one or more windings coupled to a path module of a linear motor system according to one aspect of the present invention. The procedure is started at 720, for example by powering up the linear motor system. Next, at 722, it is determined whether a message, such as a control command, is addressed to the routing module based on, for example, the communication protocol built into the system. If the module has not received the message, the procedure loops back 722 and the diagnostics and other background routines are still running, but the module remains stopped. If the message is received, the procedure proceeds to 724.

【0133】724で受信メッセージから制御データが
引き出される。制御データには、例えば給電命令、モジ
ュールおよびその関連コンポーネントの動作特性を調整
するための較正データ、その他、目標経路モジュール、
より一般的にはリニアモータシステムに有用なデータが
含まれている。次に726で制御情報のタイプが決定さ
れる。詳細には、制御情報のタイプの決定には、モジュ
ール内の1つまたは複数の巻線への給電要求が命令に含
まれているかどうかの識別が含まれている。モジュール
内の1つまたは複数の巻線に給電すべきことが制御情報
に含まれている場合、手順は728へ進む。
At 724, control data is extracted from the received message. Control data may include, for example, power supply commands, calibration data for adjusting operating characteristics of the module and its associated components, other target path modules,
More generally, it contains useful data for linear motor systems. Next, at 726, the type of control information is determined. In particular, determining the type of control information includes identifying whether the command includes a request to power one or more windings in the module. If the control information includes that one or more windings in the module should be powered, then the procedure proceeds to 728.

【0134】728で、例えば受信メッセージ中のアド
レス情報に基づいて、制御情報から給電すべき目標巻線
が決定される。上で言及したように、巻線の各々がアド
レス指定可能であるため、巻線を容易に個別制御するこ
とができる。次に730で各目標巻線に結合した増幅器
が制御され、巻線に対する所望の給電が実施される。こ
のような制御には、例えば、一定期間の間、モジュール
内の各目標巻線に所望の大きさおよび方向の電流を流す
ためのスイッチングネットワークの制御(例えばPWM
制御)が含まれている。したがってモジュール内の各目
標巻線は、増幅器に提供される制御信号に基づいて給電
され(732)、経路に沿ったステージの対応する移動
をもたらす電界が提供される。手順は732から722
へ戻り、722から手順が繰り返される。
At 728, the target winding to be powered is determined from the control information, for example based on the address information in the received message. As mentioned above, each of the windings is addressable so that the windings can be easily individually controlled. The amplifier associated with each target winding is then controlled at 730 to provide the desired power supply to the winding. Such control includes, for example, control of a switching network (eg, PWM) for passing a current of a desired magnitude and direction to each target winding in the module for a certain period of time.
Control) is included. Thus, each target winding in the module is powered (732) based on the control signal provided to the amplifier to provide an electric field that results in a corresponding movement of the stage along the path. Steps 732 to 722
Returning to 722, the procedure is repeated from 722.

【0135】726での決定の結果が否定の場合は、モ
ジュール内の1つまたは複数の巻線への給電命令がメッ
セージに含まれていないことを表し、手順は734へ進
む。734で、メッセージ中に提供されている制御情報
に基づいて、その他のタスクがモジュールで実行され
る。実施例として、モジュールのコントローラには、性
能を改善するための更新データがプログラムされてお
り、および/または関連するセンサを再較正し、関連す
る検出能力を強化することができる。経路モジュールの
動作を容易にするために提供することができる他のタイ
プの情報については、当分野の技術者には理解され、か
つ、認識されよう。手順は734から722に戻り、メ
ッセージのモニタが継続される。
If the result of the determination at 726 is negative, it indicates that the message does not include a command to power one or more windings in the module, and the procedure proceeds to 734. At 734, other tasks are performed on the module based on the control information provided in the message. As an example, the controller of the module may be programmed with updated data to improve performance, and / or the associated sensor may be recalibrated to enhance the associated detection capability. Other types of information that can be provided to facilitate operation of the routing module will be understood and appreciated by those skilled in the art. The procedure returns from 734 to 722 and message monitoring continues.

【0136】図33は、本発明の一態様による無線エン
コード化の手順を示したものである。手順は750で、
例えば電力の印加に応じたリニアモータのステージの起
動によって開始される。上で言及したように、一態様に
よれば、無線エンコーダシステムは、周期的にあるいは
他の所定の条件に合致した後に、無線エンコーダデータ
を送信するようにプログラムされている。実施例とし
て、752で、無線エンコーダシステムが実施すべき動
作特性を示すコマンドデータを有する無線コマンド信号
がステージに受信される。コマンドデータは、エンコー
ダシステムの無線トランスミッタの動作パラメータを画
定し、および/またはトランスミッタに結合したエンコ
ーダセンサの動作パラメータを指示することができる。
FIG. 33 shows a procedure of wireless encoding according to one aspect of the present invention. The procedure is 750,
For example, it is started by activating the stage of the linear motor according to the application of electric power. As mentioned above, according to one aspect, the wireless encoder system is programmed to transmit wireless encoder data periodically or after meeting other predetermined conditions. As an example, at 752, a wireless command signal having command data indicating operational characteristics that the wireless encoder system should perform is received by the stage. The command data may define operating parameters of the wireless transmitter of the encoder system and / or may indicate operating parameters of encoder sensors coupled to the transmitter.

【0137】次に754でコマンドデータがプログラム
データとして、ステージのメモリなどに格納される。メ
モリは、例えばトランスミッタの一部であり、あるいは
制御プロセッサに結合することができる。プログラミン
グによるエネルギー損を軽減するために、プログラムデ
ータには、所定のプログラムの個定数の1つを識別する
データが含まれている。別法としては、個々の動作パラ
メータをコマンド信号中に提供し、所望の動作パラメー
タをデフォルト値とは異なる値に設定することができ
る。このようなパラメータの例には、伝送速度、変調技
法、通信プロトコル、受信器アドレス、エンコーダセン
サの検出特性等がある。
Next, at 754, the command data is stored as program data in the memory of the stage or the like. The memory may be part of the transmitter, for example, or it may be coupled to the control processor. In order to reduce the energy loss due to programming, the program data includes data identifying one of the individual constants of a given program. Alternatively, the individual operating parameters can be provided in the command signal and the desired operating parameters can be set to values different from the default values. Examples of such parameters include transmission rate, modulation technique, communication protocol, receiver address, encoder sensor detection characteristics, and the like.

【0138】エンコーダシステムが起動され、かつ、適
切に構成されると(例えば受信コマンドデータに基づい
て、あるいは既に格納されているプログラムデータに基
づいて)、ステージと経路の間の相対移動および/また
は位置が検出される(756)。本明細書において説明
したように、相対移動および/または位置の検出は、光
システム、誘導システム、磁気システムおよび/または
容量システムとして実施され、センサはステージと共に
移動することができる。次に758で送信条件が存在す
るかどうか決定される。
Once the encoder system is activated and properly configured (eg, based on received command data, or based on previously stored program data), relative movement between the stage and path and / or The position is detected (756). As described herein, relative movement and / or position detection is implemented as an optical system, a guidance system, a magnetic system and / or a capacitive system, and the sensor can move with the stage. Next, at 758, it is determined if a transmission condition exists.

【0139】実例として、758での決定には、カウン
タの値と格納されているコマンドカウント値との比較が
含まれており、カウンタの値は、検出された経路に対す
るステージの移動に基づいて調整する(増分または減少
分)ことができる。別法としては、ステージと共に移動
することができる受信器は、トランスミッタをトリガし
て無線信号を送信させるコマンド信号を受信することも
できる。他の態様では、やはりステージと共に移動する
ことができるプロセッサが、検出されたエンコーダデー
タに基づいて、および/またはモータコントローラから
受信した無線コマンド信号に基づいて、トランスミッタ
の動作を制御している。758での決定の結果が否定で
ある場合、手順は756に戻り、移動/位置が引き続き
検出され、送信条件が存在している場合は、手順は76
0へ進む。
Illustratively, the determination at 758 includes comparing the value of the counter with the stored command count value, which is adjusted based on the movement of the stage relative to the detected path. Can be done (increment or decrement). Alternatively, a receiver that can move with the stage can receive a command signal that triggers the transmitter to transmit a radio signal. In another aspect, a processor, which may also move with the stage, controls the operation of the transmitter based on the detected encoder data and / or based on a wireless command signal received from the motor controller. If the result of the determination at 758 is negative, the procedure returns to 756 and if the movement / position is still detected and the transmission condition exists, the procedure is 76.
Go to 0.

【0140】760で無線トランスミッタ信号が送信さ
れる。トランスミッタ信号には、例えば経路に対するス
テージの位置/移動を示す値が含まれている。
At 760, the wireless transmitter signal is transmitted. The transmitter signal includes, for example, a value indicating the position / movement of the stage with respect to the path.

【0141】他の実施例として、トランスミッタ信号に
は、信号を発信したステージを識別する固有IDすなわ
ちアドレスが含まれている。このようなアドレス情報に
より、共通の遠隔モータ制御システムによって操作され
る複数のステージを有するシステムを容易に制御するこ
とができる。また、モータコントローラが縦走中の各軸
のエンコーダデータを弁別することができるよう、固有
IDをさらに各軸のエンコーダ検出システムに関連させ
ることができる。
As another example, the transmitter signal includes a unique ID or address that identifies the stage that issued the signal. Such address information facilitates control of a system having multiple stages operated by a common remote motor control system. Also, the unique ID can be further associated with the encoder detection system for each axis so that the motor controller can discriminate the encoder data for each axis that is traversing.

【0142】762でトランスミッタ信号が、例えばモ
ータコントローラに結合した遠隔データ受信器に受信さ
れる。モータコントローラは、トランスミッタ信号を受
信すると、次に受信した信号を処理し、ステージの位置
/移動を決定する。その結果、モータコントローラは電
機子巻線への給電を選択的に制御し(764)、経路に
沿ったステージの所望の移動がもたらされる。手順は7
64から752へ戻り、752から手順が繰り返され
る。
At 762, the transmitter signal is received, for example, by a remote data receiver coupled to the motor controller. When the motor controller receives the transmitter signal, it then processes the received signal to determine the position / movement of the stage. As a result, the motor controller selectively controls (764) the power feed to the armature windings to provide the desired movement of the stage along the path. Step 7
Returning from 64 to 752, the procedure is repeated from 752.

【0143】以上の説明には、本発明の例示的実施態様
が含まれている。本発明を説明するために、コンポーネ
ントまたは手順の考え得るありとあらゆる組合せを説明
することは、当然のことながら不可能であるが、本発明
の他の多くの組合せおよび置換が可能であることは、当
分野の技術者には認識されよう。したがって、本発明
は、特許請求の範囲の各クレームの精神および範囲の範
疇であるこのようなすべての変更、改変、および変形形
態を包含することを意図している。
The above description includes exemplary embodiments of the present invention. It is of course not possible to describe each and every possible combination of components or procedures for the purpose of describing the invention, but that many other combinations and permutations of the invention are possible. It will be recognized by engineers in the field. Accordingly, the present invention is intended to embrace all such alterations, modifications, and variations that fall within the spirit and scope of the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一態様によるリニアモータシステムの
簡易略図である。
FIG. 1 is a simplified schematic diagram of a linear motor system according to one aspect of the present invention.

【図2】図1のII−IIに沿って取った横断面図であ
る。
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

【図3】電機子巻線への駆動電力の印加を制御するよう
に動作することができるスイッチング磁石およびスイッ
チングセンサを示す、図2のA−Aに沿って取った断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along AA of FIG. 2 showing a switching magnet and a switching sensor operable to control the application of drive power to the armature winding.

【図4】スイッチング磁石とモータ磁石の関係を示す、
図2のC−Cに沿って取った断面図である。
FIG. 4 shows a relationship between a switching magnet and a motor magnet,
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 2.

【図5】スイッチング磁石とモータ磁石の位置関係を示
す、図2のC−Cに沿って取った断面図である。
5 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 2, showing the positional relationship between the switching magnets and the motor magnets.

【図6】可動ステージが図5の位置から右へ移動した、
図2のC−Cに沿って取った断面図である。
FIG. 6 shows that the movable stage has moved to the right from the position shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 2.

【図7】エンコーダ磁石の磁気ゾーンとエンコーダセン
サの関係を示す、図2のB−Bに沿って取った断面図で
ある。
7 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2, showing the relationship between the magnetic zone of the encoder magnet and the encoder sensor.

【図8】図7に示したエンコーダセンサを説明するため
の図で、(A)は図7のエンコーダセンサの1つに対す
るベベル磁気ゾーンの形状の例を示す図、(B)は図7
のエンコーダ磁石の左端および右端に位置したエンコー
ダセンサの出力と、図8(A)のベベル磁気ゾーンの関
係の例を示す図、(C)は図7のエンコーダセンサの1
つに対するベベル磁気ゾーンの形状の他の例を示す図で
ある。
8A and 8B are views for explaining the encoder sensor shown in FIG. 7, FIG. 8A showing an example of the shape of a bevel magnetic zone for one of the encoder sensors in FIG. 7, and FIG.
8A shows an example of the relationship between the outputs of the encoder sensors located at the left and right ends of the encoder magnet of FIG. 8A and the bevel magnetic zone of FIG. 8A, and FIG.
It is a figure which shows the other example of the shape of the bevel magnetic zone with respect to one.

【図9】本発明による無線エンコーダを使用した無線リ
ニアモータの実施例の略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of an embodiment of a wireless linear motor using a wireless encoder according to the present invention.

【図10】本発明による無線エンコーダを使用した無線
リニアモータの他の実施例の略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of another embodiment of a wireless linear motor using a wireless encoder according to the present invention.

【図11】本発明による無線エンコーダを使用した無線
リニアモータの他の実施例の略図である。
FIG. 11 is a schematic view of another embodiment of a wireless linear motor using a wireless encoder according to the present invention.

【図12】本発明による無線エンコーダを使用した無線
リニアモータの他の実施例の略図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of another embodiment of a wireless linear motor using a wireless encoder according to the present invention.

【図13】同一経路に沿った2つの可動ステージを制御
するように動作することができるリニアモータの一部の
断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a portion of a linear motor operable to control two moveable stages along the same path.

【図14】同一経路に沿った任意の所望の数のステージ
を制御するように動作することができるリニアモータの
一部の断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a portion of a linear motor that can operate to control any desired number of stages along the same path.

【図15】同一経路に沿った2つ以上のステージを制御
するように動作することができるリニアモータの一部の
断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a portion of a linear motor operable to control two or more stages along the same path.

【図16】同一経路に沿った3つ以上のステージを制御
するように動作することができるリニアモータの一部の
断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a portion of a linear motor that can operate to control three or more stages along the same path.

【図17】本発明による無線エンコーダを使用した無線
リニアモータの他の実施例の略図である。
FIG. 17 is a schematic diagram of another embodiment of a wireless linear motor using a wireless encoder according to the present invention.

【図18】セクションの一部に対してステージを開ルー
プ制御し、かつ、セクションの他の部分に対して閉ルー
プ制御するようになされた経路を示す線図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a path adapted to open loop control a stage for a portion of a section and closed loop control for another portion of the section.

【図19】経路を形成するためにまとめて接続された複
数の経路モジュールを示す線図である。
FIG. 19 is a diagram showing a plurality of path modules connected together to form a path.

【図20】モジュールの経路に沿って間隔を隔てた3つ
のエンコーダセンサグループを有する経路モジュールの
実施例を示す線図である。
FIG. 20 is a diagrammatic view of an embodiment of a path module having three encoder sensor groups spaced along the path of the module.

【図21】一方のモジュールがセンサを有し、もう一方
のモジュールがセンサを有さない、1つに結合された2
つの経路モジュールの実施例を示す線図である。
FIG. 21: Two combined into one with one module having a sensor and the other module having no sensor
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of one path module.

【図22】単一センサを有する経路モジュール代替実施
例を示す線図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating an alternative embodiment of a routing module having a single sensor.

【図23】レーストラック形状の経路を備えたリニアモ
ータの線図である。
FIG. 23 is a diagram of a linear motor with a racetrack shaped path.

【図24】図23の経路の湾曲セクションの一部の拡大
図である。
FIG. 24 is an enlarged view of a portion of the curved section of the path of FIG. 23.

【図25】経路の一部が経路の他の部分の上側または下
側で交差する、多重レベルの経路を有するリニアモータ
の線図である。
FIG. 25 is a diagrammatic view of a linear motor having multi-level paths, with some of the paths intersecting above or below other parts of the path.

【図26】複数の交差路を含む、2つの螺旋が接続され
たリニアモータ経路の線図である。
FIG. 26 is a diagram of a linear motor path in which two helices are connected, including a plurality of intersections.

【図27】モービウスバンド形状のリニアモータ経路の
線図である。
FIG. 27 is a diagram of a Mobius band shaped linear motor path.

【図28】本発明による経路モジュールの実施例を示
す、リニアモータ経路の一部の線図である。
FIG. 28 is a diagrammatic view of a portion of a linear motor path showing an embodiment of a path module according to the present invention.

【図29】本発明による経路モジュールの他の実施例を
示す、リニアモータ経路の一部の線図である。
FIG. 29 is a diagrammatic view of a portion of a linear motor path showing another embodiment of a path module according to the present invention.

【図30】本発明による経路モジュールの実施例を示
す、リニアモータ経路の一部の線図である。
FIG. 30 is a diagrammatic view of a portion of a linear motor path showing an embodiment of a path module according to the present invention.

【図31】本発明によるリニアモータシステムを制御す
るための手順を示す流れ図である。
FIG. 31 is a flowchart showing a procedure for controlling a linear motor system according to the present invention.

【図32】本発明によるリニアモータシステムの経路モ
ジュールを制御するための手順を示す流れ図である。
FIG. 32 is a flowchart showing a procedure for controlling a path module of a linear motor system according to the present invention.

【図33】本発明によるリニアモータシステムを制御す
るための手順を示す流れ図である。
FIG. 33 is a flowchart showing a procedure for controlling a linear motor system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10′ リニアモータ 12、12′、112、212、312、412 ステ
ージ 14、14′、14″、14'''、86、86′、11
4、214、314、414、500、550、600
経路 16、16A、16B、16C、16A′、16B′、
16C′、506A、506B、506C、520A、
520B、520C、556A、556B、556C、
576A、576B、576C、606A、606B、
606C、612A、612B、612C 電機子巻線 18、118、218、318、418 モータコント
ローラ 20A、20B、20C、20′A、20′B、20′
C 導線 22A、22B、22C、22A′、22B′、22
C′ スイッチ 26 プレート 28、28′ ペンダントアーム 30、30′ スイッチング磁石 32、32′ エンコーダ磁石 34、34′、34″、518 レール 36、36′、36″ スイッチングセンサ 38、38s+、38s−、38c+、38c−、3
8′、38″ エンコーダセンサ 40 エンコーダセンサグループ 42、42′ ベベル磁気ゾーン 44、244、344 エンコーダテープ 46、146、246、346、446 光エンコーダ
センサ 48、148、248、348、448 パルス発生器 52、152、252、352、370、452 トラ
ンスミッタ 54、154、254、354、454 データ受信器 60 閉ループ制御領域 62 開ループ制御領域 66、70、76、502、504、552、554、
602、604 経路モジュール 78 ラン 80 湾曲端部 84 軸 88 経路の下側部分 90 経路の上側部分 92、94 螺旋 96、98 エレメント 100 モービウスバンド 144 マーク 160、162 モータ磁石 160、 360 プロセッサ 162、362、462 メモリ 164 制御プロセッサ 266、466 カウンタ 268、368、408、626、628、630 受
信器 270、470 コマンドトランスミッタ 366 ASIC 372 コマンドプロセッサ 444 しるし 516、526、568、582、622、624 エ
ンコーダシステム(エンコーダ、エンコーダセンサ) 508、522、558、578、608A、608
B、608C、614A、614B、614C 増幅器 510、562 電力バス 512、524、560、580、610、616 モ
ジュールコントローラ(コントローラ) 514、566、620 通信リンク(ローカルネット
ワーク/通信リンク) 530、564、618 モータコントローラ(システ
ムコントローラ) 570、584、632、634 センサ(モジュール
センサ) 586 コンピュータ(診断コンピュータ) 588 企業規模コンピュータネットワーク
10, 10 'linear motors 12, 12', 112, 212, 312, 412 stages 14, 14 ', 14 ", 14'", 86, 86 ', 11
4, 214, 314, 414, 500, 550, 600
Routes 16, 16A, 16B, 16C, 16A ', 16B',
16C ', 506A, 506B, 506C, 520A,
520B, 520C, 556A, 556B, 556C,
576A, 576B, 576C, 606A, 606B,
606C, 612A, 612B, 612C Armature winding 18, 118, 218, 318, 418 Motor controller 20A, 20B, 20C, 20'A, 20'B, 20 '
C conductors 22A, 22B, 22C, 22A ', 22B', 22
C'switch 26 plate 28, 28 'pendant arm 30, 30' switching magnet 32, 32 'encoder magnet 34, 34', 34 ", 518 rail 36, 36 ', 36" switching sensor 38, 38s +, 38s-, 38c + , 38c-, 3
8 ', 38 "Encoder sensor 40 Encoder sensor group 42, 42' Bevel magnetic zone 44, 244, 344 Encoder tape 46, 146, 246, 346, 446 Optical encoder sensor 48, 148, 248, 348, 448 Pulse generator 52 , 152, 252, 352, 370, 452 Transmitter 54, 154, 254, 354, 454 Data Receiver 60 Closed Loop Control Area 62 Open Loop Control Area 66, 70, 76, 502, 504, 552, 554,
602, 604 Path module 78 Run 80 Curved end 84 Axis 88 Path lower part 90 Path upper part 92, 94 Spiral 96, 98 Element 100 Morbius band 144 Mark 160, 162 Motor magnet 160, 360 Processor 162, 362, 462 memory 164 control processor 266, 466 counter 268, 368, 408, 626, 628, 630 receiver 270, 470 command transmitter 366 ASIC 372 command processor 444 indicia 516, 526, 568, 582, 622, 624 encoder system (encoder, Encoder sensor) 508, 522, 558, 578, 608A, 608
B, 608C, 614A, 614B, 614C Amplifier 510, 562 Power bus 512, 524, 560, 580, 610, 616 Module controller (controller) 514, 566, 620 Communication link (local network / communication link) 530, 564, 618 Motor controller (system controller) 570, 584, 632, 634 Sensor (module sensor) 586 Computer (diagnostic computer) 588 Enterprise-scale computer network

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ムスタンシル フェイズラブホイ アメリカ合衆国 11790 ニューヨーク州 ストーニー ブルック ハーグローブ ドライブ 24 (72)発明者 アンワー チタヤット アメリカ合衆国 11788 ニューヨーク州 フォート サロンガ ビーチル ドライ ブ 20 (72)発明者 ジョーゼフ カルダモン アメリカ合衆国 11967 ニューヨーク州 シャーリー マスケット ドライブ 47 Fターム(参考) 5H641 BB06 BB19 GG02 GG15 GG20 GG24 GG26 GG29 HH03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Mustangil Phase Love Hui             United States 11790 New York               Stony Brook Hargrove             Drive 24 (72) Inventor Anwachi Thayat             United States 11788 New York               Fort Salonga Beechtle Dry             Bou 20 (72) Inventor Joseph Cardamom             United States 11967 New York               Shirley Musket Drive 47 F-term (reference) 5H641 BB06 BB19 GG02 GG15 GG20                       GG24 GG26 GG29 HH03

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リニアモータのための経路モジュールで
あって、 少なくとも1つの電機子巻線と、 当該少なくとも1つの電機子巻線に接続された増幅器
と、 当該増幅器に結合されたモジュールコントローラとを備
え、当該モジュールコントローラが、モータコントロー
ラから受信した命令に基づいて、前記少なくとも1つの
電機子巻線に選択的に給電するように前記増幅器を制御
するように動作し、前記経路モジュールが経路を画定す
るために少なくとも1つの他の経路モジュールに接続可
能であり、前記経路内の各モジュールが異なるアドレス
を有し、それにより前記経路内の電機子巻線を容易に個
別制御することができることを特徴とする経路モジュー
ル。
1. A path module for a linear motor comprising at least one armature winding, an amplifier connected to the at least one armature winding, and a module controller coupled to the amplifier. The module controller is operative to control the amplifier to selectively power the at least one armature winding based on a command received from a motor controller, the path module defining a path. For connecting to at least one other path module, each module in the path having a different address, so that the armature windings in the path can be easily individually controlled. And the path module.
【請求項2】 複数の電機子巻線をさらに備え、前記モ
ジュールコントローラが、前記モータコントローラから
受信した命令に基づいて、前記複数の電機子巻線の各々
に選択的に給電するように前記増幅器を制御するように
動作することを特徴とする請求項1に記載の経路モジュ
ール。
2. The amplifier further comprising a plurality of armature windings, wherein the module controller selectively powers each of the plurality of armature windings based on a command received from the motor controller. The routing module of claim 1, wherein the routing module is operative to control the.
【請求項3】 前記経路モジュール内の前記複数の電機
子巻線の各々に結合した増幅器をさらに備え、各増幅器
が、前記モジュールコントローラからの制御情報に基づ
いて、前記経路モジュール内の関連する電機子巻線への
給電を制御するように動作することを特徴とする請求項
2に記載の経路モジュール。
3. An amplifier coupled to each of the plurality of armature windings in the path module, each amplifier being associated with an electric machine in the path module based on control information from the module controller. The routing module according to claim 2, wherein the routing module is operative to control power supply to the child winding.
【請求項4】 各電機子巻線が固有アドレスを有し、そ
れにより前記モータコントローラから受信した、それぞ
れの電機子巻線にアドレス指定された命令に基づいて、
それぞれの電機子巻線を容易に個別制御することができ
ることを特徴とする請求項3に記載の経路モジュール。
4. Each armature winding has a unique address, whereby based on a command received from the motor controller addressed to each armature winding,
The path module according to claim 3, wherein each armature winding can be easily individually controlled.
【請求項5】 まとめて接続された複数の前記経路モジ
ュールをさらに備え、当該複数の経路モジュールの各々
の前記少なくとも1つの電機子巻線が、前記経路を画定
するように配列され、前記経路内の前記電機子巻線が、
各関連するモジュールコントローラを介して個別にアド
レス指定され、それにより前記電機子巻線を容易に個別
制御することができることを特徴とする請求項1に記載
の経路モジュール。
5. A plurality of path modules connected together are provided, wherein the at least one armature winding of each of the plurality of path modules is arranged to define the path and within the path. The armature winding of
The routing module of claim 1, wherein the routing module is individually addressed via each associated module controller, thereby facilitating individualized control of the armature windings.
【請求項6】 前記経路モジュールに対するステージの
位置の増分および絶対変化のうちの少なくとも1つを示
す出力信号を通信リンクに供給するように動作するエン
コーダセンサをさらに備えることを特徴とする請求項1
に記載の経路モジュール。
6. The encoder sensor of claim 1, further comprising an encoder sensor operative to provide an output signal to the communication link indicative of at least one of incremental and absolute change in stage position relative to the path module.
The path module described in.
【請求項7】 前記エンコーダセンサが、有効長を有す
る、ステージのエンコーダ磁石に応答する磁気エンコー
ダセンサをさらに備えることを特徴とする請求項6に記
載の経路モジュール。
7. The path module of claim 6, wherein the encoder sensor further comprises a magnetic encoder sensor having an effective length and responsive to an encoder magnet of a stage.
【請求項8】 前記経路モジュールが、少なくとも1つ
のエンコーダセンサを有する隣接する経路モジュールに
接続可能であり、前記経路モジュールを前記隣接する経
路モジュールに接続した場合に、前記経路モジュールの
前記少なくとも1つのエンコーダセンサおよび前記隣接
する経路モジュールの前記少なくとも1つのセンサが、
前記有効長を超えない長さだけ分離されることを特徴と
する請求項7に記載の経路モジュール。
8. The path module is connectable to an adjacent path module having at least one encoder sensor, and when the path module is connected to the adjacent path module, the at least one of the path modules. An encoder sensor and the at least one sensor of the adjacent path module,
The path module according to claim 7, wherein the path modules are separated by a length that does not exceed the effective length.
【請求項9】 前記経路モジュールの状態を検出し、か
つ、当該検出した状態を示す信号を前記モジュールコン
トローラに供給するように動作する、少なくとも1つの
センサをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載
の経路モジュール。
9. The method of claim 1, further comprising at least one sensor operable to detect a condition of the path module and to provide a signal indicative of the detected condition to the module controller. The path module described in.
【請求項10】 リニアモータのための経路モジュール
であって、 複数のノンインタレース式電機子巻線と、 当該複数の電機子巻線に接続された増幅器と、 当該増幅器に結合されたモジュールコントローラとを備
え、当該モジュールコントローラが、遠隔モータコント
ローラから受信した命令に基づいて、前記複数の電機子
巻線に選択的に給電するように前記増幅器を制御するよ
うにプログラムされ、前記経路モジュールが経路を画定
するために少なくとも1つの他の経路モジュールに接続
可能であることを特徴とする経路モジュール。
10. A path module for a linear motor, comprising a plurality of non-interlaced armature windings, an amplifier connected to the plurality of armature windings, and a module controller coupled to the amplifiers. The module controller is programmed to control the amplifier to selectively power the plurality of armature windings based on a command received from a remote motor controller, the path module A path module connectable to at least one other path module to define the path module.
【請求項11】 前記経路モジュール内の前記複数の電
機子巻線の各々に結合した増幅器をさらに備え、各増幅
器が、前記モジュールコントローラからの制御情報に基
づいて、前記複数の電機子巻線のうちの関連する1つへ
の給電を制御するように動作することを特徴とする請求
項10に記載の経路モジュール。
11. An amplifier coupled to each of the plurality of armature windings in the path module, each amplifier of the plurality of armature windings based on control information from the module controller. 11. The routing module of claim 10, operative to control the power supply to one of the associated ones.
【請求項12】 各電機子巻線が固有アドレスを有し、
それにより前記モータコントローラからの、それぞれの
電機子巻線にアドレス指定された命令に基づいて、それ
ぞれの電機子巻線を容易に個別制御することができるこ
とを特徴とする請求項11に記載の経路モジュール。
12. Each armature winding has a unique address,
12. The path of claim 11, wherein each armature winding can be easily individually controlled based on instructions from the motor controller addressed to each armature winding. module.
【請求項13】 リニアモータシステムであって、各経
路モジュールが、 少なくとも1つの電機子巻線と、 当該少なくとも1つの電機子巻線に接続された増幅器
と、 選択的に当該少なくとも1つの電機子巻線に給電するた
めに、通信リンクを介した制御命令に基づいて前記増幅
器を制御するように動作する、前記増幅器に結合された
モジュールコントローラとを備える複数の経路モジュー
ルであって、前記複数の経路モジュールの各々が経路を
形成するために少なくとも1つの隣接する経路モジュー
ルに接続される複数の経路モジュールと、 前記経路に沿って移動することができるステージとを備
え、前記複数の経路モジュールの各々の前記モジュール
コントローラが、前記通信リンクを介してそれぞれの制
御命令を受信するように動作し、選択的に関連する前記
少なくとも1つの電機子巻線に給電するために、前記複
数の経路モジュールの各々の前記モジュールコントロー
ラが、関連するモジュールコントローラが受信する制御
命令に基づいて関連する増幅器を制御するようにさらに
動作し、それにより前記経路に沿った前記ステージを移
動させることを特徴とするシステム。
13. A linear motor system, wherein each path module comprises at least one armature winding, an amplifier connected to the at least one armature winding, and optionally the at least one armature. A plurality of path modules comprising: a module controller coupled to the amplifier, the module controller operative to control the amplifier based on a control command via a communication link to power the windings. Each of the path modules comprises a plurality of path modules, each path module being connected to at least one adjacent path module to form a path; and a stage movable along the path. Of the module controller of each of which operates to receive respective control instructions via the communication link. The module controller of each of the plurality of path modules controls an associated amplifier based on control instructions received by the associated module controller to selectively power the associated at least one armature winding. Further operating so as to move the stage along the path.
【請求項14】 前記少なくとも1つの電機子巻線が、
複数の電機子巻線をさらに備え、前記複数の経路モジュ
ールの各々の前記モジュールコントローラが、前記関連
するモジュールコントローラが受信する制御命令に基づ
いて、前記複数の電機子巻線の各々に選択的に給電する
ようにそれぞれの増幅器を制御するように動作すること
を特徴とする請求項13に記載のシステム。
14. The at least one armature winding comprises:
A plurality of armature windings, wherein the module controller of each of the plurality of path modules selectively selects each of the plurality of armature windings based on a control command received by the associated module controller. 14. The system of claim 13, operative to control each amplifier to power.
【請求項15】 前記複数の経路モジュールの各々の前
記モジュールコントローラが、それぞれ関連する電機子
巻線への給電を制御するように動作する、関連する経路
モジュール内の前記複数の電機子巻線の各々に結合した
増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項14に記
載のシステム。
15. The plurality of armature windings in an associated path module, wherein the module controller of each of the plurality of path modules operates to control power supply to an associated armature winding, respectively. 15. The system of claim 14, further comprising an amplifier coupled to each.
【請求項16】 前記複数の経路モジュールの各々に結
合した前記少なくとも1つの電機子巻線を制御するため
に、前記通信リンクを介して前記複数の経路モジュール
の各々に制御命令を供給するように動作するシステムコ
ントローラをさらに備えることを特徴とする請求項13
に記載のシステム。
16. Providing control instructions to each of the plurality of path modules via the communication link to control the at least one armature winding coupled to each of the plurality of path modules. 14. The system according to claim 13, further comprising an operating system controller.
The system described in.
【請求項17】 前記通信リンクが、前記経路内の前記
複数の経路モジュールの各々が異なるアドレスを有する
アドレス指定可能通信プロトコルを使用し、前記システ
ムコントローラが、前記複数の経路モジュールの各々の
アドレスに従って制御命令を提供することを特徴とする
請求項16に記載のシステム。
17. The communication link uses an addressable communication protocol in which each of the plurality of routing modules in the path has a different address, and the system controller follows an address of each of the plurality of routing modules. 17. The system of claim 16, providing control instructions.
【請求項18】 前記経路内の各電機子巻線が異なるア
ドレスを有し、前記システムコントローラが、前記経路
内の前記電機子巻線の各々の前記アドレスを利用し、そ
れにより前記電機子巻線が実質的に個別に制御されるこ
とを特徴とする請求項16に記載のシステム。
18. Each armature winding in the path has a different address, and the system controller utilizes the address of each of the armature windings in the path, thereby providing the armature winding. 17. The system of claim 16, wherein the lines are controlled substantially individually.
【請求項19】 前記少なくとも1つの電機子巻線が、
複数の電機子巻線をさらに備え、前記複数の経路モジュ
ールの各々の前記モジュールコントローラが、前記それ
ぞれのモジュールコントローラが受信する制御命令に結
合したアドレスに基づいて、前記複数の電機子巻線の各
々に選択的に給電するようにそれぞれの増幅器を制御す
るように動作することを特徴とする請求項18に記載の
システム。
19. The at least one armature winding comprises:
Each of the plurality of armature windings further comprises: a plurality of armature windings, wherein the module controller of each of the plurality of path modules is based on an address coupled to a control command received by the respective module controller. 19. The system of claim 18, operable to control a respective amplifier to selectively power the respective amplifiers.
【請求項20】 前記複数の経路モジュールの各々の前
記モジュールコントローラが、それぞれ関連する電機子
巻線への給電を制御するように動作する、それぞれの経
路モジュール内の前記複数の電機子巻線の各々に結合し
た増幅器をさらに備えることを特徴とする請求項19に
記載のシステム。
20. The armature winding of each of the plurality of path modules, wherein the module controller of each of the plurality of path modules operates to control power supply to its respective associated armature winding. 20. The system of claim 19, further comprising an amplifier coupled to each.
【請求項21】 前記システムコントローラが、前記経
路に対するステージの位置の増分および絶対変化のうち
の少なくとも1つを示すエンコーダデータを受信するよ
うに動作し、前記システムコントローラが、前記エンコ
ーダデータに基づいて前記制御命令を提供することを特
徴とする請求項16に記載のシステム。
21. The system controller is operative to receive encoder data indicative of at least one of incremental and absolute changes in the position of the stage relative to the path, the system controller based on the encoder data. The system of claim 16, providing the control instructions.
【請求項22】 前記システムコントローラに結合され
た少なくとも1つの受信器をさらに備え、前記少なくと
も1つの受信器が、少なくともいくつかのエンコーダデ
ータを有する無線信号を受信するように動作することを
特徴とする請求項21に記載のシステム。
22. Further comprising at least one receiver coupled to the system controller, the at least one receiver operative to receive a wireless signal having at least some encoder data. 22. The system according to claim 21.
【請求項23】 前記複数の経路モジュールの少なくと
もいくつかが、前記それぞれの経路モジュールの状態を
検出し、かつ、前記検出した状態を示すセンサデータを
前記通信リンクを介して提供するように動作する、少な
くとも1つのセンサをさらに備えることを特徴とする請
求項13に記載のシステム。
23. At least some of the plurality of path modules are operative to detect a status of the respective path module and provide sensor data indicative of the detected status via the communication link. The system of claim 13, further comprising at least one sensor.
【請求項24】 前記通信リンクに結合され、前記セン
サデータを収集するように動作するコンピュータをさら
に備えることを特徴とする請求項23に記載のシステ
ム。
24. The system of claim 23, further comprising a computer coupled to the communication link and operative to collect the sensor data.
【請求項25】 前記コンピュータが、前記センサデー
タに基づいて前記リニアモータシステムの動作特性を解
析し、かつ、前記動作特性の表示を提供するためのコン
ピュータ実行可能命令をさらに備えることを特徴とする
請求項24に記載のシステム。
25. The computer further comprises computer-executable instructions for analyzing operating characteristics of the linear motor system based on the sensor data and providing an indication of the operating characteristics. The system of claim 24.
【請求項26】 リニアモータのための経路モジュール
であって、 電界を提供するための外場(field)手段と、 当該外場手段によって提供される前記電界を制御するた
めの増幅器手段と、 前記外場手段を識別する命令に基づいて前記増幅器手段
を選択的に制御するための制御手段とを備え、前記経路
モジュールが経路を形成するために少なくとも1つの他
の経路モジュールに接続可能であり、前記経路内の各モ
ジュールが異なるアドレスを有し、それにより前記経路
内の異なる外場手段を容易に個別制御することができる
ことを特徴とする経路モジュール。
26. A path module for a linear motor comprising: field means for providing an electric field; amplifier means for controlling the electric field provided by the field means; Control means for selectively controlling the amplifier means based on a command to identify an external field means, the path module being connectable to at least one other path module for forming a path, A path module, wherein each module in the path has a different address, so that different field means in the path can be easily individually controlled.
【請求項27】 リニアモータシステムであって、各経
路モジュールが、 電界を供給するための外場(field)手段と、 当該外場手段によって提供される前記電界を制御するた
めの増幅器手段と、 前記外場手段を識別する命令に基づいて前記増幅器手段
を選択的に制御するための制御手段とを備える複数の経
路モジュールであって、前記複数の経路モジュールの各
々が経路を画定するために少なくとも1つの隣接する経
路モジュールに接続される複数の経路モジュールと、 前記経路に沿って移動することができる支持手段と、 前記リニアモータシステム内の前記制御手段の各々に制
御情報を通信するための通信手段とを備え、各制御手段
が、前記それぞれの制御手段が受信する制御命令に基づ
いて、関連する外場手段に選択的に給電するように前記
それぞれの増幅器手段を制御するように動作し、それに
より前記経路に沿った前記支持手段の移動が制御される
ことを特徴とするリニアモータシステム。
27. A linear motor system, each path module comprising: field means for supplying an electric field; and amplifier means for controlling the electric field provided by the field means. A plurality of path modules, each of the plurality of path modules defining at least one path, the control means for selectively controlling the amplifier means based on a command identifying the external field means. A plurality of path modules connected to one adjacent path module, a support means capable of moving along the path, and communication for communicating control information to each of the control means in the linear motor system. And each of the control means selectively supplies power to the associated external field means based on a control command received by the respective control means. Linear motor system in which the work to control the respective amplifier means, thereby characterized in that movement of said support means along said path is controlled such.
【請求項28】 リニアモータシステムの経路モジュー
ルを制御するための方法であって、 通信リンクを介して、モータコントローラからの制御命
令を前記経路モジュールのコントローラで受信するステ
ップと、 前記経路モジュールの増幅器に、少なくとも1つの電機
子巻線を識別する制御命令に基づいて、選択的に前記経
路モジュールの前記少なくとも1つの電機子巻線に給電
するための制御データを提供するステップとを含むこと
を特徴とする方法。
28. A method for controlling a path module of a linear motor system, the method comprising: receiving a control command from a motor controller at a controller of the path module via a communication link; and an amplifier of the path module. Providing selectively control data for powering the at least one armature winding of the path module based on a control command identifying at least one armature winding. And how to.
【請求項29】 前記リニアモータシステムによって提
供される、経路に対するステージの移動および位置の少
なくとも1つを示すエンコーダデータを前記モータコン
トローラで受信するステップをさらに含み、前記エンコ
ーダデータに基づいて前記制御命令が提供されることを
特徴とする請求項28に記載の方法。
29. Receiving at the motor controller encoder data provided by the linear motor system indicating at least one of stage movement and position relative to a path, the control instructions based on the encoder data. 29. The method of claim 28, wherein:
【請求項30】 前記エンコーダデータが、前記通信リ
ンクを介して前記モータコントローラで受信されること
を特徴とする請求項29に記載の方法。
30. The method of claim 29, wherein the encoder data is received at the motor controller via the communication link.
【請求項31】 前記エンコーダデータが、前記モータ
コントローラに動作可能に結合した無線受信器を介し
て、前記モータコントローラで受信されることを特徴と
する請求項29に記載の方法。
31. The method of claim 29, wherein the encoder data is received at the motor controller via a wireless receiver operably coupled to the motor controller.
【請求項32】 前記経路モジュールが、複数の電機子
巻線および前記経路モジュール内の前記複数の電機子巻
線の各々に結合した増幅器を備え、前記複数の電機子巻
線の関連する1つへの給電を制御するために、前記方法
が、前記経路モジュールが前記モータコントローラから
受信した制御命令に基づいて各増幅器を制御するステッ
プをさらに含むことを特徴とする請求項28に記載の方
法。
32. The path module comprises a plurality of armature windings and an amplifier coupled to each of the plurality of armature windings in the path module, an associated one of the plurality of armature windings. 29. The method of claim 28, wherein the method further comprises controlling each amplifier based on a control command received by the path module from the motor controller to control power to the amplifier.
【請求項33】 前記経路モジュール内の選択された電
機子巻線の少なくとも1つへの給電を実施するために、
前記経路モジュールの前記コントローラに受信される前
記制御命令をアドレス指定するステップをさらに含むこ
とを特徴とする請求項32に記載の方法。
33. To provide power to at least one of the selected armature windings in the path module,
33. The method of claim 32, further comprising addressing the control instructions received by the controller of the routing module.
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