JP2007097279A - リニアモータの停止制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、可動体を固定体の目標位置へと精度よく停止させるリニアモータの停止制御方法を提供することである。
【解決手段】固定体１０と、この固定体１０上の目標位置へと移動可能に設けられた可動体２０と、からなるリニアモータの停止制御方法であって、ロータリエンコーダと回転−直進変換機構とから構成されるリニアスケール５０を備えており、前記リニアスケール５０によって前記固定体１０に対する前記可動体２０の現在位置を検出可能となっており、
前記目標位置の手前位置から前記可動体２０を減速させていき、前記リニアスケール５０が検出した前記可動体２０の現在位置に基づいて前記可動体２０を目標位置に停止させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定体と可動体とからなるリニアモータの停止制御方法に関し、詳しくは、固定体上の目標位置へと可動体を停止させるリニアモータの停止制御方法に関する。

この種のリニアモータの停止制御には、走行路（固定体）上における台車（可動体）の現在位置を検出可能なリニアエンコーダが必要である。このリニアエンコーダには、安価なものから高価のものまで各種存在しており、例えば安価なものにはロータリエンコーダと回転−直進変換機構とからなるワイヤ引出式のものが使用され、また高価なものには磁気式のものが使用されている。

通常、固定体上のスタート位置から目標位置へと可動体を移動させたい場合、まず可動体を加速させ、その後に一定速とさせてから減速させて目標位置で停止させる制御を実施している。このように制御することで、短時間で可動体を目標位置へと移動させることができるため、例えばワークなどを可動体に積載して搬送させる場合の搬送効率を向上させることができる。そして、この加速状態から一定速状態へと切り替えるタイミング、および一定速状態から減速状態へと切り替えるタイミングは、リニアエンコーダから検出した台車の現在位置に基づいて実施されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−２３９３６号公報

しかしながら、上述したリニアモータの停止制御において、ワイヤ引出タイプのリニアエンコーダを使用していると、通常、ワイヤを巻き取る張力には制限を有しているため、固定体（走行路）に対する可動体（台車）の速度および加速度が速すぎると、ワイヤの巻取りが追従できない状態、すなわちワイヤに弛みが生じる状態になることがあった。このように、ワイヤの巻取りが追従できない状態になると、固定体における可動体の現在位置の検出に誤差が生じることになっていた。
そして、可動体の現在位置の検出に誤差が生じていると、可動体を一定速状態から減速状態へと切り替えるタイミングにもズレが生じることになり、この切り替えるタイミングに遅れが生じていると、可動体を目標位置に停止させることができずに、目標位置を越えた位置で停止してしまうこととなっていた。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、簡易な構成で、可動体を固定体の目標位置へと精度よく停止させるリニアモータの停止制御方法を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、固定体（走行路）と、この固定体上の目標位置へと移動可能に設けられた可動体（台車）と、からなるリニアモータの停止制御方法であって、ロータリエンコーダと回転−直進変換機構とから構成されるリニアスケールを備えており、前記リニアスケールによって前記固定体に対する前記可動体の現在位置を検出可能となっており、前記目標位置の手前位置から前記可動体を減速させていき、前記リニアスケールが検出した前記可動体の現在位置に基づいて前記可動体を目標位置に停止させる構成である。
この構成によれば、例えば目標位置の手前位置に光電センサを設けておき、光電センサが可動体の通過を検出すると、台車を減速させる制御を実施することができる。そして、台車が減速すると、リニアスケールは可動体の正確な現在位置を認識可能となる。そのため、可動体の速度と、可動体の現在位置から目標位置までの残り距離とから可動体の減速度を決定し、その決定した減速度で可動体の減速制御を実施する。そして、この減速制御を繰り返し実施することで、簡易な構成で、可動体を固定体の目標位置へと精度よく停止させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアモータの停止制御方法であって、前記手前位置に到着するまでの前記可動体の走行状態において、センサレスベクトル制御方式によって前記固定体に対する前記可動体の現在位置を検出する構成である。
この構成によれば、センサレスベクトル制御とワイヤ引出式リニアスケール５０の長所を組み合わせることで、台車２０の加速時や定速走行時に必要な応答性を確保できると共に台車２０の減速時に必要な精度を確保できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
まず、図１によって実施例１を説明する。
図１は、本発明に係るリニアモータのシステム構成図である。この図１に示すリニアモータのシステムは、走行路１０と、この走行路１０上を移動可能に設けられた台車２０と、この台車２０と電気的に接続する制御装置３０とによって、台車２０を走行路１０上のスタート位置から目標位置までリニアモータの推力で走行させるものである。この例では、上流工程（図示しない）で成形されたワークＷを台車２０に搭載して下流工程（図示しない）へと搬送している。
なお、特許請求の範囲に記載の「固定体」、「可動体」および「リニアスケール」は、各実施例に記載の「走行路」、「台車」および「ワイヤ引出式リニアスケール」にそれぞれ相当する。

図１に示すように、この走行路１０は、台車２０のスタート位置からの移動可能範囲が「５ｍ」となっており、その途中の「４．５ｍ」の位置に目標位置がある。また、この目標位置の手前（図１において、スタート位置から「４ｍ」の位置）を減速開始位置として、この減速開始位置には、台車２０が通過したことを検出可能な一対の透過式の光電センサ４０、４０（以下、単に「光電センサ４０」と記す）が設けられている。そして、この「減速開始位置」が、特許請求の範囲に記載の「目標位置の手前位置」に相当する。また、走行路１０の一端（図１において、走行路１０の目標位置側の端部）には、ロータリエンコーダと回転−直進変換機構とからなるワイヤ引出式リニアスケール５０が設けてあり、そのワイヤ５２の先端は台車２０と連結されている。そのため、台車２０の移動にともなってワイヤ５２の引出量が変動することで、ワイヤ引出式リニアスケール５０によってスケール本体５１から台車２０までの距離が計測可能である。

そして、台車２０だけでなく、さらに光電センサ４０およびワイヤ引出式リニアスケール５０も、それぞれ制御装置３０と電気的に接続されている。そのため、制御装置３０は、光電センサ４０を台車２０が通過したことを検出可能となっている。また、制御装置３０は、ワイヤ引出式リニアスケール５０が計測したスケール本体５１から台車２０までの距離によって、走行路１０上における台車２０の現在位置を認識可能となっている。

次に、台車２０を走行路１０上の目標位置へと停止させる停止制御について説明する。
まず、台車２０はワークＷを積載すると、制御装置３０からの運転指令に基づいて走行路１０上を加速していく。この加速状態では、通常、ワイヤ５２の巻取りが追従できないため、ワイヤ５２に弛みが生じている。そのため、制御装置３０は、台車２０の正確な現在位置を認識できていない状態となっている（制御装置３０は、誤差を含んだ数値で台車２０の現在位置を認識している）。

その後（例えば、一定時間後）に、台車２０は加速状態から一定速状態へと切り替わり一定速度で走行路１０を走行していく。この一定速状態では、加速状態と比較するとワイヤ５２に生じていた弛みの多くは改善されているが、未だ制御装置３０は、台車２０の正確な現在位置を認識できていない状態である。やがて、光電センサ４０は台車２０の通過を検出し、台車検出信号を制御装置３０へ送信する。制御装置３０は、この台車検出信号を受けると、台車２０の現在の速度と光電センサ４０から目標位置までの残り距離（この場合、「４．５ｍ」−「４ｍ」＝「０．５ｍ」である）とから台車２０の減速度を決定し、その決定した減速度で台車２０を減速制御させる。なお、制御装置３０は、台車２０から送られる速度信号に基づいて、常時、台車２０の速度を検出可能となっている。

台車２０が減速していくと、ワイヤ５２に生じていた弛みは完全に改善され、制御装置３０は、ワイヤ引出式リニアスケール５０から台車２０の正確な現在位置を認識可能となる。以降、制御装置３０は、台車２０の現在の速度と、台車２０の現在位置から目標位置までの残り距離とから台車２０の減速度を決定し、その決定した減速度で台車２０の減速制御を実施する。そして、この減速制御を繰り返し実施することで、制御装置３０は、目標位置で台車２０を精度よく停止させることができる。

なお、従来技術で述べたように、ワイヤ引出式リニアスケール５０によって、台車２０を減速させるタイミングを決定すると、ワイヤ５２に弛みが生じているために、台車２０は実質スタート位置から「４ｍ」を越えた位置で減速を開始していく。これにより、減速のタイミングに遅れが生じ、目標位置を超えた位置で台車２０が停止してしまう事があり得る。

一方、この実施例１は、上述したように光電センサ４０によって台車２０を減速させるタイミングを決定している。このように光電センサ４０によって、台車２０を減速させるタイミングを決定すると、光電センサ４０は走行路１０に対して固定されているために、台車２０は必ずスタート位置から「４ｍ」の位置で減速を開始していく。これにより、減速のタイミングに遅れが生じることがないため、目標位置を超えた位置で台車２０が停止することはない。よって、停止精度を向上させることができる。

（実施例２）
続いて、実施例２を説明する。
この実施例２は、目標位置の手前位置を時間によって識別する構成である。すなわち、台車２０自身が、スタート位置から動き始めてから時間をカウントしていき、そのカウントした時間が予め決定しておいたカウント時間となると、実施例１と同様に台車２０の減速を開始させていく構成である。そのため、この実施例２では、実施例１で説明した光電センサ４０は不要である。もちろん、台車２０がスタート位置から加速する加速度および加速時間、また、加速後の一定速度および一定速度で走行する時間を予め決定しておくことで、スタート位置からの時間のカウントのみで走行路１０における台車２０の位置が検出可能となることは言うまでもない。

（実施例３）
続いて、実施例３を説明する。
この実施例３は、固定子１０のスタート位置から目標位置の手前位置までの間、センサレス（リニアスケールレス）ベクトル制御を実施する構成である。そのため、台車２０は、このセンサレスベクトル制御によって、スタート位置から目標位置の手前位置までの自身の位置検出をできる。そして、目標位置の手前位置の通過を検出すると、実施例１と同様に台車２０の減速を開始させていく構成である。そのため、この実施例３では、実施例１で説明した光電センサ４０は不要である。

なお、この実施例３で記したように、走行路１０上における台車２０の位置検出を行う際、センサレスベクトル制御によって位置検出するエリアとワイヤ引出式リニアスケール５０によって位置検出するエリアとをそれぞれ設けた場合の利点を述べる。例えば、ワイヤ引出式リニアスケール５０を設けることなくセンサレスベクトル制御によってのみ位置検出をすると、検出の応答性は良い。しかし、検出の精度は悪い。逆に、センサレスベクトル制御をすることなくワイヤ引出式リニアスケール５０によってのみ位置検出をすると、検出の応答性は悪い。しかし、検出の精度は良い。台車２０の加速時や定速走行時には、精度よりも応答性が必要である。逆に、台車２０を停止させるための減速時には、応答性よりも精度が必要である。そのため、このように、センサレスベクトル制御とワイヤ引出式リニアスケール５０の長所を組み合わせることで、台車２０の加速時や定速走行時に必要な応答性を確保できると共に台車２０の減速時に必要な精度を確保できる。

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。本発明では、複数の位置検出装置を設けて、その情報を用途によって使い分ける実施の形態が可能である。
この実施例１では、例えば２個の位置検出装置（ワイヤ引出式リニアスケールと光電センサ）を使用する場合を例として述べているにすぎない。可動体検出部の例として「光電センサ」を使用する場合を実施例１では説明した。しかし、これに限定されるものでなく、「光電センサ」の替わりにもしくは光電センサに加えて、例えば「非接触式磁気センサ」などでも構わない。

また、実施例１では、台車２０が光電センサ４０を通過直後に台車２０を減速させていく構成を例に説明した。しかし、これに限定されるものでなく、台車２０が光電センサ４０を通過後、さらに所定の時間経過後に台車２０を減速させていく構成でも構わない。もちろん、この考えは、実施例２、３でも適用可能である。

図１は、本発明に係るリニアモータのシステム構成図である（実施例１）。

符号の説明

１０ 走行路（固定体）
２０ 台車（可動体）
５０ ワイヤ引出式リニアスケール（リニアスケール）

Claims (2)

1. 固定体と、この固定体上の目標位置へと移動可能に設けられた可動体と、からなるリニアモータの停止制御方法であって、
   ロータリエンコーダと回転−直進変換機構とから構成されるリニアスケールを備えており、
   前記リニアスケールによって前記固定体に対する前記可動体の現在位置を検出可能となっており、
   前記目標位置の手前位置から前記可動体を減速させていき、前記リニアスケールが検出した前記可動体の現在位置に基づいて前記可動体を目標位置に停止させるリニアモータの停止制御方法。
2. 請求項１に記載のリニアモータの停止制御方法であって、
   前記手前位置に到着するまでの前記可動体の走行状態において、センサレスベクトル制御方式によって前記固定体に対する前記可動体の現在位置を検出するリニアモータの停止制御方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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