JP2008178237A - リニアシステムの磁極位置補正方法およびこの補正方法を用いたリニアシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 磁極位置を検出できるセンサを付けていないリニアモータを用いたリニアシステムにおいて、磁極位置の誤差を高精度に補正できるようにする。
【解決手段】 本発明の磁極位置補正方法は、初期磁極検出動作によって検出した位相信号を取得した後、可動子１ｂを外力によって一定速度で移動させ、可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から、リニアモータ１の電気角がゼロになる位置を検出し、この位置をリニアモータの磁極位置として絶対値エンコーダ２の位置データを補正し、信号処理部２ｃに設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リニアモータを使ったシステムにおいて磁極位置のバラツキを補正する方法に関する。

従来、永久磁石を有したリニアシステムを駆動するためには、永久磁石が作る磁束の向きである磁極位置を把握する必要があり、そのためのエンコーダが取り付けられており、磁極位置を検出している。しかしながら、加工あるいは組み立て時に発生する誤差のために前記エンコーダが指示する磁極位置と真の磁極位置には多少の差が生じる。この差を検出して、前記エンコーダの指示する磁極位置を補正して真の磁極位置を求める方法あるいは装置が各種提案されている。例えば、起動時における磁極位置を検出する誤差の補正方法として、永久磁石電動機を外部から駆動して、所定速度で回転させたときに生じる誘起電圧の位相とエンコーダで検出される磁極位置の位相を比較して、前記エンコーダが指示する磁極位置と真の磁極位置の求める方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１６８８９５号公報

ところが、従来技術では、磁極検出動作によって同じ構成のリニアスライダでも電気角で最大１０度程度の磁極検出の検出誤差により性能差が現れるという問題があった。また、性能差を起こさないためには、磁極位置情報を検出するセンサを装着する必要があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、磁極情報を検出するセンサを取り付けることなしに、磁極位置の誤差を高精度に補正する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次のようにしたものである。
請求項１に記載の発明は、磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備え、前記リニアモータの初期磁極検出動作により磁極位置を検出しこれを補正するリニアシステムの磁極位置補正方法において、前記初期磁極検出動作によって検出した位相信号を取得した後、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、前記信号処理部に設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させるようにしたものである。
請求項２に記載の発明は、磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムの磁極位置補正方法において、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、前記信号処理部に設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させるようにしたものである。
請求項３に記載の発明は、磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備え、前記リニアモータの初期磁極検出動作により磁極位置を検出し補正するリニアシステムにおいて、前記信号処理部は、前記磁極検出動作によって検出した位相信号を取得した後、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、この補正値を記憶させるＥＥＰＲＯＭが設けられているものである。
請求項４に記載の発明は、磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムにおいて、前記信号処理部は、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、この補正値を記憶させるＥＥＰＲＯＭが設けられているものである。
請求項５に記載の発明は、磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータを少なくとも２軸設け、前記複数の可動子をテーブルに並列に連結したガントリ構成のリニアスライダと、前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムの磁極位置補正方法において、前記テーブルを外力によって一定速度で移動させ、前記各可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、前記信号処理部に設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させるようにしたものである。
請求項６に記載の発明は、前記リニアモータの可動子を外力によって一定速度で移動させる駆動源を、前記リニアスライダ内の補正対象以外のリニアモータとしたものである。
請求項７に記載の発明は、磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記リニアモータを少なくとも２軸設け前記可動子をテーブルに連結したガントリ構成のリニアスライダと、前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムにおいて、前記信号処理部は、前記テーブルを外力によって一定速度で移動させ、前記各可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、この絶対位置が記憶されるＥＥＰＲＯＭを設けられているものである。
請求項８に記載の発明は、前記可動子を外力によって一定速度で移動させる駆動源を、前記リニアスライダ内の補正対象以外のいずれかのリニアモータとするものである。

本発明によれば、同構成のリニアシステムにおいて、磁極検出での検出精度のバラツキをなくすことができ、リニアシステムを組み込んだマシン間の性能差を抑えることが出来る。また、ガントリ構造などの磁極検出誤差が出やすく、モータの性能差があることを好まれないリニアシステムで効果が大きい上に、２つ以上のモータが直結しているために、外力での駆動も行ないやすく、磁極検出のシーケンス内に本発明の機能も組み込めば自動的に、位相誤差を補正することが出来るものである。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例１を示すリニアシステムの構成図である。図において、１はリニアモータ、２は絶対値エンコーダ、３はリニアモータ１を制御する制御部である。リニアモータ１は、固定子１ａ、可動子１ｂ、永久磁石１ａ‘からなり、絶対値エンコーダ２は、絶対値リニアスケール２ａ、２ｂはリニアスケール１の位置を検出する検出ヘッド、２ｃはエンコーダの信号処理部である。
つぎに、本実施例の動作について説明する。
（１）先ず、リニアモータ１に動作指令を与えて可動子１ｂを動作させ、この磁極検出動作により位相情報を検出する。
（２）動作指令を解除し、リニアモータ１の可動子１ｂを外力により一定速度で移動させる。この動作によって発生するモータの誘起電圧波形又はモータ電流波形を検出する。なお、一定速度は、他のリニアモータに連結することで得ることができる。
（３）図２に示すように、Ｕ相の誘起電圧波形４（又はＵ相のモータ電流波形）の立ち上がり位置を検出し、この位置を絶対位置として絶対値エンコーダ２の信号処理部２ｃのＥＥＰＲＯＭの位相情報へ記録する。そうすると、リニアモータ１の実際の磁極位置と絶対値エンコーダ２との位置のずれが補正できる。

本実施例は、実施例１と同じ構成のリニアモータを用いたもので、磁極検出動作を行わずに、リニアモータ１の可動子１ｂを外力により一定速度で移動させるものである。
このため、予め磁極検出動作により位相情報を取り込み、信号処理部２ｃに設けたＥＥＰＲＯＭの位相情報へ記録しておく。
つぎに、リニアモータ１の可動子１ｂを外力により一定速度で移動させ、実施例１と同様にモータの誘起電圧波形又はモータ電流波形を検出し、Ｕ相の誘起電圧波形又はＵ相のモータ電流波形の立ち上がり位置を、信号処理部２ｃのＥＥＰＲＯＭの位相情報へ記録する。つぎに、位相情報を取り出し、絶対値エンコーダ２との絶対位置とのずれを補正し、この補正値を信号処理部２ｃのＥＥＰＲＯＭの補正値情報へ記録する。
したがって、本実施例によれば、モータ起動時に磁極検出動作をする工程を省略することができる。

図３は、本発明の実施例３を示すリニアシステムの構成図である。本実施例は、リニアモータを３軸備え，可動子を並列に連結したガントリ構成のリニアスライダである。
図において、６はテーブル、７、８、９はリニアモータ、である。リニアモータ７、８、９は、固定子７ａ、８ａ、９ａおよび可動子７ｂ、８ｂ、９ｂからなる。可動子７ｂ、８ｂ、９ｂは、テーブル６によって並列に固定されている。実施例２と同様に、各軸とも予め磁極検出動作により位相情報を取り込み、信号処理部２ｃに設けたＥＥＰＲＯＭの位相情報へ記録しておく。つぎに、リニアモータ７を一定速度で移動させテーブル６に固定した可動子８ｂ、９ｂの２軸の磁極位置を実施例１，２と同様に補正する。その後、リニアモータ８または９を一定速度で移動させ，リニアモータ７の補正をする。

モータを外力により駆動させ、生の誘起電圧波形又はモータ電流波形をモニタし磁極情報を得ることができるため、磁極情報を検出するセンサ取り付け情報の設計・製作ミスがあった場合のチェック及び補正を行なうことができる。

本発明の実施例１を示す構成図 本発明の実施例１の誘起電圧波形を示す図 本発明の実施例３を示す斜視図

符号の説明

１、７、８、９ リニアモータ
１ａ ７ａ、８ａ、９ａ、固定子
１ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ 可動子
２ 絶対値エンコーダ
２ａ 絶対値リニアスケール
２ｂ 検出ヘッド
２ｃ 信号処理部
３ 制御部
４ 電圧波形
５ 電気的ゼロ点
６ テーブル

Claims (8)

1. 磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備え、前記リニアモータの初期磁極検出動作により磁極位置を検出しこれを補正するリニアシステムの磁極位置補正方法において、
   前記初期磁極検出動作によって検出した位相信号を取得した後、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、前記信号処理部に設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させることを特徴とするリニアシステムの磁極位置補正方法。
2. 磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムの磁極位置補正方法において、
   前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、前記信号処理部に設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させることを特徴とするリニアシステムの磁極位置補正方法。
3. 磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備え、前記リニアモータの初期磁極検出動作により磁極位置を検出し補正するリニアシステムにおいて、
   前記信号処理部は、前記磁極検出動作によって検出した位相信号を取得した後、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、この補正値を記憶させるＥＥＰＲＯＭが設けられていることを特徴とするリニアシステム。
4. 磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記絶対値エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムにおいて、
   前記信号処理部は、前記可動子を外力によって一定速度で移動させ、前記可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、この補正値を記憶させるＥＥＰＲＯＭが設けられていることを特徴とするリニアシステム。
5. 磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータを少なくとも２軸設け、前記複数の可動子をテーブルに並列に連結したガントリ構成のリニアスライダと、前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムの磁極位置補正方法において、
   前記テーブルを外力によって一定速度で移動させ、前記各可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、前記信号処理部に設けたＥＥＰＲＯＭに記憶させることを特徴とするリニアシステムの磁極位置補正方法。
6. 前記可動子を外力によって一定速度で移動させる駆動源を、前記リニアスライダ内の補正対象以外のいずれかのリニアモータとすることを特徴とする請求項５記載のリニアシステムの磁極位置補正方法。
7. 磁石を有する固定子と駆動コイルを有する可動子からなるリニアモータと、前記リニアモータを少なくとも２軸設け前記可動子をテーブルに連結したガントリ構成のリニアスライダと、前記リニアモータの固定子側に付設した絶対値リニアスケールと、前記可動子側に固定され前記リニアスケールの値を読みとって位置を検出する検出ヘッドと前記検出した信号を処理する信号処理部とを有する絶対値エンコーダと、前記エンコーダの信号を入力し前記リニアモータを駆動させるモータ制御部とを備えたリニアシステムにおいて、
   前記信号処理部は、前記テーブルを外力によって一定速度で移動させ、前記各可動子のコイルに誘起した誘起電圧波形又はモータ電流波形から前記リニアモータの電気角がゼロになる位置を検出し、この位置を前記リニアモータの磁極位置として前記絶対値エンコーダの位置データを補正し、この絶対位置が記憶されるＥＥＰＲＯＭを設けられていることを特徴とするリニアシステム。
8. 前記可動子を外力によって一定速度で移動させる駆動源を、前記リニアスライダ内の補正対象以外のいずれかのリニアモータとすることを特徴とする請求項７記載のリニアシステム。

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