JP2018102129A - リニアモータ制御装置及びリニアモータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】高速で移動する台車を高精度に停止位置で停止させることを可能とするリニアモータ制御装置を提供する。【解決手段】複数のコイルユニットと、複数のコイルユニットに亘って移動する、複数の台車の位置を検出する複数の位置検出手段と、検出した前記台車の位置と検出した台車の目標位置との差である偏差情報を演算する複数の偏差算出手段と、偏差情報に基づき電流制御信号を演算する位置制御手段と、電流制御信号に基づきコイルユニットに駆動電流を供給する複数の電流制御手段と、偏差情報が送信される位置制御手段を切り替え、または、電流制御信号が送信される電流制御手段を切り替える切り替え手段とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、リニアモータに関し、特に、ムービングマグネット型リニアモータのリニアモータ制御装置及びリニアモータ制御システムに関する。

ムービングマグネット型リニアモータは、可動子である台車にマグネット、固定子にコイルをそれぞれ配置する構成であり、台車に電線を接続するムービングコイル型リニアモータと比較して長いストロークの搬送に適している。このようなムービングマグネット型リニアモータは、可動子のサイズに比べて長い駆動ストロークを必要とする場合、ストローク長に対応した複数のコイルが必要となる。ムービングマグネット型リニアモータは、一般的には３相による電流制御が可能なようにコイルを複数配置して電流制御器に接続する構成である（特許文献１参照）。このような構成では、各３相コイルを全て同じ電流制御器にそれぞれの相を直列接続すれば推力を発生することは可能となるものの、同一搬送路上の複数の台車に対して個別に制御を行うことが困難になってしまう。

このため、複数のコイルからなるコイルユニットを構成し、１つのコイルユニットに対応するように１台の台車の位置制御を行うモータコントローラを備えたリニアモータモジュールを構成し、複数の台車に対して個別に制御を行うことが行われている。
このリニアモータモジュールを連続的に複数個並べて、長ストローク搬送、且つ同一軌道上の複数の台車を制御することが一般的に知られている。

特許第２８３１１６６号

ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用搬送装置では、複数の台車を高密度に配置し、高速で台車を移動させ、高精度に台車を停止させると共に、台車の停止位置に対する制約が少ない搬送装置であることが要求されている。

しかしながら単純にリニアモータモジュールを並べた構成では、１台の台車が隣接するリニアモータモジュールの境界位置で停止する場合、この台車は隣接するコイルユニットの境界位置に停止することになる。この場合において、台車は隣接するコイルユニットをそれぞれ制御する２台のモータコントローラから同時に制御されることになるため、台車を高い精度で停止させることが困難である。

隣接するリニアモータモジュールのどちらか一方のモータコントローラを用いて１台の台車を制御する場合では、片方のコイルユニットを駆動して台車を停止させることができるものの、台車に加わる推力が半分になってしまう。また、台車が隣接する両方のコイルユニットを駆動した場合と同等の推力を得るためには、１つのコイルユニットに２倍の駆動電流を流す必要があり、電気回路が高コストとなるため望ましい形態ではない。

上記特許文献１では、電流制御情報となる推力指令を１つの位置検出器及び１つのモータコントローラによって生成し、複数の電流制御器へ同じ推力指令を送信することによって連続する複数のコイルユニットを駆動して１台の台車を制御している。しかしながらこのような構成では、１台の台車に加わる推力を保ちつつコイルユニットの境界位置に台車を停止させることができるものの、複数の台車を制御することができない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速で移動する複数の台車を高精度に制御することを可能とするリニアモータ制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の態様に係るリニアモータ制御装置によれば、連続して配置される複数のコイルユニットと、前記複数のコイルユニットに亘って移動する複数の台車の位置を検出する複数の位置検出手段と、検出された台車の位置と目標位置との差である偏差情報を演算する複数の偏差算出手段と、前記偏差情報に基づき電流制御信号を演算する複数の位置制御手段と、前記電流制御信号に基づき前記複数のコイルユニットに駆動電流を供給する複数の電流制御手段と、前記偏差情報が送信される前記位置制御手段を切り替え、または、前記電流制御信号が送信される前記電流制御手段を切り替える切り替え手段とを有する。

本発明によれば、偏差情報が送信される位置制御手段、または、電流制御信号が送信される電流制御手段を切り替え、切り替えられた電流制御手段は対応するコイルユニットに駆動電流を供給する。これにより、各偏差情報または各電流制御信号の入力先を１つまたは複数選択してそれぞれ切り替え、入力先が複数選択された場合、略等しい駆動電流が複数のコイルユニットにそれぞれ供給される。従って、各コイルユニットから台車に作用する吸引力または反発力は略等しくなり、コイルユニットの境界付近でも台車の作動が安定するので、高速で移動する複数の台車を高精度に制御できる。

本発明の第１実施例に係るリニアモータ制御システムの概略構成図である。 本発明の第１実施例に係るリニアモータモジュールの概略構成図である。 本発明の第１実施例に係るリニアモータモジュールの動作説明図であり、（ａ）は図２に示したムービングマグネット型リニアモータの一部の上面図、（ｂ）は（ａ）のコイルユニットを示す上面図、（ｃ）は（ｂ）に示したコイルユニットの側面図である。 （ａ）はコイルユニットの制御領域を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す位置における台車の目標位置を示すグラフ、（ｃ）は（ａ）に示す位置における台車の目標位置を示すグラフ、（ｄ）は（ａ）に示す位置における台車の目標位置を示すグラフである。 （ａ）は台車の移動を示す制御状態、（ｂ）は台車の停止を示す制御状態、（ｃ）は新たに進入する台車の制御状態、（ｄ）は台車の停止を示す制御状態である。 本発明の第１実施例に係る台車の制御を示すフローチャートである。 図６に示す台車の割り当て処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例に係るリニアモータモジュールの概略構成図である。 図８に示したリニアモータモジュールにおける位置制御器及び電流制御器の詳細図である。 （ａ）は台車の移動を示す制御状態、（ｂ）は台車の停止を示す制御状態、（ｃ）は新たに進入する台車の制御状態、（ｄ）は台車の停止を示す制御状態である。 本発明の第２実施例に係る台車の制御を示すフローチャートである。 図１０に示す台車の割り当て処理を示すフローチャートである。 （ａ）はリニアモータの上面図、（ｂ）は（ａ）のXIII-XIII線から見た側面図である。 本発明の第３実施例に係る製造システムの概略構成図である。

［第１実施例］
以下、本発明の第１実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例に係るリニアモータ制御システム１の概略構成図である。図１に示すように、リニアモータ制御システム１は、リニアモータ制御装置としてのリニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎ、及び運行制御手段としての運行コントローラ２０を備えている。リニアモータ制御システム１は、ムービングマグネット型リニアモータである。本実施例では、リニアモータ制御システム１は一例としてＮ台（Ｎは２以上の整数）のリニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎを備えている。

リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎは、連続して並べて配置され、１つの搬送路を構成する。リニアモータ制御システム１を移動する台車は、リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎによって制御され、搬送路上を移動または停止する。

運行コントローラ２０は、リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎを制御する。詳しくは、運行コントローラ２０は、リニアモータ制御システム１に存在するすべての台車に対して、時間に対する台車の目標位置を示した駆動指令としての駆動プロファイルをリニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎに送信する。運行コントローラ２０は、リニアモータ制御システム１に存在する台車を一斉に動かすように、リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎに一群搬送指令としてのスタート信号を送信する。また、リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎの作動が異常になった場合に、運行コントローラ２０はリニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎからエラー信号を受信し、例えば全てのリニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎを停止する等の制御を行う。

図２は発明の第１実施例に係るリニアモータモジュール１０ａの概略構成図である。図３（ａ）は図２に示したムービングマグネット型リニアモータの一部の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のコイルユニットを示す上面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）に示したコイルユニットの側面図である。なお、リニアモータモジュール１０ｂ〜１０Ｎは、図２に示すリニアモータモジュール１０ａの構成と同様である。また、図２、図３（ａ）〜図３（ｃ）において、Ｘ軸は台車１１１、１１２が移動する進行方向、Ｙ軸は台車１１１から見てスケール２０５に向かう水平方向、Ｚ軸はコイルユニット１０１〜１０４から見て台車１１１、１１２を上側とする鉛直方向と定義する。

リニアモータモジュール１０ａは、複数のコイルユニット１０１〜１０４を備えている。複数のコイルユニット１０１〜１０４を連続して配置することによって、台車１１１、１１２の搬送路が形成される。詳しくは、図３（ａ）に示すように、レール２０１、２０１を装置架台（図示せず）の上へ２本平行となるように配置することによって、台車１１１、１１２に対する搬送路が形成される。この２本のレール２０１の間に複数のコイルユニット１０１〜１０４を連続して配置することにより、長ストロークのリニアモータ搬送路が形成される。

台車１１１、１１２は同じ仕様の台車であり、それぞれ可動子となるマグネット１１４〜１１６と、スケール２０５と、移動ブロック（図示せず）とを具備する。当該移動ブロック及びレール２０１はリニアガイドを構成する部材であり、リニアガイドは、図示しないが当該移動ブロックが備えている複数のボールを介してレール２０１に沿って移動する。このような移動ブロックを備えた台車１１１、１１２は、当該リニアガイドによって２本のレール２０１、２０１によって形成される軌道に沿って移動する。なお、本実施形態は一例であり、レール２０１を１本で形成されるモノレール構造であっても良い。

本実施例において、コイルユニット１０１〜１０４は、複数相、つまりＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相駆動を可能とするようにコイル１０５を複数配置している。図２、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、コイルユニット１０１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの相のコイル１０５を２個ずつ直列接続した６個のコイル１０５から構成される。なお、コイルユニット１０２〜１０４についても同様の構成である。

コイルユニット１０１は、複数のコイル１０５と電磁鋼板で形成したコアとを組合せることにより構成されているが、コアを用いない構成であっても良い。１つのコイルユニット１０１の長さは、例えば１００ｍｍで形成されていてもよいが、これに限られない。また、コイルユニット１０１の直列接続数を限定するものではなく、コイルユニット１０１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相を形成する３個のコイルで構成されていても良い。

図２に示す連続して配置したコイルユニット１０１〜１０４は、電力電線等の電線路によって電流制御手段としての電流制御器１２１〜１２４とそれぞれ電気的に接続している。電流制御器１２１〜１２４は、対応するそれぞれのコイルユニット１０１〜１０４に、コイル１０５ｕにＵ相の電流Ｉｕ、コイル１０５ｖにＶ相の電流Ｉｖ、コイル１０５ｗにＷ相の電流Ｉｗをそれぞれ供給する。これにより、コイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗがそれぞれ通電により励磁され、コイルユニット１０１〜１０４のそれぞれが台車１１１、１１２を制御可能となる。

電流制御器１２１〜１２４は切り替え手段としての電流情報セレクタ１２５に接続されており、電流情報セレクタ１２５によって選択された電流制御器が、対応するコイルユニットに駆動電流を供給する。電流情報セレクタ１２５は、モータコントローラ１３０、１４０、１５０と接続されている。電流情報セレクタ１２５は、モータコントローラ１３０、１４０、１５０から送信される電流制御情報交換信号に基づいて、モータコントローラが出力する電流制御情報の入力先として電流制御器１２１〜１２４のいずれか１つもしくは複数選択して切り替える。電流制御情報交換信号とは、電流情報セレクタ１２５が、制御対象の台車を制御するためのコイルユニットに電流を供給する１つまたは複数の電流制御手段を選択するための信号である。以下にモータコントローラ１３０について説明するが、モータコントローラ１３０、１４０、１５０はそれぞれ同じ構成である。

モータコントローラ１３０は、台車の運行制御を行う位置指令器１３１と、偏差算出手段としての制御偏差算出器１３２と、位置制御手段としての位置制御器１３３とを備えている。位置指令器１３１は、制御対象の台車の目標位置となる位置指令情報を制御偏差算出器１３２に出力する。位置指令器１３１は、運行コントローラ２０が送信した駆動プロファイルに基づき台車の位置指令情報を制御偏差算出器１３２に出力する。制御偏差算出器１３２は、位置指令器１３１から出力された位置指令情報と、複数の光学式エンコーダ１６１〜１６４のうちのいずれかのエンコーダから出力される台車の位置との差を算出し、求めた差を制御偏差情報として出力する。

位置制御器１３３は、制御偏差算出器１３２で算出された制御偏差情報によってＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）制御を行い、電流制御信号としての電流制御情報を出力する。なお、モータコントローラ１３０が出力する電流制御情報交換信号は、位置制御器１３３が生成するようにしてもよい。

モータコントローラ１４０は、位置指令器１４１、制御偏差算出器１４２、及び位置制御器１４３を備えている。モータコントローラ１５０は、位置指令器１５１、制御偏差算出器１５２、及び位置制御器１５３を備えている。位置指令器１４１、１５１は位置指令器１３１と同じ機能を有し、制御偏差算出器１４２、１５２は制御偏差算出器１３２と同じ機能を有し、位置制御器１４３、１５３は位置制御器１３３と同じ機能を有している。なお、本実施例では、リニアモータモジュール１０ａは３つのモータコントローラ１３０、１４０、１５０を備えているが、モータコントローラは制御対象となる台車の台数に対応した数であれば良く、台数はこれに限られない。また、運行コントローラ２０が各モータコントローラ１３０、１４０、１５０に送信した駆動プロファイルは、各位置指令器１３１、１４１、１５１がアクセス可能なメモリ（図示せず）に記憶されるようにしてもよい。

光学式エンコーダ１６１〜１６４がスケール２０５の位置を検出することによって、台車１１１、１１２の位置を特定可能である。本実施例では、複数の光学式エンコーダ１６１〜１６４が配置される位置と、スケール２０５の長さとの関係は、台車１１１、１１２がリニアモータ搬送路上のいずれの場所に位置しても検出できるような関係である。

光学式エンコーダ１６１〜１６４は、１カウントあたり数μｍの分解能を有していることが好ましい。本実施例では、コイルユニット１０１の制御領域に対して光学式エンコーダ１６１の検出範囲が対応するように配置している。同様に、コイルユニット１０２〜１０４の制御領域に対して光学式エンコーダ１６２〜１６４の検出範囲がそれぞれ対応するように配置している。

なお、光学式エンコーダ１６１〜１６４の配置はこの限りではなく、配置する個数を限定するものではない。また、本実施例では、光学式エンコーダ１６１〜１６４について説明しているが、光学式エンコーダに限られるものではなく、台車の位置検出が可能であれば良く、例えば磁気式エンコーダであっても良い。また、例えば１つのコイルユニット１０１の制御領域に対して複数のエンコーダを一定間隔で配置し、台車の位置に応じてエンコーダを連続的に切り替えて位置検出するようにしても良い。そして本実施例では、光学式エンコーダ１６１〜１６４としてアブソリュート型エンコーダを用いているが、光学式エンコーダ１６１〜１６４はアブソリュート型に限定するものではなく、インクリメント型であっても良い。

位置情報セレクタ１６５は、光学式エンコーダ１６１〜１６４にそれぞれ接続している。図２に示している位置情報セレクタ１６５の記号ａ、ｂ、ｃは、それぞれ対応する記号ａ、ｂ、ｃと接続されていることを示している。つまり、位置情報セレクタ１６５は、モータコントローラ１３０、１４０、１５０が備えている制御偏差算出器１３２、１４２、１５２とそれぞれ接続している。

割当手段としてのコントローラ制御器１７０は、位置情報セレクタ１６５に接続し、モータコントローラ１３０、１４０、１５０に接続している（図示せず）。コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１〜１６４が検出した台車をモータコントローラ１３０、１４０、１５０のいずれかへ割り当て、位置情報セレクタ１６５へ割り当てた情報である位置情報選択信号を送信する。位置情報セレクタ１６５は、コントローラ制御器１７０から送信される位置情報選択信号によって、モータコントローラ１３０、１４０、１５０のいずれかと、光学式エンコーダ１６１〜１６４のいずれかとを通信可能に組合せることができる。

コントローラ制御器１７０は、各モータコントローラ１３０、１４０、１５０が台車１１１、１１２を制御中なのか、台車１１１、１１２の制御をしていない休止状態なのかを示す制御状態情報を各モータコントローラ１３０、１４０、１５０から受信する。コントローラ制御器１７０は、休止状態のモータコントローラに対して光学式エンコーダが検出した台車の位置を送信可能となるように、図示しないメモリ等に制御状態情報を記憶する。

以下に、リニアモータモジュールを用いた台車の制御について説明する。図４（ａ）はコイルユニット１０１〜１０４の制御領域を示す図、図４（ｂ）は位置Ｐ１〜Ｐ２における台車１１１の目標位置、図４（ｃ）は位置Ｐ２〜Ｐ３における台車１１１の目標位置、図４（ｄ）は位置Ｐ３〜Ｐ４における台車１１１の目標位置である。図５（ａ）は台車１１１、１１２の移動における制御状態、図５（ｂ）は台車１１１、１１２の停止における制御状態、図５（ｃ）は台車１１１、１１２及び新たに進入する台車１１３の制御状態、図５（ｄ）は台車１１１、１１３の停止における制御状態である。図６は、図５（ａ）〜図５（ｄ）における台車１１１〜１１３の制御を示すフローチャートである。図７は、コントローラ制御器１７０がモータコントローラ１３０、１４０、１５０に対して光学式エンコーダが検出した位置を割り当てる処理を示すフローチャートである。なお、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、台車１１１〜１１３の制御を時系列に並べたものである。また、図４（ａ）、図５（ａ）〜図５（ｄ）では、リニアモータモジュール１０ｂについて説明するものとし、リニアモータモジュール１０ｂはリニアモータモジュール１０ａ、１０ｃの間に隣接して位置しているものとする。また、図６、図７に示すフローチャートは、例としてリニアモータモジュール１０ｂの制御について説明するが、リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎでも同様に制御されるものとする。

図４（ａ）に示すように、コイルユニット１０１が台車１１１の制御を可能とする範囲は制御領域４０１に対応し、その制御領域４０１に台車１１１がある場合にコイル１０１が駆動状態であることを示す。同様にコイルユニット１０２が台車１１１の制御を可能とする範囲は制御領域４０２に対応する。また、コイルユニット１０３が台車１１１の制御を可能とする範囲は制御領域４０３に対応し、コイルユニット１０４が台車１１１の制御を可能とする範囲は制御領域４０４に対応する。

位置検出領域４１１は、光学式エンコーダ１６１が台車の位置を検出可能な領域を示す。同様に、光学式エンコーダ１６２が台車の位置を検出可能な領域が位置検出領域４１２、光学式エンコーダ１６３が台車の位置を検出可能な領域が位置検出領域４１３、光学式エンコーダ１６４が台車の位置を検出可能な領域が位置検出領域４１４である。なお、位置検出領域４１２〜４１４では、破線部と黒塗り部を合わせた領域が台車の位置検出が可能な領域であることを示している。

光学式エンコーダ１６１〜１６４では、それぞれ隣接するエンコーダの位置検出領域が重複する。そこで、位置検出領域４１２〜４１４の破線にて示す部分は、台車１１１の位置に寄与しない領域とする。そして、例えばコントローラ制御器１７０等が、４つの位置検出領域４１１〜４１４をデータとして繋ぎ合せることにより、あたかも１つのエンコーダが検出した位置となるようにする。これにより、コイルユニットの境界付近、例えばコイルユニット１０１、１０２の境界付近にある台車１１１の位置として検出する場合、コイルユニット１０１〜１０４全体における台車１１１の位置を取得することができる。なお、位置検出領域４１１〜４１４をデータとして繋ぎ合せる処理は、コントローラ制御器１７０に限らず、位置情報セレクタ１６５が行ってもよく、制御偏差算出器１３２、１４２、１５２がそれぞれ行ってもよい。

位置Ｐ１は、リニアモータ制御装置１０ｂ端、つまり隣接するリニアモータモジュール１０ａから台車が進入する側のコイルユニット１０１端に対応する位置である。位置Ｐ２は、コイルユニット１０２及び１０３の境界位置に対応し、台車の停止目標位置である。位置Ｐ３は、コイルユニット１０３及び１０４の境界位置に対応し、台車の停止目標位置である。位置Ｐ４は、リニアモータモジュール１０ｂ端、つまり隣接するリニアモータモジュール１０ｃへ台車が進出する側のコイルユニット１０４端に対応する位置である。

図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すグラフは時間に対応する位置Ｐ１〜Ｐ４の目標位置であり、位置指令器１３１、１４１、１５１がそれぞれ台車の位置指令情報として用いる。運行コントローラ２０は、図４（ｂ）〜（ｄ）に示す位置指令情報全てを、各モータコントローラ１３０、１４０、１５０に送信する。各モータコントローラ１３０、１４０、１５０は、運行コントローラ２０から受信した目標位置を位置指令器１３１、１４１、１５１が位置指令情報として用いることができるように、例えば図示しないメモリ等に記憶させてもよい。なお、図４（ｃ）、（ｄ）に示す時間ｔ_０は、各台車が位置Ｐ２、Ｐ３からの移動を開始した時間を示している。

以下、台車の制御について、図５（ａ）〜図５（ｄ）を参照しながら図６、図７のフローチャートに基づいて説明する。運行コントローラ２０から各モータコントローラ１３０、１４０、１５０への目標位置の送信は、既に行われているものとする。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）において、各台車の停止位置間隔は数百ｍｍであり、例えば２００ｍｍである。また、図６に示すフローチャートは、運行コントローラ２０が台車の運行を一斉に開始した後に行われる制御を示している。

図５（ａ）では、コントローラ制御器１７０が、図７のフローチャートに基づき、台車１１１にコントローラユニット１３０、台車１１２にコントローラユニット１４０を既に割り当てている。モータコントローラ１５０は休止状態であり、台車の制御を行っていないことを示す信号を電流情報セレクタ１２５及びコントローラ制御器１７０へ送信しているものとする。また、光学式エンコーダ１６２、１６４は台車が無い状態、つまり位置を検出する台車が存在しないことを示す情報を位置情報セレクタ１６５へ送信しているものとする。なお、モータコントローラ１３０、１４０はそれぞれ同じ処理を行うので、図６のステップＳ６０４以降ではモータコントローラ１３０について説明する。

光学式エンコーダ１６１、１６３は、台車１１１、１１２の位置をそれぞれ検出する（ステップＳ６０１）。図５（ａ）では、台車１１１はコイルユニット１０１の制御領域に位置するので、光学式エンコーダ１６１が台車１１１の位置検出を行う。また、台車１１２はコイルユニット１０３の制御領域に位置するので、光学式エンコーダ１６３が台車１１２の位置検出を行う。光学式エンコーダ１６１、１６３が検出した台車１１１、１１２の位置は、位置情報セレクタ１６５を介してコントローラ制御器１７０に入力される。

次に、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１、１６３が検出した台車１１１、１１２のうち、モータコントローラが割り当てられていない新たな台車が進入してきたか否かを判定する（ステップＳ６０２）。図５（ａ）では、新たに進入してきた台車は存在しないので（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、コントローラ制御器１７０はモータコントローラの割り当てを行わない。ステップＳ６０２において、コントローラ制御器１７０は、例えば光学式エンコーダによって検出された台車に割り当てられているモータコントローラの有無に基づいて新たな台車か否かを判定してもよい。

なお、図５（ａ）において、台車１１１は黒塗りで示される構成要素によって制御されている。即ち、光学式エンコーダ１６１が台車１１１の位置情報を検出し、位置情報セレクタ１６５がモータコントローラ１３０の制御偏差算出器１３２へ台車１１１の位置情報を送信する。同様に、図５（ａ）において黒枠線で示す光学式エンコーダ１６３が台車１１２の位置を検出し、位置情報セレクタ１６５がモータコントローラ１４０の制御偏差算出器１４２へ台車１１２の位置を送信する。一方、図５（ａ）において点線で示すモータコントローラ１５０は台車の制御を行わず、電流制御器１２２、１２４、コイルユニット１０２、１０４、及び光学式エンコーダ１６２、１６４は、台車１１１、１１２の制御に寄与しない。

モータコントローラ１３０は、台車１１１の目標位置と、光学式エンコーダ１６１が検出した現在位置との差を算出し、制御偏差情報を演算する（ステップＳ６０４）。詳しくは、位置指令器１３１が出力する台車１１１の目標位置と、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１１の現在位置との差である偏差を制御偏差算出器１３２が算出する。

制御偏差算出器１３２が算出した制御偏差情報に基づいて、位置制御器１３３は電流制御器を制御するための電流の大きさや向きを含む電流制御情報を演算する（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５では、位置制御器１３３は、電流制御器１２１〜１２４のうち、台車１１１の位置に応じてコイルユニットを駆動するために必要な１つまたは複数の電流制御器を選択するための電流制御情報交換信号を生成する。この電流制御情報交換信号は、例えば台車１１１の位置、目標位置、及び算出された制御偏差情報等のいずれかに基づいて生成されてもよい。図５（ａ）の場合、モータコントローラ１３０に割り当てられている台車１１１は、コイルユニット１０１の制御領域４０１内に位置している。従って位置制御器１３３は、電流情報セレクタ１２５がコイルユニット１０１に電流を供給する電流制御器１２１を選択できるような電流制御情報交換信号を生成する。

モータコントローラ１３０は、ステップＳ６０５で演算した電流制御情報及び生成した電流制御情報交換信号を電流情報セレクタ１２５へ送信する（ステップＳ６０６）。電流情報セレクタ１２５は、モータコントローラ１３０から受信した電流制御情報交換信号に基づいて電流制御情報を送信する電流制御器１２１を選択し、電流制御器１２１へ電流制御情報を送信する（ステップＳ６０７）。

電流制御器１２１は、モータコントローラ１３０から受信した電流制御情報に従ってコイルユニット１０１へ駆動電流を供給する（ステップＳ６０８）。供給された駆動電流に応じた推力が台車１１１に発生し、台車１１１は発生した推力によって移動する。すなわち、電流が供給されたコイルユニット１０１では、台車１１１のマグネット１１４〜１１６の磁力と反発する磁力が各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗから発生し、発生した推力によって台車１１１は移動する。

次に、図５（ｂ）の制御について説明する。図５（ｂ）では、台車１１１がコイルユニット１０１、１０２の境界付近、台車１１２がコイルユニット１０３、１０４の境界付近にそれぞれ位置している。図５（ｂ）では、位置Ｐ２が台車１１１の停止位置、位置Ｐ３が台車１１２の停止位置を示している。台車１１１は、台車１１１のマグネット１１５の中心が位置Ｐ２となるように停止する。図５（ｂ）では、図５（ａ）で説明した図６のステップＳ６０１〜Ｓ６０３と処理が共通しているので説明を省略する。また、図５（ｂ）では、モータコントローラ１３０が行う台車１１１の制御及びモータコントローラ１４０が行う台車１１２の制御は共通している。よって、モータコントローラ１３０が行う台車１１１の制御について以下に説明する。

モータコントローラ１３０は、台車１１１の目標位置と、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１１の現在位置との差である制御偏差情報を演算する（ステップＳ６０４）。モータコントローラ１３０は、制御偏差算出器１３２に入力された台車１１１の位置から、台車１１１の位置とコイルユニット１０１との位置関係が、予めモータコントローラへ設定した停止位置である位置Ｐ２となったことを検知することができる。

制御偏差算出器１３２が算出した制御偏差情報に基づいて、位置制御器１３３は電流制御情報を演算し、電流制御情報交換信号を生成する（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５で生成される電流制御情報交換信号は、台車１１１を位置Ｐ２で停止させるために必要な電流制御器１２１、１２２を電流情報セレクタ１２５が選択できるような信号である。ステップＳ６０５で求められる電流制御情報は、選択される電流制御器の数に関わらず、１つの電流制御情報である。モータコントローラ１３０は、求めた電流制御情報及び生成した電流制御情報交換信号を電流情報セレクタ１２５へ送信する（ステップＳ６０６）。

電流情報セレクタ１２５は、モータコントローラ１３０から受信した電流制御情報交換信号に基づいて、電流制御器１２１から電流制御器１２１、１２２の２つを選択して切り替え、電流制御情報を送信する（ステップＳ６０７）。電流制御器１２１、１２２は、受信した電流制御情報に基づいて、コイルユニット１０１、１０２に駆動電流を供給する（ステップＳ６０８）。電流が供給されたコイルユニット１０１、１０２では、マグネット１１４〜１１６の磁力を吸引する磁力が各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗから発生する。

図５（ｂ）では、モータコントローラ１３０から送信される１つの電流制御情報によって電流制御器１２１、１２２の２つの電流制御器が駆動され、１台の台車１１１が停止位置Ｐ２で停止する。これにより、台車１１１を短時間で高精度に停止させることができ、例えば台車１１１が停止目標位置Ｐ２に達してから数十ミリ秒の間に目標停止位置Ｐ２から数μｍの精度で台車１１１を停止させることができる。

図５（ｂ）に示す台車１１１、１１２の停止後、運行コントローラ２０が全てのモータコントローラへ台車の移動を一斉に開始することを指示するスタート信号を送信し、コントローラ制御器を介して各モータコントローラが当該スタート信号を受信する。これにより、図５（ｂ）に示す台車１１１、１１２が次の停止目標位置への移動を開始する。

次に、図５（ｃ）について説明する。図５（ｃ）は、図５（ａ）に対して新たな台車１１３が進入すること、また台車１１１がコイルユニット１０２、１０３を跨いで移動するところが相違しており、その他の制御については共通している。従って、共通する箇所の説明は省略する。

図５（ｃ）では、台車１１１は２つのコイルユニット１０２、１０３で駆動される制御領域４０２、４０３へ移動するが、モータコントローラ１３０は継続して台車１１１の制御を行う。同様にモータコントローラ１４０は継続して台車１１２の制御を行う。以下、コイルユニット１０２、１０３を跨いで移動する台車１１１の制御について説明する。

台車１１１がコイルユニット１０２の制御領域４０２に入ったので、光学式エンコーダ１６２が台車１１１の位置を検出する（ステップＳ６０１）。コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６２が検出した台車１１１が新たに進入してきた台車か否かを判定する（ステップＳ６０２）。台車１１１は新たに進入してきた台車ではないので（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、ステップＳ６０４へ進む。

モータコントローラ１３０は、台車１１１の目標位置と、光学式エンコーダ１６２が検出した台車１１１の位置との差である制御偏差情報を演算する（ステップＳ６０４）。モータコントローラ１３０は、制御偏差算出器１３２に入力された台車１１１の位置から、台車１１１の位置がコイルユニット１０２、１０３を跨ぐ位置になったことを検知することができる。

台車１１１がコイルユニット１０２、１０３を跨いで移動可能となるように、位置制御器１３３は、電流制御情報を演算し、電流情報セレクタ１２５が電流制御器１２２、１２３を選択できるような電流制御情報交換信号を生成する（ステップＳ６０５）。上述したように、ステップＳ６０５で求められる電流制御情報は、選択される電流制御器の数に関わらず１つの電流制御情報である。モータコントローラ１３０は、演算した電流制御情報及び生成した電流制御情報交換信号を電流情報セレクタ１２５へ送信する（ステップＳ６０６）。

電流情報セレクタ１２５は、モータコントローラ１３０から受信した電流制御情報交換信号に基づき電流制御器１２１、１２２から電流制御器１２２、１２３へ切り替え、電流制御器１２２、１２３に対して電流制御情報を送信する（ステップＳ６０７）。電流制御器１２２、１２３は、電流情報セレクタ１２５から受信した電流制御情報に基づいて、コイルユニット１０２、１０３に対してそれぞれ駆動電流を供給する（ステップＳ６０８）。駆動電流が供給されたコイルユニット１０２、１０３では、台車１１１のマグネット１１４〜１１６の磁力と反発する磁力が各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗから発生し、台車１１１は発生した推力によって移動する。

次に、隣接するリニアモータ制御装置１０ａから侵入する台車１１３の制御について説明する。コイル１０１で制御可能な制御領域４０１へ新たに進入してきた台車１１３は、光学式エンコーダ１６１によって位置検出される（ステップＳ６０１）。コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３が新たな台車か否かを判定する（ステップＳ６０２）。コントローラ制御器１７０は、台車１１３がリニアモータモジュール１０ｂに進入してきた新たな台車と判定し（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、休止状態にあるモータコントローラ１５０を台車１１３に割り当てる（ステップＳ６０３）。詳しくは、図７に示すフローチャートを参照して説明する。

図７に示すフローチャートはコントローラ制御器１７０で行われる処理であり、コントローラ制御器１７０が光学式エンコーダ１６１によって当該新たな台車の位置情報を検出したと判定したことにより開始する。

コントローラ制御器１７０は、モータコントローラ１３０が台車を制御中なのか、休止状態なのかを判定する（ステップＳ７０１）。モータコントローラ１３０が休止状態である場合（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３をモータコントローラ１３０へ割り当てる（ステップＳ７０２）。そして、コントローラ制御器１７０は割り当てた情報を割付信号として位置情報セレクタ１６５へ送信する。

モータコントローラ１３０が台車を制御中である場合（ステップＳ７０１：Ｎｏ）、コントローラ制御器１７０は、モータコントローラ１４０が台車を制御中なのか、休止状態なのかを判定する（ステップＳ７０３）。モータコントローラ１４０が休止状態である場合（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３をモータコントローラ１４０に割り当てる（ステップＳ７０４）。そして、コントローラ制御器１７０は割り当てた情報を割付信号として位置情報セレクタ１６５へ送信する。

モータコントローラ１４０が台車を制御中である場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）、コントローラ制御器１７０は、モータコントローラ１５０が台車を制御中なのか、休止状態なのかを判定する（ステップＳ７０５）。モータコントローラ１５０が休止状態である場合（ステップＳ７０５：Ｙｅｓ）、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３をモータコントローラ１５０に割り当てる（ステップＳ７０６）。そして、コントローラ制御器１７０は割り当てた情報を割付け信号として位置情報セレクタ１６５へ送信する。

一方、モータコントローラ１５０が台車を制御中である場合（ステップＳ７０５：Ｎｏ）、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３を割り当てることのできるモータコントローラが存在しないことになる。従って、コントローラ制御器１７０はエラー情報を運行コントローラ２０に送信する（ステップＳ７０７）。コントローラ制御器１７０からエラー情報を受信した運行コントローラ２０は、例えば全てのリニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎの台車制御を停止するようにしてもよい。図５（ｃ）では、モータコントローラ１５０が台車１１１の位置情報に割り当てられる。

モータコントローラ１５０は、光学式エンコーダ１６１によって検出された台車１１３の位置情報を、位置情報セレクタ１６５を介して取得する。位置指令器１５１は、図４（ｂ）に示した目標位置に対応する位置指令情報を制御偏差算出器１５２へ出力する。制御偏差算出器１５２は、位置指令器１５１から入力された目標位置と、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３の位置情報との差である制御偏差情報を演算する（ステップＳ６０４）。

位置制御器１５３は、制御偏差情報に基づいて電流の大きさや向きを含む電流制御情報を演算し、電流制御器を選択するための電流制御情報交換信号を生成する（ステップＳ６０５）。図５（ｃ）では、台車１１３はコイルユニット１０１の制御領域４０１内に位置しているので、位置制御器１５３は、電流情報セレクタ１２５が電流制御器１２１を選択できるような電流制御情報交換信号を生成する。そして、モータコントローラ１５０は、電流制御情報及び電流制御情報交換信号を電流情報セレクタ１２５に送信する（ステップＳ６０６）。

電流情報セレクタ１２５は、モータコントローラ１５０から受信した電流制御情報交換信号に基づいて電流制御器１２１を選択し、電流制御器１２１に電流制御情報を送信する（ステップＳ６０７）。電流制御器１２１は、電流情報セレクタ１２５を介して受信した電流制御情報に基づいて、コイルユニット１０１に駆動電流を供給する（ステップＳ６０８）。電流が供給されたコイルユニット１０１では、台車１１３のマグネット１１４〜１１６の磁力と反発する磁力が各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗから生じ、発生する推力によって台車１１３は移動する。

このように台車１１３は、図５（ｃ）に２重線で示すモータコントローラ１５０、電流制御器１２１、コイルユニット１０１、電流情報セレクタ１２５、及び位置情報セレクタ１６５によって制御される。

図５（ｃ）に示す台車１１２は、リニアモータモジュール１０ｂに隣接するリニアモータモジュール１０ｃへ移動する。台車１１２を制御していたモータコントローラ１４０は、休止状態であることを示す制御状態情報をコントローラ制御器１７０へ送信する。

図５（ｃ）に示す制御状態の後、図５（ｄ）に示す制御状態に移行する。図５（ｄ）では、台車１１１、１１３は図５（ａ）〜図５（ｃ）と同様に図６のフローチャートに基づいて制御される。図５（ｄ）に示す位置Ｐ２、Ｐ３は、図５（ｂ）と同様に台車１１１、１１３の停止位置である。図５（ｄ）では、台車１１１はコイルユニット１０３、１０４によって駆動される制御領域４０３、４０４へ移動するが、モータコントローラ１３０は継続して台車１１１の制御を行う。同様にモータコントローラ１５０は継続して台車１１３の制御を行う。点線にて示すモータコントローラ１４０は、台車１１２の移動に伴い休止状態であり、光学式エンコーダ１６２、１６４は台車の制御へは寄与しない状態となる。

モータコントローラ１３０、１５０が行う制御は、台車の位置を検出する光学式エンコーダや電流を供給する電流制御器、コイルユニットが異なるだけで、図５（ｂ）で説明した処理と共通している。従って、図５（ｄ）の制御の説明は省略する。図５（ｄ）では、図５（ｂ）と同様の制御を行うことによって、台車１１１は停止目標位置Ｐ３に達してから短時間で停止することができる。同様に、台車１１３は停止目標位置Ｐ１に達してから短時間で停止することができる。

この後、運行コントローラ２０より送信されるスタート信号をリニアモータ制御システム１に存在する全てのモータコントローラが受信することにより、図５（ｄ）に示す台車１１１、１１３が、停止した位置から次の目標位置へと移動を開始する。新たな台車（図示せず）がリニアモータモジュール１０ｂの制御範囲内に進入してきた場合、休止状態のモータコントローラ１４０が割り当てられ、モータコントローラ１４０が当該新たな台車の制御を行う。図５（ｄ）以降の台車の制御は、上述した制御に従って繰り返し行われる。

このように本実施例では、電流情報セレクタ１２５は、電流制御情報を入力する電流制御器を切り替えるので、複数の電流制御情報に対して各電流制御情報の入力先となる電流制御器を１つまたは複数選択してそれぞれ切り替えることができる。電流情報セレクタ１２５によって複数の電流制御器が選択された場合、各電流制御器は１つの電流制御情報に基づいて対応するコイルユニットに駆動電流を供給する。これにより、台車の位置に応じて１つまたは複数のコイルユニットを駆動でき、台車がコイルユニットの境界付近に位置している場合でも略等しい駆動電流をそれぞれのコイルユニットに供給することができる。従って、複数のコイルユニットから発生する磁力は略等しく、各コイルユニットから台車に作用する反発力または吸引力も略等しくなり、台車の作動が安定するので、高速で移動する複数の台車を高い精度で制御することができる。

また、コイルユニットの境界付近でも台車を高い精度で停止させることができるので、リニアモータモジュールにおける台車の停止位置の制約を低減することが可能である。そして、１つのリニアモータモジュールに進入した台車が排出されるまで同一のモータコントローラが台車を制御するので、モータコントローラの切り替えを行う必要がなく、台車をより高速に制御することができる。従って、リニアモータモジュール内に存在する全ての台車の移動や停止を制御できる。本実施例においては、数十ｋＨｚ、例えば１０ｋＨｚで全ての台車を移動・停止させる一連の制御を繰り返すことが可能である。

［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係るリニアモータ制御システムについて説明する。第２実施例では、リニアモータモジュールにおいて、モータコントローラとしての括りを廃し、電流情報セレクタの代わりに制御偏差情報セレクタを設けた点が第１実施例と異なり、その他の構成については共通している。よって、共通箇所には同じ符号を付し、説明は省略する。

図８は本発明の第２実施例に係るリニアモータモジュール１００ａの概略構成図である。図８に示すように、制御偏差算出器１８１〜１８３は切り替え手段としての制御偏差情報セレクタ１８４に接続し、制御偏差情報セレクタ１８４は位置制御器１９１〜１９４に接続している。位置制御器１９１〜１９４は電流制御器１２１〜１２４にそれぞれ接続している。

制御偏差算出器１８１〜１８３は、位置指令器１３１、１４１、１５１から入力された台車の目標位置及び光学式エンコーダ１６１〜１６４から送信された台車の現在位置との差である制御偏差情報を演算する。制御偏差算出器１８１〜１８３は、制御対象の台車を制御するために必要なコイルユニットを駆動する位置制御器１９１〜１９４のうち１つまたは複数を選択するための制御偏差情報交換信号を生成し、制御偏差情報セレクタ１８４へ送信する。

制御偏差情報セレクタ１８４は、制御偏差算出器１８１〜１８３から入力された制御偏差情報交換信号に基づいて、制御偏差算出器１８１〜１８３が出力する制御偏差情報の入力先として位置制御器１９１〜１９４のうち１つまたは複数を選択して切り替える。制御偏差情報セレクタ１８４は、制御偏差算出器１８１〜１８３のいずれかと組み合わせた位置制御器に対して制御偏差情報を送信する。制御偏差情報セレクタ１８４から制御偏差情報を受信した位置制御器は、制御偏差情報に基づいて台車の制御に必要な電流制御情報を演算し、対応する電流制御器へ送信する。なお、運行コントローラ２０が送信した駆動プロファイルは、位置指令器１３１、１４１、１５１がアクセス可能なメモリ（図示せず）に記憶されるようにしてもよい。

図９は本実施例のリニアモータモジュール１００ａにおける、位置制御部と電流制御部の詳細図である。図９を参照しながら本実施例における台車制御について詳しく説明する。なお、図９における記号ｄは、対応する記号ｄと結線していることを示している。台車１１１は位置指令器１３１から送信される位置制御指令に基づいて作動する。図９において、位置指令器１４１は台車制御を行っていない休止状態である。

台車１１１は光学式エンコーダ１６１、１６２によって位置検出され、光学式エンコーダ１６１、１６２は検出した位置情報を位置情報セレクタ１６５に送信する。位置情報セレクタ１６５は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１１の現在位置を制御偏差算出器１８１へ送信する。

制御偏差算出器１８１は、位置指令器１３１が出力する位置制御指令、すなわち台車１１１の目標位置と、受信した位置との差を計算して制御偏差情報ｅ（ｔ）を演算する。制御偏差算出器１８１は、制御偏差情報セレクタ１８４から位置制御器１９１、１９２へ制御偏差情報ｅ（ｔ）を出力するように制御偏差情報交換信号を生成し、制御偏差情報及び制御偏差情報交換信号を制御偏差情報セレクタ１８４へ送信する。

位置制御器１９１、１９２はＰＩＤ制御を行う。比例ゲイン５１２、５２２は、積分計算器５１４、５２４、及び微分計算器５１５、５２５にそれぞれ入力される。積分計算器５１４、５２４は、以下の式（１）の計算を行う。

式（１）において、Ｔ_Ｉは積分時間、ｔは時間、τは積分を行う時間区間をそれぞれ表している。

微分計算器５１５、５２５は、以下の式（２）の計算を行う。

式（２）において、Ｔ_Ｄは微分時間を表している。式（１）、（２）で求められた結果及び比例ゲイン５１２、５２２から求めた和が符号電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）になる。ここで電流制御情報をｍ（ｔ）とすると、以下の式（３）で求められる。

式（３）において、Ｋ_Ｐは比例ゲインを表している。式（３）を用いて電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）が計算され、電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）は電流制御器１２１、１２２にそれぞれ入力される。

電流制御器１２１、１２２は、それぞれ電流偏差算出器５１３、５２３、電流情報比例器５１７、５２７、電流情報積分器５１８、５２８を備えている。電流情報比例器５１７、５２７は、任意に設定可能なパラメータによってゲイン調整を行う。電流フィードバック情報ＦＢ_１、ＦＢ_２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の駆動電流に基づいた情報であり、電流偏差算出器５１３、５２３へそれぞれ入力される。

電流制御器の制御方法について、電流制御器１２１を用いて説明する。なお、電流制御器１２２は電流制御器１２１と同様の構成なので、説明は省略する。

電流偏差算出器５１３は、電流制御情報ｍ_１（ｔ）と電流フィードバック情報ＦＢ_１との差を算出する。電流制御情報ｍ_１（ｔ）と電流フィードバック情報ＦＢ_１との差に基づいて、電流情報比例器５１７が比例計算を行い、電流情報積分器５１８が積分計算を行う。電流情報比例器５１７が算出した比例計算結果と電流情報積分器５１８が算出した積分計算結果の和、つまり電流制御情報に基づいて、電流制御器１２１はコイルユニット１０１が備える各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗへ駆動電流を供給する。これにより、各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗに磁力が生じる。台車１１１は、マグネット１１４〜１１６の磁力と各相のコイル１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗに生じた磁力とによって、磁力関係のバランスが取れる位置、すなわち安定した磁場へと移動する。

本実施例に係るリニアモータモジュールの制御について説明する。図１０（ａ）は、台車１１１、１１２の移動を示す制御状態、図１０（ｂ）は台車１１１、１１２の停止を示す制御状態、図１０（ｃ）は新たな台車１１３が進入してきたときの制御状態、図１０（ｄ）は台車１１１、１１３の停止を示す制御状態である。図１１は、本実施例に係る台車の制御を示すフローチャートである。図１２は、図１１の台車割り当て処理を示すフローチャートである。図１０〜図１２に基づいて、以下に説明する。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）は、複数の台車を制御して移動させる場合の台車とコイルユニットとの位置関係と、台車の制御を行う各制御器の制御状態を時系列で表している。また、図１０（ａ）〜（ｄ）では、リニアモータモジュール１００ｂにおける制御状態を示しており、リニアモータモジュール１００ｂはリニアモータモジュール１００ａ、１００ｃの間に隣接して位置しているものとする。また、図１１に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１０１の処理は、第１実施例で説明した図６のステップＳ６０１と共通している。よって共通箇所の説明は省略する。

図１０（ａ）に示すように、台車１１１がコイルユニット１０１のみによって制御可能な領域に位置する場合、台車１１１の制御は、位置指令器１３１、位置偏差算出器１８１、位置制御器１９１、及び電流制御器１２１によって行われる。図１０（ａ）では、既に台車１１１、１１２への制御偏差算出器及び位置指令器の割り当ては行われているものとし、図１１のステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３の説明は省略する。また、台車１１１、１１２に対する制御は同じなので、台車１１１についてのみ説明する。

制御偏差算出器１８１は、位置指令器１３１から入力された台車１１１の目標位置と台車１１１の現在位置との差である制御偏差情報ｅ（ｔ）を算出する（ステップＳ１１０４）。ステップＳ１１０４では、制御偏差情報セレクタ１８４が台車１１１を制御するために必要なコイルユニットを制御する位置制御器を選択するための制御偏差情報交換信号も生成する。

制御偏差算出器１８１は、求めた制御偏差情報ｅ（ｔ）及び生成した制御偏差情報交換信号を制御偏差情報セレクタ１８４へ送信する（ステップＳ１１０５）。制御偏差情報セレクタ１８４は、制御偏差情報交換信号に基づいて、ステップＳ１１０４で求めた制御偏差情報を送信する位置制御器を選択し、選択した位置制御器に制御偏差情報を送信する（ステップＳ１１０６）。図１０（ａ）では、制御偏差情報セレクタ１８４は、制御偏差情報交換信号に基づいて、位置制御器１９１を選択し、ステップＳ１１０４で求めた制御偏差情報を位置制御器１９１に送信する。

位置制御器１９１は、受信した制御偏差情報に基づいて、電流制御器１２１を制御するための電流制御情報ｍ_１（ｔ）を演算し、演算した電流制御情報を電流制御器１２１に送信する（ステップＳ１１０７）。電流制御器１２１は、受信した電流制御情報に基づいてコイルユニット１０１に電流を供給する（ステップＳ１１０８）。

次に図１０（ｂ）に示すように、台車１１１は、２つのコイルユニット１０１、１０２によって制御可能な位置へ移動する。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）に対して２つのコイルユニットによって台車１１１が制御される点が異なっている。従って、図１１のステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３については説明を省略する。

制御偏差算出器１８１は、位置指令器１３１から入力された台車１１１の目標位置と台車１１１の現在位置との差である制御偏差情報ｅ（ｔ）を算出し、制御偏差情報交換信号を生成する（ステップＳ１１０４）。ステップＳ１１０４で生成される制御偏差情報交換信号は、位置制御器１９１、１９２が選択されるような信号である。

制御偏差算出器１８１は、求めた制御偏差情報及び生成した制御偏差情報交換信号を制御偏差情報セレクタ１８４へ送信する（ステップＳ１１０５）。制御偏差情報セレクタ１８４は、受信した制御偏差情報交換信号に基づいて、位置制御器１９１から２つの位置制御器１９１、１９２を選択して切り替え、受信した制御偏差情報ｅ（ｔ）を２つの位置制御器１９１、１９２に送信する（ステップＳ１１０６）。

位置制御器１９１、１９２は、受信した制御偏差情報ｅ（ｔ）に基づいてコイルユニット１０１、１０２に供給する電流としての電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）をそれぞれ演算する（ステップＳ１１０７）。位置制御器１９１は求めた電流制御情報ｍ_１（ｔ）を電流制御器１２１へ送信し、電流制御器１２１は電流制御情報ｍ_１（ｔ）に基づいてコイルユニット１０１へ駆動電流を供給する。また、位置制御器１９２は求めた電流制御情報ｍ_２（ｔ）を電流制御器１２２へ送信し、電流制御器１２２は電流制御情報ｍ_２（ｔ）に基づいてコイルユニット１０２へ駆動電流を供給する。（ステップＳ１１０８）。この制御における電流制御情報ｍ_１（ｔ）とｍ_２（ｔ）との違いは、積分計算器５１４、５２４によって計算される値だけとなる。

本実施例においては積分計算器５１４、５２４が積分を行う時間区間τを、位置制御器１９２が台車１１１の制御を開始してから停止位置に停止するまでに要する時間に対して短い時間となるようにする。これにより台車１１１が停止位置Ｐ２に停止する時刻には、２つの積分計算器５１４、５２４の計算値の差は十分小さくなり、２つの電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）の差も十分小さくなる。

この電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）に基づいて、電流制御器１２１、１２２が２つのコイルユニット１０１、１０２を略等しい駆動電流にて駆動する。これによって、短時間で高精度に２つのコイルユニット１０１、１０２の境界位置である位置Ｐ２へ台車１１１を停止できる。

電流制御情報ｍ_１（ｔ）、ｍ_２（ｔ）は同じ値であることが望ましいが、１つの制御偏差情報ｅ（ｔ）に基づいて２つの位置制御器を制御する構成であれば、同じ値でなくとも台車を２つのコイルユニットの境界位置へ短時間で高精度に停止することができる。また、１つの制御偏差情報ｅ（ｔ）に基づいて２つの位置制御器を制御する構成であれば、それぞれの位置制御器のＰＩＤ制御パラメータを微調整することが可能となり、例えばコイルユニット毎の取付精度に起因する個体差に対応した制御が可能となる。

図１０（ｃ）では、図１０（ａ）、（ｂ）に対して、新たな台車１１３がコイルユニット１０１の制御範囲に進入してくる点、及び台車１１２がリニアモータモジュール１００ｂから排出される点が異なっている。従って、共通箇所の説明は省略する。まず、台車１１３の進入について以下に説明する。

光学式エンコーダ１６１は、台車１１３の位置を検出する（ステップＳ１１０１）。光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３の位置情報は、位置情報セレクタ１６５を介してコントローラ制御器１７０に入力される。次に、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車１１３が新たな台車か否かを判定する（ステップＳ１１０２）。コントローラ制御器１７０は、台車１１３がリニアモータモジュール１００ｂに進入してきた新たな台車であると判定し（ステップＳ１１０２：Ｙｅｓ）、台車１１３の割り当て処理を行う（ステップＳ１１０３）。

図１２に示すように、コントローラ制御器１７０は、制御偏差算出器１８１が台車を制御中なのか、休止状態なのかを判定する（ステップＳ１２０１）。制御偏差算出器１８１が休止状態である場合（ステップＳ１２０１：Ｙｅｓ）、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車を制御偏差算出器１８１へ割り当てる（ステップＳ１２０２）。そして、コントローラ制御器１７０は、割り当てた情報を割付信号として制御偏差算出器１８１へ送信する。

制御偏差算出器１８１が台車を制御中である場合（ステップＳ１２０１：Ｎｏ）、コントローラ制御器１７０は、制御偏差算出器１８２が台車を制御中なのか、休止状態なのかを判定する（ステップＳ１２０３）。制御偏差算出器１８２が休止状態である場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車を制御偏差算出器１８２に割り当てる（ステップＳ１２０４）。そして、コントローラ制御器１７０は割り当てた情報を割付信号として制御偏差算出器１８２へ送信する。

制御偏差算出器１８２が台車を制御中である場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）、コントローラ制御器１７０は、制御偏差算出器１８３が台車を制御中なのか、休止状態なのかを判定する（ステップＳ１２０５）。制御偏差算出器１８３が休止状態である場合（ステップＳ１２０５：Ｙｅｓ）、コントローラ制御器１７０は、光学式エンコーダ１６１が検出した台車を制御偏差算出器１８３に割り当てる（ステップＳ１２０６）。そして、コントローラ制御器１７０は割り当てた情報を割付け信号として制御偏差算出器１８３へ送信する。

一方、制御偏差算出器１８３が台車を制御中である場合（ステップＳ１２０５：Ｎｏ）、光学式エンコーダ１６１が検出した台車を割り当てることのできる制御偏差算出器が存在しないことになる。従って、コントローラ制御器１７０はエラー情報を運行コントローラ２０に送信する（ステップＳ１２０７）。図１０（ｃ）では、制御偏差算出器１８３が休止状態であったので、コントローラ制御器１７０は制御偏差算出器１８３を台車１１３の制御に割り当てる。なお、新たに進入してきた台車１１３について、図１１のステップＳ１１０４以降の処理は図１０（ａ）、（ｂ）で説明した処理と共通しているので、説明を省略する。

図１０（ｃ）に示す台車１１２は、図１１に示す一連の処理によって、リニアモータモジュール１００ｂに隣接するリニアモータモジュール１００ｃへ移動する。制御偏差算出器１８２は、制御対象の台車のない休止状態になったことを示す制御状態情報をコントローラ制御器１７０に送信する。

図１０（ｄ）における台車１１１、１１３は、それぞれの位置に応じて図１０（ａ）、（ｂ）で説明したように制御される。図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、リニアモータモジュール１００ｂへ進入してきた台車を、リニアモータモジュール１００ｂの制御範囲外へ排出するまで１つの制御偏差算出器が送信する制御偏差情報ｅ（ｔ）によって制御し続ける。

このように、本実施例では、制御偏差情報セレクタ１８４は、制御偏差情報交換信号に基づいて１つの制御偏差情報を入力する１つまたは複数の位置制御器を選択して切り替える。これにより、制御偏差情報セレクタ１８４は、複数の制御偏差情報について、各制御偏差情報の入力先となる位置制御器を１つまたは複数選択してそれぞれ切り替えることができる。制御偏差情報セレクタ１８４によって複数の位置制御器が選択された場合、各位置制御器は１つの制御偏差情報ｅ（ｔ）に基づいて電流制御情報ｍ（ｔ）を演算してそれぞれの電流制御器へ送信する。そして各電流制御器は電流制御情報ｍ（ｔ）に基づいて対応するコイルユニットに駆動電流を供給するので、上記第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、コントローラ制御器１７０が新たに進入してきた台車を複数の制御偏差算出器１８１〜１８３にそれぞれ割り当てるので、高密度に複数の台車を配置しても、各台車を高速で移動させ、且つ高精度に停止させることができる。なお、本実施例にて説明した位置制御器のＰＩＤ制御と電流制御器の制御方法は一例であり、制御方法を限定するものではない。

［第３実施例］
本発明の第３実施例に係る物品の製造システム８００について図１４を用いて説明する。物品の製造システム８００は、第１実施例に係るリニアモータ制御システム１と工程装置８１０、８１１と、工程コントローラ８２０とを有し、リニアモータ制御システム１は、工程装置８１０、８１１間のワーク８０１の搬送を行う。ここで、物品とは、例えばインクジェットプリンタやコピー機用のトナーカートリッジ、カメラ用の部品、半導体製品等である。工程コントローラ８２０は、工程装置８１０、８１１の工程情報の収集を行い、台車の搬送工程を生成する。なお、工程装置８１０、８１１の数はこれに限定されない。

製造システム８００による物品の製造方法について説明する。運行コントローラ２０は、同じタイミングで一斉に一群搬送指令をモータコントローラ１３０に送信し、モータコントローラ１３０は、該一群搬送指令を受信する。それに応じて、モータコントローラ１３０は、担当するリニアモータモジュールにある又は進入してきた台車に対して、運行コントローラ２０から予め受信しておいた台車の目標位置の情報に基づいて制御偏差情報を演算する。そして、モータコントローラ１３０は、偏差情報に基づいて電流制御情報を演算し、電流制御情報交換信号を生成する。図示しない電流情報セレクタは、電流制御情報交換信号に基づいて１つまたは複数の電流制御器を切り替え、切り替えられた電流制御器は受信した電流制御情報に基づいてコイルユニットに駆動電流を供給する。これにより、搬送路８３０上の台車１１１が第１及び第２の工程装置８１０、８１１に向けて搬送される。台車１１１上にはワーク８０１が把持されて載置されており、台車１１１が搬送されてきた工程装置８１０、８１１は、ワーク８０１に対して所定の工程を行う。

例えば、製造されるべき物品が、インクジェットプリンタのトナーカートリッジである場合、ワーク８０１は、トナー粉末を入れるためのカートリッジである。そして、工程装置８１０は、カラーインク用のトナー粉末をワーク８０１に投入する工程を行い、工程装置８１１は、ブラックインク用のトナー粉末をワーク８０１に投入する工程を行う。最終的に、物品８０２としてインクカートリッジ製品が製造される。

このように、本実施例に係る物品の製造システムは、第１実施例に係るリニアモータ制御システムの利点を伴って物品を製造することができ、その結果、物品の製造効率の向上ひいては製造コストの低減につながる。なお、本実施例に係る物品の製造システムは、第２実施例に係るリニアモータ制御システムに対しても適用可能である。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上記第１及び第２実施例では、リニアモータモジュール１０ａ〜１０Ｎが４つのコイルユニット１０１〜１０４を備えた構成としているが、２つ以上のコイルユニット及び２つ以上のモータコントローラを備えるリニアモータモジュールであればよい。このような構成とすることによって、リニアモータモジュールに進入する台車毎に各モータコントローラが割り当てられるので、コイルユニットの境界でも台車を精度よく停止させることができる。

また、上記各実施例では３相式リニアモータとしたが、３相に限定するものではなく、例えば２相式リニアモータであっても良い。また、マグネット１１４〜１１６の数も３個に限定するものではない。

また、上記第１及び第２実施例では、コイルユニット１０１〜１０４を直列接続しているが、コイルユニットの配置はこれに限られず、例えば図１３（ａ）、（ｂ）に示すような配置にしてもよい。図１３（ａ）はリニアモータモジュールの上面図、図１３（ｂ）はXIII−XIII線に沿う断面図である。図１３（ａ）に示すように、用いて、台車９０１のマグネット１１４〜１１６を挟み込むように２組のコイルユニット１０１ａ〜１０３ａ、１０１ｂ〜１０３ｂを配置したＴ型配置にしても良い。

このようなコイルユニット１０１ａ〜１０３ａ、１０１ｂ〜１０３ｂを備える場合、台車９０３は、マグネットブラケット９０２と、マグネット１１４〜１１６と、４つの移動ブロック９０３と、スケール２０５とを備える。移動ブロック９０３及び２本のレール２０１、２０１は、リニアガイドを構成する。コイルユニットをＴ型配置とする場合は、対向する２つのコイルユニット１０１ａ、１０１ｂを、各相を形成する複数のコイル１０５が直列接続となるようにする。対向するコイルユニット１０２ａ、１０２ｂ、及び１０３ａ、１０３ｂについても同様である。

１ リニアモータ制御システム
１０ａ〜１０Ｎ、１００ａ〜１００Ｎ リニアモータモジュール（リニアモータ制御装置）
１０１〜１０４ コイルユニット
１１１〜１１３ 台車
１２１〜１２４ 電流制御器（電流制御手段）
１２５ 電流情報セレクタ（切り替え手段）
１３２、１４２、１５２、１８１〜１８３ 制御偏差算出器（偏差算出手段）
１３３、１４３、１５３、１９１〜１９４ 位置制御器（位置制御手段）
１６１〜１６４ 光学式エンコーダ（位置検出手段）
１８４ 制御偏差情報セレクタ（切り替え手段）

Claims (7)

1. 連続して配置される複数のコイルユニットと、
   前記複数のコイルユニットに亘って移動する複数の台車の位置を検出する複数の位置検出手段と、
   検出された台車の位置と目標位置との差である偏差情報を演算する複数の偏差算出手段と、
   前記偏差情報に基づき電流制御信号を演算する複数の位置制御手段と、
   前記電流制御信号に基づき前記複数のコイルユニットに駆動電流を供給する複数の電流制御手段と、
   前記偏差情報が送信される前記位置制御手段を切り替え、または、前記電流制御信号が送信される前記電流制御手段を切り替える切り替え手段と
   を有するリニアモータ制御装置。
2. 前記電流制御手段は、前記台車が前記複数のコイルユニットに亘って移動する間、同一の偏差算出手段によって演算された偏差情報に基づいて、前記台車が位置しているコイルユニットに供給する駆動電流を制御する、請求項１に記載のリニアモータ制御装置。
3. 前記複数のコイルユニットへ進入する台車に対して、前記複数の偏差算出手段のうち前記偏差情報を演算していない偏差算出手段を割り当てる割当手段を有する、請求項１または２に記載のリニアモータ制御装置。
4. 前記位置検出手段が検出した台車の位置を、前記台車に割り当てられている偏差算出手段へ送信する選択手段を有する、請求項３に記載のリニアモータ制御装置。
5. 連続して配置される複数のコイルユニットと、
   前記複数のコイルユニットに亘って移動する複数の台車の位置を検出する複数の位置検出手段と、
   検出された台車の位置と目標位置との差である偏差情報を演算する複数の偏差算出手段と、
   前記偏差情報に基づき電流制御信号を演算する複数の位置制御手段と、
   前記電流制御信号に基づき前記複数のコイルユニットに駆動電流を供給する複数の電流制御手段と、
   前記偏差情報が送信される前記位置制御手段を切り替え、または、前記電流制御信号が送信される前記電流制御手段を切り替える切り替え手段と、
   前記偏差算出手段が用いる前記目標位置を送信することにより、台車の運行を制御する運行制御手段と、
   を有するリニアモータ制御システム。
6. 複数のコイルユニットに亘って移動する複数の台車の位置を検出するステップと、
   検出された台車の位置と目標位置との差である偏差情報を位置制御手段によって演算するステップと、
   前記偏差情報に基づき電流制御信号を位置制御手段によって演算するステップと、
   前記電流制御信号に基づき前記複数のコイルユニットに駆動電流を電流制御手段から供給するステップと、
   前記偏差情報が送信される前記位置制御手段を切り替え、または、前記電流制御信号が送信される前記電流制御手段を切り替えるステップと、
   を有する、リニアモータ制御方法。
7. 請求項６に記載のリニアモータ制御方法によって制御される台車を用いた物品の製造方法であって、
   前記台車に載置されている物品に対して所定の工程を行い、物品を製造するステップを有する物品の製造方法。

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