JP2597169B2 - リニアモータ駆動の移動体の速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、移動体側にリニアモーター用二次導体を設
け、走行経路側にリニアモーターの一次側本体を配設し
たシステムに於ける前記移動体の速度制御方法に関する
ものである。

（従来の技術） 上記のようなリニアモーター駆動の移動体の速度制御
は、移動体の現在速度に基づいて前記リニアモーターの
一次側本体に対する給電条件（電圧、電流、周波数等）
を制御することによって行われるが、リニアモーターの
一次側本体が走行経路側にあるため、前記移動体の現在
速度を検出する手段も走行経路側に配設するのが一般的
である。

しかして、移動体の現在速度を走行経路側から検出す
る一般的に手段としては、前記移動体に接して回転する
回転体にパルスエンコーダーを連動させ、このパルスエ
ンコーダーの出力パルス周期または単位時間当たりのパ
ルス数から移動体の速度を演算するパルスエンコーダー
方式と、前記移動体に走行方向等間隔おきに配設された
被検出部を走行経路側の近接スイッチで検出することに
より得られるパルス信号の周期又は単位時間当たりのパ
ルス数から移動体の速度を演算する近接スイッチ方式と
が知られており、従来は、このパルスエンコーダー方式
と近接スイッチ方式の何れかを採用して移動体の現在速
度を走行経路側から検出し、この検出結果に基づいて走
行経路側のリニアモーターの一次側本体を制御してい
た。

（発明が解決しようとする課題） 前記パルスエンコーダー方式によれば、仮に前記移動
体に接して回転する回転体にパルスエンコーダーを直結
連動させた場合でも、例えば、移動体の移動量１ミリメ
ートル当たり１パルス、またはそれ以上とすることがで
きるように、パルスエンコーダーから得られる移動体の
単位移動量当たりのパルス数を非常に多くすることが極
めて容易であるから、移動体の移動速度を極めて高精度
に検出することができ、高精度の速度制御が可能になる
が、その反面、移動体と前記回転体とが接し始めから暫
くの間は両者間に滑りを伴うので、移動体の移動速度と
回転体の周速度とが完全に一致しない。従ってこのパル
スエンコーダー方式を採用するときは、前記パルスエン
コーダーの出力パルスを最初から利用するのではなく、
回転体が移動体と接し始める位置よりも一定距離だけ進
んだ基準位置を設定し、この基準位置まで移動体が進ん
だ後の前記パルスエンコーダーの出力パルスを利用して
速度を演算する必要があった。

しかしながら、前記基準位置が一定不変であるため、
前記回転体に対する移動体の突入速度や回転体と移動体
との間の当接面の表面状態などの変化によって、移動体
と回転体との間に滑りを伴う距離が変化した場合、特に
移動体が予想速度よりも高速で前記回転体位置に突入し
た場合には、移動体の移動速度とパルスエンコーダーの
出力パルス周期とが一致していない状況で速度演算を行
うことになり、検出される移動体の速度と実際の速度と
の間の誤差が大きくなって速度制御の精度が低下すると
いう問題点があった。

一方、近接スイッチ方式は、近接スイッチそのものの
検出精度（分解能）が高くとも、移動体側に正確に等間
隔おきに被検出部を並設する必要があり、現実に１ミリ
メートル〜数ミリメートルの間隔を正確に維持させて一
定巾の被検出部を移動体側に並設することは、コスト面
から考えても実用上無理であるため、先に説明したパル
スエンコーダー方式と比較すると、実用上は、近接スイ
ッチから得られる移動体の単位移動量当たりのパルス数
は大幅に少なくなり、高精度の速度制御に利用するには
無理がある。

特に、後述する本発明の実施例に示すように、移動体
側のリニアモーターに採用されるセグメントタイプの二
次導体において、その表面に等間隔おきに露出している
磁性材部分を近接スイッチの検出対象である前記被検出
部として利用するような場合には、前記のように特別な
被検出部を並設する必要がなく、安価に実施することが
できるが、その被検出部（二次導体上の露出磁性材部
分）の間隔が非常に荒いので、この近接スイッチ方式の
速度検出のみでは高精度の速度制御を期待するのは到底
無理である。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記のような従来の問題点を解決するため
に、前記移動体と走行経路側に、前記移動体の前端から
走行方向に沿って等間隔おきに並設された被検出部を検
出する近接スイッチと、前記移動体に接して回転する回
転体及びこれに連動するパルスエンコーダーとを配設
し、前記近接スイッチの検出パルスに基づいて演算され
る速度Ａと前記パルスエンコーダーの出力パルスに基づ
いて演算される速度Ｂとを比較し、両速度A,Bの差が一
定値以下となった以後は、前記速度Ｂに基づいて前記リ
ニアモーターの一次側本体を制御することを特徴とする
リニアモーター駆動の移動体に於ける速度制御方法を提
案するものである。

尚、前記速度Ｂに基づく速度制御を開始するまで、前
記速度Ａに基づいて前記リニアモーターの一次側本体を
制御することも出来るし、前記近接スイッチの検出パル
スの幅又は周期が一定しきい値よりも小さくないとき、
即ち移動体の速度が、前記回転体と移動体との間に滑り
が生じる恐れのない低速であるとき、前記速度Ａの演算
を行わずに前記速度Ｂの演算のみを行い、当該速度Ｂに
基づいて前記リニアモーターの一次側本体を制御するこ
とも可能である。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づいて説
明する。

第１図及び第２図に於いて、（１）はパレット形の搬
送用移動体であって、当該搬送用移動体（１）の走行経
路側には、搬送用移動体（１）の左右両側辺を支持する
支持用水平軸ホィール（２）と、搬送用移動体（１）の
左右両側面に近接する案内用垂直軸ローラー（３）とが
適当間隔おきに配設されている。又、前記搬送用移動体
（１）の左右両側には、リニアモーター用二次導体
（４）が全長にわたって付設されており、走行経路側に
は、前記案内用垂直軸ローラー（３）間でリニアモータ
ー用一次側本体（５）が適当間隔おきに配設されてい
る。

前記二次導体（４）は、第３図及び第４図に示すよう
に鉄等の厚手の帯板状磁性材（６）の表面側に上下巾方
向に長い突条部（７）を二次導体長さ方向に等間隔おき
に一体形成し、この各突条部（７）の表面が面一に露出
するように前記帯板状磁性材（６）の表面側にアルミニ
ウム等の非磁性電導材（８）を被覆して成るセグメント
タイプのものである。尚、前記帯板状磁性材（６）の全
巾にわたって前記突条部（７）を形成し、この帯板状磁
性材（６）の全体を、前記突条部（７）の表面が面一に
露出するようにアルミニウム等の非磁性導電材（８）内
にインサートすることも出来る。

前記搬送用移動体（１）の走行経路中には、第１図に
示すように当該移動体の停止位置（９）が設定され、少
なくともこの停止位置（９）に前記リニアモーター用一
次側本体（５）が配設されており、この停止位置（９）
の入口に、第１図及び第４図に示すように前記搬送用移
動体（１）の片側の二次導体（４）の表面に対向する近
接スイッチ（10）と、この近接スイッチ（10）よりも下
手側で前記搬送用移動体（１）の底面に当接して回転す
る回転体（11）とが配設され、当該回転体（11）にはパ
ルスエンコーダー（12）が連動連結されている。尚、前
記回転体（11）は、前記搬送用移動体（１）の底面より
若干上方の位置と下方の位置との間で上下移動可能に支
持されると共に、スプリングによって上向きに付勢され
ている。

前記近接スイッチ（10）は、前記二次導体（４）に於
ける非磁性電導材（８）の表面に対向するときはオフ状
態で、磁性材（６）から成る突条部（７）の表面に対向
するときのみオン状態となるように、二次導体（４）と
の間の間隙が設定されている。換言すれば、前記二次導
体（４）の磁性材（６）から成る突条部（７）が近接ス
イッチ（10）の検出対象である被検出部、即ち搬送用移
動体（１）の前端から走行方向に沿って等間隔おきに並
設された被検出部、を兼用している。

上記の搬送装置に於いて、全てのリニアモーター用一
次側本体（５）に通電するか、又は搬送用移動体（１）
が通過するときだけ通電することにより、従来周知のよ
うに当該一次側本体（５）と搬送用移動体（１）側の二
次導体（４）との間の磁気作用により当該搬送用移動体
（１）に推力が与えられ、当該搬送用移動体（１）が前
記ホィール（２）及びローラー（３）によって規制され
る走行経路上を走行することになり、当該搬送用移動体
（１）上に載置される被搬送物を搬送することが出来
る。このとき、前記二次導体（４）がセグメントタイプ
のものであるため、磁性板の表面全体を非磁性電導材で
被覆した通常タイプのものと比較してリニアモーター特
性が向上し、効率良く搬送用移動体（１）を推進させる
ことが出来る。

然して前記搬送用移動体（１）を停止位置（９）で停
止させるように、当該停止位置（９）にあるリニアモー
ター用一次側本体（５）を使用して速度制御するのであ
るが、この速度制御には、第４図に示すように近接スイ
ッチ（10）の検出パルス（10a）と前記パルスエンコー
ダー（12）の出力パルス（12a）とに基づいて搬送用移
動体（１）の現在速度を演算すると共に、演算された現
在速度と予め設定された減速プログラムとに従って減速
指令（13a）を出力する速度制御用マイクロコンピュー
ター（13）と、前記減速指令（13a）に従って、前記停
止位置（９）にあるリニアモーターの一次側本体（５）
に対する給電を制御するモーターコントローラー（14）
とが使用される。

次に上記の速度制御方法を第５図及び第６図に基づい
て説明する。

前記搬送用移動体（１）が停止位置（９）の入口を通
過するとき、当該搬送用移動体（１）に於けるリニアモ
ーター用二次導体（４）の、磁性材（６）から成る突条
部（７）の表面が近接スイッチ（10）の直前を通過する
ときのみ、当該近接スイッチ（10）がオン動作するた
め、第５図に示すように当該近接スイッチ（10）から搬
送用移動体（１）の走行速度に比例した時間間隔で検出
パルス（10a）が出力される。一方、前記パルスエンコ
ーダー（12）に連動する回転体（11）は、前記近接スイ
ッチ（10）が搬送用移動体（１）の二次導体（４）に対
向する時期よりも若干遅れて当該搬送用移動体（１）の
底面に当接し、当該搬送用移動体（１）の移動に伴って
回転するので、この回転体（11）に連動するパルスエン
コーダー（12）から出力パルス（12a）が生じる。しか
しながら、回転体（11）が搬送用移動体（１）に接した
直後は両者間に滑りがあるため、回転体（11）の周速度
は搬送用移動体（１）の走行速度よりも遅れており、搬
送用移動体（１）が進むにつれて回転体（11）の周速度
が徐々に搬送用移動体（１）の走行速度に追いつき、或
る時期T₀より両者間の滑りがなくなって搬送用移動体
（１）の走行速度と回転体（11）の周速度とが一致する
ことになる。即ち、前記時期T₀より以前の回転体（11）
の回転不安定期では、パルスエンコーダー（12）からの
出力パルス（12a）の時間間隔は搬送用移動体（１）の
走行速度と比例しないが、前記時期T₀より以降の回転体
（11）の安定期では、前記出力パルス（12a）の時間間
隔は搬送用移動体（１）の走行速度と比例することにな
る。この場合の出力パルス（12a）の単位時間当たりの
パルス数は、前記近接スイッチ（10）からの検出パルス
（10a）の単位時間当たりのパルス数よりも桁違いに多
いことは勿論である。

第６図のフローチャートに示すように、近接スイッチ
（10）から検出パルス（10a）が出力されると、そのパ
ルス幅の時間t₀が計測され、予め設定された時間t₁、即
ち搬送用移動体（１）の回転体（11）に対する突入速度
で、回転体（11）と搬送用移動体（１）との間に滑りを
生ぜしめないであろうと考えられる低速度時の検出パル
ス（10a）のパルス幅の時間t₁、と実際のパルス幅の時
間t₀とが比較され、t₀≧t₁でない場合、即ち搬送用移動
体（１）の速度が回転体（11）と搬送用移動体（１）と
の間に滑りを生ぜしめないであろうと考えられる速度よ
りも高速である場合のみ、前記近接スイッチ（10）の検
出パルス（10a）に基づいて、例えば当該検出パルス（1
0a）のパルス幅の時間t₀と突条部（７）の幅の長さとか
ら、搬送用移動体（１）の現在速度Ａが演算される。そ
して近接スイッチ（10）の検出パルス（10a）の計数に
よって求められる搬送用移動体（１）の各速度制御位置
での現在速度Ａと設定速度との差をゼロとするように、
停止位置（９）にあるリニアモーターの一次側本体
（５）に対する給電を制御し、搬送用移動体（１）の走
行速度を減速させる。

一方、搬送用移動体（１）の走行によって前記のよう
にパルスエンコーダー（12）から出力パルス（12a）が
生じるようになると、当該出力パルス（12a）に基づい
て、例えば単位時間当たりの出力パルス（12a）の計数
値から、搬送用移動体（１）の現在速度Ｂが演算され
る。そしてこの現在速度Ｂが演算されると、同時に前記
のように近接スイッチ（10）の検出パルス（10a）に基
づいて演算されている現在速度Ａと前記現在速度Ｂとの
絶対値の差が演算されると共に、その差が予め設定され
たしきい値Ｃと比較される。ここで前記しきい値Ｃは、
そのときに前記のように近接スイッチ（10）の検出パル
ス（10a）に基づいて演算されている現在速度Ａの数％
の値に設定されており、両速度A,Bの絶対値の差がしき
い値Ｃよりも小さくなったとき、即ち両演算速度A,Bに
実質的な差がなくなったとき、換言すれば第５図に示す
不安定期から安定期に切り換わる時期T₀に至ったとき、
現在速度Ａに基づいて行っていた搬送用移動体（１）の
速度制御を現在速度Ｂに基づく速度制御に切り換える。
このとき、速度制御のための搬送用移動体（１）の位置
検出は、前記と同様に近接スイッチ（10）の検出パルス
（10a）の計数によって行われている。

更に搬送用移動体（１）が走行して、近接スイッチ
（10）の検出パルス（10a）の計数値が予め設定された
設定値Ｎとなったとき、パルスエンコーダー（12）の出
力パルス（12a）の計数値をゼロリセットし、新たに出
力パルス（12a）を計数開始する。そして以後の速度制
御に於ける搬送用移動体（１）の位置検出は、前記パル
スエンコーダー（12）の出力パルス（12a）の計数値に
基づいて行う。尚、前記制定値Ｎが得られるときの搬送
用移動体（１）の位置は、パルスエンコーダー（12）の
出力パルス（12a）が不安定期から安定期に切り換わる
時期T₀に相当する位置よりも下手側で、如何なる状況下
でも必ず前記時期T₀を経過した後に検出パルス（10a）
の計数値が設定値Ｎとなるように、設定値Ｎが設定され
ている。

前記のように最終的には搬送用移動体（１）の速度制
御は、パルスエンコーダー（12）の出力パルス（12a）
から演算される現在速度Ｂと、同パルス（12a）の計数
によって検出される搬送用移動体（１）の位置とに基づ
いて行われ、第５図に示すように所定の減速経過線VCを
描いて搬送用移動体（１）が減速するように、停止位置
（９）にあるリニアモーター用一次側本体（５）の給電
が制御され、そして前記パルスエンコーダー（12）の出
力パルス（12a）の計数値が予め設定された設定値Pnと
なったとき、搬送用移動体（１）が停止するように、停
止位置（９）にあるリニアモーター用一次側本体（５）
に対する給電が断たれる。この結果、搬送用移動体
（１）が第１図に仮想線で示すように停止位置（９）に
停止することになるが、このとき搬送用移動体（１）を
支持している適当個数のホィール（２）を制動手段（1
5）で制動するように構成することも出来る。

尚、第６図のフローチャートに示すように、近接スイ
ッチ（10）からの検出パルス（10a）のパルス幅の時間t
₀と予め設定された時間t₁との比較の結果、t₀≧t₁であ
った場合、即ち搬送用移動体（１）の速度が回転体（1
1）と搬送用移動体（１）との間に滑りを生ぜしめない
であろうと考えられる速度と同一か又はそれよりも低速
であった場合には、近接スイッチ（10）の検出パルス
（10a）に基づく現在速度Ａの演算と、この現在速度Ａ
を使用した速度制御は行わずに、パルスエンコーダー
（12）から出力パルス（12a）が生じるのを待って、当
該出力パルス（12a）に基づく現在速度Ｂの演算と、こ
の現在速度Ｂを使用する速度制御とを行うことになる。

又、第５図に減速経過線VC′で示すように、近接スイ
ッチ（10）の検出パルス（10a）に基づいて演算された
現在速度Ａとパルスエンコーダー（12）の出力パルス
（12a）に基づいて演算された現在速度Ｂとの間に問題
となる程の差がなくなる時期T₀までは速度制御を一切行
わず、当該時期T₀以後のみ、パルスエンコーダー（12）
の出力パルス（12a）に基づいて演算された現在速度Ｂ
に基づく速度制御を行っても良い。

（発明の作用及び効果） 以上のように本発明によるリニアモーター駆動の移動
体の速度制御方法は、単にパルスエンコーダー方式によ
る速度検出手段と近接スイッチ方式による速度検出手段
とを設けておき、その両方式を状況に応じて使い分ける
点を要旨とするものではなく、パルスエンコーダー方式
における問題点である移動体とパルスエンコーダー駆動
用回転体との間の滑りが無くなるかまたは許容範囲内ま
で低下して、パルスエンコーダー方式による本来の高精
度の速度検出ができる状況に達する時期を近接スイッチ
方式を併用して検出する点を要旨とするものである。

係る本発明のリニアモーター駆動の移動体の速度制御
方法によれば、移動体が如何なる速度で進入してきて
も、当該移動体とパルスエンコーダー駆動用回転体との
間の滑りが無くなるかまたは許容範囲内まで低下したこ
とを、移動体側の等間隔おきの被検出部（実施例では二
次導体の突条部（７）が兼用）を検出する近接スイッチ
の検出パルスに基づいて演算される速度Ａと前記パルス
エンコーダーの出力パルスに基づいて演算される速度Ｂ
との差が一定値以下となったことにより正確に検出する
ことができ、このように両速度A,Bの差が一定値以下と
なった以後、前記パルスエンコーダーの出力パルスに基
づいて演算される速度Ｂに基づいて前記リニアモーター
の一次側本体を制御して、前記搬送用移動体の速度制御
を行うのであるから、本来のパルスエンコーダー方式に
よる速度検出の特徴を活かして、演算される速度と実際
の速度との間の誤差を極めて小さくし、速度制御を極め
て高精度に行うことができる。

しかも従来のパルスエンコーダー方式のように、移動
体とパルスエンコーダー駆動用回転体との間の滑りが無
くなるであろう基準位置、即ち速度演算開始位置、を予
測して設定する必要はなく、勿論、前記回転体に対する
移動体の突入速度や回転体と移動体との間の当接面の表
面状態などの変化によって、移動体と回転体との間に滑
りを伴う距離が変化しても、全く支障なく所期通りの正
確な現在速度の演算を行うことができる。

また、本発明において利用されている近接スイッチ方
式の速度検出は、パルスエンコーダー方式により速度検
出を開始するまでであって、実際の速度制御には利用さ
れていないのであるから、本発明における近接スイッチ
の被検出部は、極小ピッチで特別な被検出部材を並設し
て構成するような必要は全くなく、実施例で説明したよ
うに、移動体側のリニアモーターにセグメントタイプの
二次導体が採用されているときは、当該二次導体の表面
に等間隔おきに露出している磁性材部分を近接スイッチ
の被検出部として活用することにより、大幅なコストダ
ウンを図ることが可能である。

尚、実施例のように、前記パルスエンコーダーの出力
パルスから演算される速度Ｂに基づく速度制御を開始す
るまで、前記近接スイッチの検出パルスから演算される
速度Ａに基づいて前記リニアモーターの一次側本体を制
御することにより、全体の速度制御経路長さを長くし、
無理のない円滑な速度制御が可能となる。

又、実施例に示したように、前記近接スイッチの検出
パルスの幅又は周期が一定しきい値よりも小さくないと
き、即ち、移動体の進入速度が十分に低くて、パルスエ
ンコーダー駆動用回転体と移動体との間に当初から滑り
が生じないであろうことが予想される場合、前記速度Ａ
の演算を行わずに前記速度Ｂの演算のみを行い、当該速
度Ｂに基づいて前記リニアモーターの一次側本体を制御
するようにすれば、移動体の進入速度が一定速度以下で
あるときには無駄な速度演算作用を省いて自動的に速度
制御開始時期を早め、しかも速度制御の当初から正確に
演算された現在速度に基づいて高精度の速度制御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は平面図、第２図は正面図、第３図は搬送用移動
体の斜視図、第４図は要部の拡大縦断正面図と制御系を
示すブロック線図、第５図は近接スイッチの検出パル
ス、パルスエンコーダーの出力パルス、及び減速経過線
を示す図、第６図は制御手順を説明するフローチャート
である。 （１）……搬送用移動体、（４）……リニアモーター用
二次導体、（５）……リニアモーター用一次側本体、
（６）……帯板状磁性材、（７）……突条部（近接スイ
ッチに対する被検出部）、（８）……非磁性電導材、
（９）……停止位置、（10）……近接スイッチ、（10
a）……近接スイッチの検出パルス、（11）……パルス
エンコーダー駆動用回転体、（12）……パルスエンコー
ダー、（12a）……パルスエンコーダーの出力パルス、
（13）……速度制御用マイクロコンピューター、（14）
……モーターコントローラー。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体側にリニアモーター用二次導体を設
   け、走行経路側にリニアモーターの一次側本体を配設し
   たシステムに於いて、前記走行経路側に、前記移動体の
   前端から走行方向に沿って等間隔おきに並設された被検
   出部を検出する近接スイッチと、前記移動体に接して回
   転する回転体及びこれに連動するパルスエンコーダーと
   を配設し、前記近接スイッチの検出パルスに基づいて演
   算される速度Ａと前記パルスエンコーダーの出力パルス
   に基づいて演算される速度Ｂとを比較し、両速度A,Bの
   差が一定値以下となった以後は、前記速度Ｂに基づいて
   前記リニアモーターの一次側本体を制御することを特徴
   とするリニアモーター駆動の移動体の速度制御方法。
2. 【請求項２】前記速度Ｂに基づく速度制御を開始するま
   で、前記速度Ａに基づいて前記リニアモーターの一次側
   本体を制御することを特徴とする特許請求の範囲第項
   に記載のリニアモーター駆動の移動体の速度制御方法。
3. 【請求項３】前記近接スイッチの検出パルスの幅又は周
   期が一定しきい値よりも小さくないとき、前記速度Ａの
   演算を行わずに前記速度Ｂの演算のみを行い、当該速度
   Ｂに基づいて前記リニアモーターの一次側本体を制御す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第項に記載のリニ
   アモーター駆動の移動体の速度制御方法。