JP7445878B2 - リニアモータシステム - Google Patents

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Description

本発明は、ムービングマグネット型のリニアモータシステムに関する。
従来、コイルに対して永久磁石を移動させるムービングマグネット型のリニアモータシステムが知られている。
たとえば、特許文献１には、連続して配置される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エンコーダと、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制御偏差算出器と、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器とを備えるリニアモータ制御システムが開示されている。制御偏差算出器は、偏差情報を制御偏差情報セレクタに送信し、制御偏差情報セレクタは、位置制御器を選択し、選択した位置制御器に偏差情報を送信する。
特開２０１５－２０８０８３号公報
しかしながら、特許文献１のリニアモータ制御システムでは、制御偏差算出器が偏差情報を送信してから、位置制御器が当該偏差情報を受信するまでの通信遅れが発生するため、各位置制御器における偏差情報を揃えることが困難であり、位置制御の精度が低下する。
そこで、本発明は、位置制御の精度の低下を抑制できるリニアモータシステムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係るリニアモータシステムは、列状に配列される複数のコイルを有する固定子と、前記複数のコイルと対向して配置される永久磁石を有する可動子と、前記複数のコイルのうちの１以上のコイルであって、前記配列方向における前記１以上のコイルのそれぞれの両端部に亘る領域が、前記永久磁石と対向する１以上のコイルを、給電の対象となる１以上の給電対象コイルとして選択し、前記永久磁石の移動に応じて前記１以上の給電対象コイルの切り替えを行う切替部と、前記複数のコイルに対応して設けられる複数の制御部とを備え、前記複数の制御部のそれぞれは、前記可動子の指令位置から前記可動子の実位置を減算することによって前記指令位置と前記実位置との差分である位置偏差を算出する位置偏差算出部と、前記位置偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいて前記１以上の給電対象コイルに給電を行う電流制御部とを有し、前記複数の制御部のうちの前記１以上の給電対象コイルに対応する制御部を、１以上の給電対象制御部とすると、前記切り替えの直前の前記１以上の給電対象制御部は、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる１以上の制御部に対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信し、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、時間ｔ＝ｔ０のときに受信し、時間ｔ＝ｔ０における前記指令位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記指令位置との差分を差分Ａとし、時間ｔ＝ｔ０における前記実位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記実位置との差分を差分Ｂとしたとき、時間ｔ＝ｔ０における前記位置偏差Δθ（ｔ０）を、Δθ（ｔ０）＝Δθ（ｔ０－ｔｄ）＋Ａ－Ｂによって算出し、前記１以上の給電対象制御部となったときに、前記位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、前記１以上の給電対象コイルに給電を行う。
本開示の一態様に係るリニアモータシステムによれば、位置制御の精度の低下を抑制できる。
図１Ａは、実施の形態１に係るリニアモータシステムの構成を示す図であり、交差方向から見た図である。 図１Ｂは、図１Ａのリニアモータシステムの構成を示す図であり、交差方向に直交しかつ配列方向に直交する方向から見た図である。 図２は、図１Ａのリニアモータシステムの機能構成を示すブロック図である。 図３は、図１Ａのリニアモータシステムの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄ以前の状態を示す図である。 図４は、図１Ａのリニアモータシステムの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄの状態を示す図である。 図５は、図１Ａのリニアモータシステムの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０の状態を示す図である。 図６は、図１Ａのリニアモータシステムの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０の状態を示す図である。 図７は、図１Ａのリニアモータシステムにおいて、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に、新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプの動作の一例を示すフロー図である。 図８は、時間と可動子の位置との関係を示すグラフである。 図９は、実施の形態２に係るリニアモータシステムの機能構成を示すブロック図である。 図１０は、図９のリニアモータシステムの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄの状態を示す図である。 図１１は、図９のリニアモータシステムの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０の状態を示す図である。
（本開示の一態様を得るに至った経緯）
上述したように、特許文献１に開示されたリニアモータシステムでは、位置制御の精度が低下してしまう。
このため、発明者は、位置制御の精度の低下を抑制すべく鋭意検討、実験を行った。そして、発明者は、位置偏差を受信した制御部が、当該位置偏差に対して補正計算を行うことによって、送信元の制御部と送信先の制御部とで位置偏差を合わせることができ、位置制御の精度の低下を抑制できる知見を得た。
発明者は、この知見に基づき、さらに、鋭意検討、実験を行い、下記本開示の一態様に係るリニアモータシステムに想到した。
本開示の一態様に係るリニアモータシステムは、列状に配列される複数のコイルを有する固定子と、前記複数のコイルと対向して配置される永久磁石を有する可動子と、前記複数のコイルのうちの１以上のコイルであって、前記配列方向における前記１以上のコイルのそれぞれの両端部に亘る領域が、前記永久磁石と対向する１以上のコイルを、給電の対象となる１以上の給電対象コイルとして選択し、前記永久磁石の移動に応じて前記１以上の給電対象コイルの切り替えを行う切替部と、前記複数のコイルに対応して設けられる複数の制御部とを備え、前記複数の制御部のそれぞれは、前記可動子の指令位置から前記可動子の実位置を減算することによって前記指令位置と前記実位置との差分である位置偏差を算出する位置偏差算出部と、前記位置偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいて前記１以上の給電対象コイルに給電を行う電流制御部とを有し、前記複数の制御部のうちの前記１以上の給電対象コイルに対応する制御部を、１以上の給電対象制御部とすると、前記切り替えの直前の前記１以上の給電対象制御部は、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる１以上の制御部に対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信し、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、時間ｔ＝ｔ０のときに受信し、時間ｔ＝ｔ０における前記指令位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記指令位置との差分を差分Ａとし、時間ｔ＝ｔ０における前記実位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記実位置との差分を差分Ｂとしたとき、時間ｔ＝ｔ０における前記位置偏差Δθ（ｔ０）を、Δθ（ｔ０）＝Δθ（ｔ０－ｔｄ）＋Ａ－Ｂによって算出し、前記１以上の給電対象制御部となったときに、前記位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、前記１以上の給電対象コイルに給電を行う。
上記構成のリニアモータシステムによると、１以上の給電対象コイルの切り替えの直前の１以上の給電対象制御部は、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象制御部となる１以上の制御部に対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信する。当該１以上の制御部は、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、時間ｔ＝ｔ０のときに受信し、時間ｔ＝ｔ０における指令位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける指令位置との差分を差分Ａとし、時間ｔ＝ｔ０における実位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける実位置との差分を差分Ｂとしたとき、時間ｔ＝ｔ０における位置偏差Δθ（ｔ０）を、Δθ（ｔ０）＝Δθ（ｔ０－ｔｄ）＋Ａ－Ｂによって算出する。また、当該１以上の制御部は、１以上の給電対象制御部となったときに、位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、１以上の給電対象コイルに給電を行う。したがって、当該切り替えの直前の１以上の給電対象制御部が位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信してから、当該１以上の制御部が位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を受信するまでの遅延時間が発生したとしても、当該１以上の制御部は、位置偏差Δθ（ｔ０）を算出できる。これによって、当該切り替えの直前の１以上の給電対象制御部が有する位置偏差と、当該１以上の制御部が有する位置偏差とを揃えることができ、位置制御の精度の低下を抑制できる。
また、前記複数の制御部に前記指令位置を送信する上位制御部をさらに備え、前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）は、前記上位制御部を介して、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部に送信されてもよい。
また、前記上位制御部からの位置指令の高周波成分を減衰させるフィルタをさらに備えてもよい。
また、前記複数のコイルおよび前記複数の制御部に対応して設けられる複数の変位検出部をさらに備え、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、前記複数の変位検出部のうちの対応する変位検出部の検出結果に基づいて、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記可動子の変位と時間ｔ＝ｔ０における前記可動子の変位との差分を算出し、当該差分を前記差分Ｂとして用いてもよい。
また、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、時間ｔ＝ｔ０のときに、前記１以上の給電対象制御部となってもよい。
また、前記複数のコイルのそれぞれの前記配列方向の両端部に配置される複数の位置検出部をさらに備え、前記切替部は、前記複数のコイルのそれぞれについて、前記配列方向における前記永久磁石の進行方向の前方側の前記位置検出部が前記永久磁石の前端部を検出した場合、当該位置検出部が配置されているコイルを前記給電対象コイルとして選択し、前記配列方向における前記永久磁石の進行方向の後方側の前記位置検出部が前記永久磁石の後端部を検出した場合、当該位置検出部が配置されているコイルを前記給電対象コイルとして選択しなくてもよい。
以下、本開示の一態様に係るリニアモータシステムの具体例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
また、以下の実施の形態の説明に用いられる図面においては座標系が示される場合がある。座標系におけるＸ軸方向は、複数のコイルが配列されている配列方向である。また、座標系におけるＹ軸方向は、Ｘ軸方向に直交する方向であり、当該配列方向と直交する交差方向である。また、座標系におけるＺ軸方向は、Ｘ軸方向に直交しかつＹ軸方向に直交する方向である。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係るリニアモータシステム１０について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、実施の形態１に係るリニアモータシステム１０の構成を示す図であり、交差方向から見た図である。図１Ｂは、図１Ａのリニアモータシステム１０の構成を示す図であり、交差方向に直交しかつ配列方向に直交する方向から見た図である。なお、図１Ａでは、図面が煩雑になることを避けるため、荷台２６等の図示を省略する。図１Ａおよび図１Ｂを参照して、実施の形態１に係るリニアモータシステム１０の構成について説明する。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、リニアモータシステム１０は、リニアモータ１２と、制御装置１４と、位置検出装置１５と、スケール検出装置１７とを備える。
リニアモータ１２は、固定子１６と、固定子１６に対して移動可能な可動子１８とを有する。リニアモータ１２は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊ（後述）に対して、永久磁石２４（後述）が移動するムービングマグネット型のリニアモータである。
固定子１６は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊを有する。このように、固定子１６は、複数（この実施の形態では、１０個）のコイルを有する。なお、固定子１６は、１１個以上のコイルを有していてもよいし、９個以下のコイルを有していてもよい。
第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊは、列状に配列されており、基台（図示せず）に固定されている。なお、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊは、直線状に配列されているが、曲線状に配列されていてもよい。また、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊは、一定の間隔で配置されているが、一定の間隔で配置されていなくてもよい。図１Ａに示すように、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれは、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊが配列されている配列方向（Ｘ軸方向）と直交する交差方向（Ｙ軸方向）周りに巻回されており、交差方向に開口するように配置されている。
可動子１８は、永久磁石２４と、永久磁石２４に取り付けられる荷台２６とを有する。
永久磁石２４は、交差方向において、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊと対向して配置されている。具体的には、永久磁石２４は、交差方向において、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの一部のコイルと対向して配置される。永久磁石２４は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊに沿って配列方向に移動可能である（図１Ｂの矢印Ａ参照）。永久磁石２４は、配列方向に並んで形成される磁極（図示せず）を有している。たとえば、永久磁石２４は、複数のＮ極と複数のＳ極とを有しており、Ｎ極とＳ極とが配列方向に交互に設けられている。永久磁石２４は、交差方向から見たとき、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの隣り合う３個のコイルの全部と重なるような大きさに形成されている。図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、永久磁石２４は、交差方向から見たとき、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの隣り合う第２コイル２０ｂ、第３コイル２０ｃ、および第４コイル２０ｄの全部と重なるように配置されている。言い換えると、図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、交差方向から見たときの配列方向における第２コイル２０ｂ、第３コイル２０ｃ、および第４コイル２０ｄのそれぞれの両端部に亘る領域（図１Ａの矢印Ｂおよびドット部分の領域参照）は、永久磁石２４と対向しており、交差方向から見たとき、永久磁石２４と重なっている。なお、永久磁石２４の大きさは、これに限定されず、たとえば、交差方向から見たとき、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの隣り合う２個のコイルの全部と重なる大きさに形成されていてもよいし、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの隣り合う４個以上のコイルの全部と重なる大きさに形成されていてもよい。また、永久磁石２４は、交差方向に第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊを挟むように略Ｕ字状に形成されていてもよい。また、永久磁石２４は、配列方向に直交しかつ交差方向に直交する方向（Ｚ軸方向）に第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊを挟むように略Ｕ字状に形成されていてもよい。
制御装置１４は、リニアモータ１２を制御する装置である。制御装置１４は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの給電の対象となるコイルである１以上の給電対象コイルに給電を行うことによって、固定子１６に対して可動子１８を移動させ、可動子１８を所望の位置まで移動させる。制御装置１４は、コントローラ２８と、コントローラ２８および第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊに接続される第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊとを有する。このように、制御装置１４は、複数（この実施の形態では、１０個）のアンプを有する。この実施の形態では、コントローラ２８が、上位制御部に相当し、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊが、複数の制御部に相当する。
コントローラ２８は、位置検出装置１５からの情報に基づいて永久磁石２４の位置を認識し、永久磁石２４の位置に応じて、１以上の給電対象コイルを選択する。コントローラ２８は、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊと通信可能であり、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに対して、位置指令を送信する。図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、第２コイル２０ｂ、第３コイル２０ｃ、および第４コイル２０ｄのそれぞれが、給電対象コイルとなる。
第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊは、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊに対応して設けられている。具体的には、第１アンプ３０ａは、第１コイル２０ａに対応して設けられており、第２アンプ３０ｂは、第２コイル２０ｂに対応して設けられている。第３～第１０アンプ３０ｃ～３０ｊについても同様である。第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊのうちの１以上の給電対象コイルに対応するアンプである１以上の給電対象アンプのそれぞれは、可動子１８の指令位置と可動子１８の実位置との差分である位置偏差を用いて、対応する給電対象コイルに給電を行う。図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、第２アンプ３０ｂ、第３アンプ３０ｃ、および第４アンプ３０ｄのそれぞれが、給電対象アンプとなる。図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、第２アンプ３０ｂが位置偏差を用いて第２コイル２０ｂに給電を行い、第３アンプ３０ｃが位置偏差を用いて第３コイル２０ｃに給電を行い、第４アンプ３０ｄが位置偏差を用いて第４コイル２０ｄに給電を行う。この実施の形態では、給電対象アンプが、給電対象制御部に相当する。
給電対象コイルに給電を行うと、給電対象コイルが磁化し、永久磁石２４が給電対象コイルに引っ張られてまたは給電対象コイルに押し出されて、可動子１８が移動する。なお、給電対象コイルに供給する電流の向きを変えることによって、給電対象コイルの磁極を変更できる。たとえば、交差方向における可動子１８側から見たときに時計回りに流れるように電流を流せば、交差方向において、給電対象コイルの可動子１８側がＳ極となり、給電対象コイルの可動子１８とは反対側がＮ極となる。これに対して、交差方向における可動子１８側から見たときに反時計回りに流れるように電流を流せば、給電対象コイルの可動子１８側がＮ極となり、給電対象コイルの可動子１８とは反対側がＳ極となる。給電対象アンプは、永久磁石２４の磁極（Ｎ極、Ｓ極）の位置に応じて、給電対象コイルに供給する電流の向きを決定する。
コントローラ２８は、永久磁石２４が移動することに伴って、順次給電対象コイルを切り替えて給電を行い、所望の位置まで可動子１８を移動させる。
位置検出装置１５は、永久磁石２４の位置を検出する装置である。位置検出装置１５は、第１～第２０位置センサ３４ａ～３４ｔを有する。
第１～第２０位置センサ３４ａ～３４ｔは、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれの配列方向の両端部に配置される。このように、位置検出装置１５は、複数（この実施の形態では、２０個）の位置センサを有する。第１位置センサ３４ａおよび第２位置センサ３４ｂは、配列方向における第１コイル２０ａの両端部に配置されており、第３位置センサ３４ｃおよび第４位置センサ３４ｄは、配列方向における第２コイル２０ｂの両端部に配置されており、第５位置センサ３４ｅおよび第６位置センサ３４ｆは、配列方向における第３コイル２０ｃの両端部に配置されており、第７位置センサ３４ｇおよび第８位置センサ３４ｈは、配列方向における第４コイル２０ｄの両端部に配置されており、第９位置センサ３４ｉおよび第１０位置センサ３４ｊは、配列方向における第５コイル２０ｅの両端部に配置されている。第１１位置センサ３４ｋおよび第１２位置センサ３４ｌは、配列方向における第６コイル２０ｆの両端部に配置されており、第１３位置センサ３４ｍおよび第１４位置センサ３４ｎは、配列方向における第７コイル２０ｇの両端部に配置されており、第１５位置センサ３４ｏおよび第１６位置センサ３４ｐは、配列方向における第８コイル２０ｈの両端部に配置されており、第１７位置センサ３４ｑおよび第１８位置センサ３４ｒは、配列方向における第９コイル２０ｉの両端部に配置されており、第１９位置センサ３４ｓおよび第２０位置センサ３４ｔは、配列方向における第１０コイル２０ｊの両端部に配置されている。この実施の形態では、第１～第２０位置センサ３４ａ～３４ｔが、複数の位置検出部に相当する。
第１～第２０位置センサ３４ａ～３４ｔのそれぞれは、交差方向に対向する永久磁石２４を検出する。図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、第１位置センサ３４ａおよび第２位置センサ３４ｂは、交差方向において永久磁石２４と対向しておらず、永久磁石２４を検出していないことを示す信号をコントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに送信する。これによって、コントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊは、交差方向から見たときの配列方向における第１コイル２０ａの両端部に亘る領域が、交差方向において永久磁石２４と対向していないことを認識する。言い換えると、これによって、コントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊは、第１コイル２０ａの全部が、交差方向から見たときに永久磁石２４と重なっていないことを認識する。第９～第２０位置センサ３４ｉ～３４ｔについても同様である。これに対して、第３位置センサ３４ｃおよび第４位置センサ３４ｄは、交差方向において永久磁石２４と対向しており、永久磁石２４を検出していることを示す信号をコントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに送信する。これによって、コントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊは、交差方向から見たときの配列方向における第２コイル２０ｂの両端部に亘る領域が、永久磁石２４と対向しており、交差方向において永久磁石２４と重なっていることを認識する。言い換えると、これによって、コントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊは、第２コイル２０ｂの全部が、交差方向から見たときに永久磁石２４と重なっていることを認識する。第５～第８位置センサ３４ｅ～３４ｈについても同様である。
また、第１～第２０位置センサ３４ａ～３４ｔのそれぞれは、永久磁石２４の移動方向における前端部および後端部を検出する。たとえば、第１位置センサ３４ａは、永久磁石２４の移動方向における前端部と、交差方向において対向した場合、永久磁石２４の前端部を検出したことを示す信号をコントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに送信する。たとえば、第１位置センサ３４ａは、永久磁石２４の前端部に設けられたマーク等を検出することによって、永久磁石２４の前端部を検出する。また、第１位置センサ３４ａは、永久磁石２４の移動方向における後端部と、交差方向において対向した場合、永久磁石２４の後端部を検出したことを示す信号をコントローラ２８および第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに送信する。たとえば、第１位置センサ３４ａは、永久磁石２４の後端部に設けられたマーク等を検出することによって、永久磁石２４の後端部を検出する。第２～第２０位置センサ３４ｂ～３４ｔについても同様である。
スケール検出装置１７は、可動子１８の実位置を検出する装置である。スケール検出装置１７は、第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊを有する。このように、スケール検出装置１７は、複数（この実施の形態では、１０個）のエンコーダを有する。
第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊは、可動子１８の変位を検出する。第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊは、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊおよび第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに対応して設けられている。具体的には、第１エンコーダ３５ａは、第１コイル２０ａおよび第１アンプ３０ａに対応して設けられており、第２エンコーダ３５ｂは、第２コイル２０ｂおよび第２アンプ３０ｂに対応して設けられている。第３～第１０エンコーダ３５ｃ～３５ｊについても同様である。第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊは、交差方向から見たとき、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれの配列方向の中央に位置するように配置される（図１Ａ参照）。交差方向から見たときに、第１エンコーダ３５ａは配列方向における第１コイル２０ａの中央に位置するように配置されており、第２エンコーダ３５ｂは配列方向における第２コイル２０ｂの中央に位置するように配置されており、第３エンコーダ３５ｃは配列方向における第３コイル２０ｃの中央に位置するように配置されており、第４エンコーダ３５ｄは配列方向における第４コイル２０ｄの中央に位置するように配置されており、第５エンコーダ３５ｅは配列方向における第５コイル２０ｅの中央に位置するように配置されている。また、交差方向から見たときに、第６エンコーダ３５ｆは配列方向における第６コイル２０ｆの中央に位置するように配置されており、第７エンコーダ３５ｇは配列方向における第７コイル２０ｇの中央に位置するように配置されており、第８エンコーダ３５ｈは配列方向における第８コイル２０ｈの中央に位置するように配置されており、第９エンコーダ３５ｉは配列方向における第８コイル２０ｉの中央に位置するように配置されており、第１０エンコーダ３５ｊは配列方向における第１０コイル２０ｊの中央に位置するように配置されている。この実施の形態では、第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊが、複数の変位検出部に相当する。
第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊのそれぞれは、可動子１８に設けられたスケール（図示せず）を読み取ることによって、可動子１８の配列方向における変位を検出する。第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊのそれぞれは、交差方向において可動子１８と対向しているときに、当該スケールを読みとる。
図２は、図１Ａのリニアモータシステム１０の機能構成を示すブロック図である。図２を参照して、図１Ａのリニアモータシステム１０の機能構成について説明する。
コントローラ２８は、切替部３６と、指令部３８と、送受信部４０とを有する。
切替部３６は、位置検出装置１５に接続されており、位置検出装置１５からの情報に基づいて、１以上の給電対象コイルを選択し、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊの切替処理部５９（後述）に給電対象であるか否かを判定する切替信号を送信する。具体的には、切替部３６は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの１以上のコイルであって、交差方向から見たときの配列方向における当該１以上のコイルのそれぞれの両端部に亘る領域の全部が、交差方向において永久磁石２４と対向している１以上のコイルを、１以上の給電対象コイルとして選択する。さらに、切替部３６は、１以上の給電対象アンプの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号を送信する。言い換えると、切替部３６は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのうちの１以上のコイルであって、当該１以上のコイルの全部が、交差方向から見たときに永久磁石２４と重なっている１以上のコイルを、１以上の給電対象コイルとして選択する。さらに、切替部３６は、１以上の給電対象アンプの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号を送信する。
たとえば、切替部３６は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれについて、配列方向における永久磁石２４の進行方向の前方側の位置センサが永久磁石２４の前端部を検出した場合、当該位置センサが配置されているコイルを給電対象コイルとして選択する。さらに、切替部３６は、給電対象アンプの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号を送信する。たとえば、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、永久磁石２４の進行方向が第１コイル２０ａ側から第１０コイル２０ｊ側に向かう方向（Ｘ軸プラス方向）である場合、切替部３６は、永久磁石２４の進行方向の前方側の第８位置センサ３４ｈが永久磁石２４の前端部を検出した場合、第８位置センサ３４ｈが配置されている第４コイル２０ｄを給電対象コイルとする。さらに、切替部３６は、第４アンプ３０ｄの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号を送信する。第１～第３コイル２０ａ～２０ｃ、および第５～第１０コイル２０ｅ～２０ｊについても同様である。
また、たとえば、切替部３６は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれについて、配列方向における永久磁石２４の進行方向の後方側の位置センサが永久磁石２４の後端部を検出した場合、当該位置センサが配置されているコイルを給電対象コイルとして選択しない。さらに、切替部３６は、当該コイルに対応するアンプの切替処理部５９へ給電対象ではないと判定する切替信号を送信する。たとえば、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、永久磁石２４の進行方向が第１コイル２０ａ側から第１０コイル２０ｊ側に向かう方向（Ｘ軸プラス方向）である場合、切替部３６は、永久磁石２４の進行方向の後方側の第３位置センサ３４ｃが永久磁石２４の後端部を検出した場合、第３位置センサ３４ｃが配置されている第２コイル２０ｂを給電対象コイルとしない。さらに、切替部３６は、第２アンプ３０ｂの切替処理部５９へ給電対象ではないと判定する切替信号を送信する。第１コイル２０ａ、および第３～第１０コイル２０ｃ～２０ｊについても同様である。
図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、切替部３６は、第２コイル２０ｂ、第３コイル２０ｃ、および第４コイル２０ｄを給電対象コイルとして選択する。さらに、切替部３６は、第２アンプ３０ｂ、第３アンプ３０ｃ、および第４アンプ３０ｄの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号を送信する。また、切替部３６は、１以上の給電対象コイルに給電を行うこと等によって永久磁石２４が移動すると、永久磁石２４の位置に応じて１以上の給電対象コイルの切り替えを行う。
指令部３８は、フィルタ４１（後述）を介して第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに接続されており、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに、位置指令を送信する。指令部３８は、位置指令を送信することによって、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに、可動子１８の指令位置を送信する。
送受信部４０は、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに接続されており、切替部３６による１以上の給電対象コイルの切り替えの前に、当該切り替えの直前の１以上の給電対象アンプから位置偏差を受信する。また、送受信部４０は、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなるアンプに、受信した位置偏差を送信する。
リニアモータシステム１０は、フィルタ４１をさらに備える。フィルタ４１は、指令部３８からの位置指令の高周波成分を減衰させて、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに送信する。具体的には、フィルタ４１は、指令部３８から繰り返し位置指令が送信されることによって生じる位置指令の高周波成分を減衰させて、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに送信する。たとえば、フィルタ４１は、１次遅れフィルタ、またはＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ等である。
第１アンプ３０ａは、位置偏差算出部４２と、指令位置情報記憶部４３と、変位情報記憶部４４と、位置制御部４５と、速度偏差算出部４６と、速度制御部４７と、電流制御部４８と、切替処理部５９とを有する。
位置偏差算出部４２は、フィルタ４１を介して指令部３８に接続されており、指令部３８から送信される位置指令を受信する。また、位置偏差算出部４２は、スケール検出装置１７に接続されており、スケール検出装置１７によって検出された永久磁石２４の実位置すなわち可動子１８の実位置を取得する。位置偏差算出部４２は、位置指令に基づく可動子１８の指令位置から可動子１８の実位置を減算することによって、可動子１８の指令位置と可動子１８の実位置との差分である位置偏差を算出する。
また、詳細は後述するが、位置偏差算出部４２は、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送受信部４０から受信して補正計算を行うことによって、時間ｔ＝ｔ０における位置偏差Δθ（ｔ０）を算出する。
指令位置情報記憶部４３は、指令部３８から指令位置が送信される度に、当該指令位置を記憶する。指令位置情報記憶部４３は、位置偏差算出部４２が位置偏差の補正計算をする場合、所定の時間における可動子１８の指令位置を位置偏差算出部４２に送信する。
変位情報記憶部４４は、スケール検出装置１７から可動子１８の変位が送信される度に、当該変位を記憶する。変位情報記憶部４４は、位置偏差算出部４２が位置偏差の補正計算をする場合、所定の時間における可動子１８の変位を位置偏差算出部４２に送信する。
位置制御部４５は、位置偏差算出部４２によって算出された位置偏差を用いて速度指令を生成し、速度偏差算出部４６に送信する。
速度偏差算出部４６は、位置制御部４５からの速度指令に基づく可動子１８の指令速度と、スケール検出装置１７によって検出された可動子１８の実位置を微分することによって得られる可動子１８の実速度との差分である速度偏差を算出する。
速度制御部４７は、位置偏差算出部４２によって算出された位置偏差に基づいて、トルク指令を生成する。具体的には、速度制御部４７は、当該位置偏差に基づいて算出された速度偏差を用いて、トルク指令を生成する。
切替処理部５９は、切替部３６から給電対象と判定する切替信号が送信された場合は、速度制御部４７から出力されたトルク指令を電流制御部４８に印加する。切替部３６から給電対象ではないと判定する切替信号が送信された場合は、トルク指令０を電流制御部４８に印加する。具体的には、切替処理部５９は、スイッチ６１を有しており、切替部３６から給電対象であると判定する切替信号を受信した場合には、スイッチ６１を速度制御部４７と電流制御部４８とを接続する状態（図２のＤ参照）にし、速度制御部４７から出力されたトルク指令を電流制御部４８に印加する。一方、切替処理部５９は、切替部３６から給電対象ではないと判定する切替信号を受信した場合には、スイッチ６１を速度制御部４７と電流制御部４８とを接続しない状態（図２のＥ参照）にし、トルク指令０を電流制御部５０に印加する。
電流制御部４８は、生成されたトルク指令に基づいて、給電対象コイルに給電を行う。たとえば、電流制御部４８は、受信したトルク指令に基づいて電圧値を設定し、設定した電圧値に基づいて給電対象コイルに給電を行う。これによって、永久磁石２４は、１以上の給電対象コイルに引っ張られ、または１以上の給電対象コイルに押し出され、配列方向に移動する。
第２～第１０アンプ３０ｂ～３０ｊは、第１アンプ３０ａと同様の構成であるので、上述した第１アンプ３０ａの説明を参照することによって、第２～第１０アンプ３０ｂ～３０ｊの詳細な説明を省略する。
次に、以上のように構成されたリニアモータシステム１０の動作の一例について説明する。
図３は、図１Ａのリニアモータシステム１０の動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄ以前の状態を示す図である。図４は、図１Ａのリニアモータシステム１０の動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄの状態を示す図である。図５は、図１Ａのリニアモータシステム１０の動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０の状態を示す図である。図６は、図１Ａのリニアモータシステム１０の動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０の状態を示す図である。図３から図６を参照して、リニアモータシステム１０の動作の一例について説明する。
図３に示す状態では、配列方向において第２コイル２０ｂの両端部に配置された第３位置センサ３４ｃおよび第４位置センサ３４ｄの両方は、交差方向に永久磁石２４と対向しており、永久磁石２４を検出する。また、配列方向において第３コイル２０ｃの両端部に配置された第５位置センサ３４ｅおよび第６位置センサ３４ｆの両方は、交差方向に永久磁石２４と対向しており、永久磁石２４を検出する。したがって、コントローラ２８は、第２コイル２０ｂおよび第３コイル２０ｃを給電対象コイルとして選択している状態である。そして、第２コイル２０ｂに対応する第２アンプ２０ｂ、および第３コイル２０ｃに対応する第３アンプ２０ｃが、給電対象アンプとなっている状態である。
図３に示す状態では、コントロ－ラ２８から位置指令を受信した第２アンプ３０ｂは、可動子１８の指令位置から可動子１８の実位置を減算することによって位置偏差を算出し、算出した位置偏差を用いて、給電対象コイルである第２コイル２０ｂに給電を行う。同様に、コントロ－ラ２８から位置指令を受信した第３アンプ３０ｃは、可動子１８の指令位置から可動子１８の実位置を減算することによって位置偏差を算出し、算出した位置偏差を用いて、給電対象コイルである第３コイル２０ｃに給電を行う。これによって、可動子１８は、配列方向に移動する（図３の矢印Ｃ参照）。ここでは、第２アンプ３０ｂがマスタ軸である場合について説明する。
次に、図４に示すように、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄになると、第２アンプ３０ｂは、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の指令位置から、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の実位置を減算することによって、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を算出し、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を用いて、第２コイル２０ｂに給電を行う。同様に、第３アンプ３０ｃも、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を算出し、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を用いて、第３コイル２０ｃに給電を行う。
また、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄになると、マスタ軸である第２アンプ３０ｂは、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、コントローラ２８（送受信部４０）を介して、次に１以上の給電対象コイルの切り替えを行った場合に、新たに１以上の給電対象アンプとなるアンプに送信する。ここでは、次に１以上の給電対象コイルの切り替えを行った場合に、新たに１以上の給電対象アンプとなるアンプは、第４アンプ３０ｄである。このように、１以上の給電対象コイルの切り替えの直前の１以上の給電対象アンプである第２アンプ３０ｂは、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる第４アンプ３０ｄに対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信する。なお、第３アンプ３０ｃがマスタ軸であり、第３アンプ３０ｃが時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信してもよく、１以上の給電対象アンプのいずれかが送信すればよい。
また、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄのとき、第４エンコーダ３５ｄは、交差方向において可動子１８の先端部と対向し、可動子１８の変位を検出し始める。たとえば、第４エンコーダ３５ｄは、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位を０として検出する。なお、第４エンコーダ３５ｄは、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄのときに、可動子１８の先端部と対向していなくてもよく、少なくとも可動子１８と対向していればよく、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位を検出できればよい。
次に、図５に示すように、時間ｔ＝ｔ０になると、第２アンプ３０ｂは、時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の指令位置から、時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の実位置を減算することによって、時間ｔ＝ｔ０における位置偏差Δθ（ｔ０）を算出し、位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、第２コイル２０ｂに給電を行う。同様に、第３アンプ３０ｃも、位置偏差Δθ（ｔ０）を算出し、位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、第３コイル２０ｃに給電を行う。
また、時間ｔ＝ｔ０になると、第４アンプ３０ｄは、第２アンプ３０ｂからの位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、コントローラ１８を介して受信する。詳細は後述するが、第４アンプ３０ｄは、受信した位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を用いて、補正計算を行い、時間ｔ＝ｔ０における位置偏差Δθ（ｔ０）を算出する。
また、時間ｔ＝ｔ０のとき、第４エンコーダ３５ｄは、交差方向において可動子１８と対向しており、可動子１８の変位を計測する。たとえば、第４エンコーダ３５ｄは、時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の変位を５０として検出する。
また、図６に示すように、時間ｔ＝ｔ０になると、配列方向において第４コイル２０ｄの両端部に配置された第７位置センサ３４ｇおよび第８位置センサ３４ｈの両方は、交差方向に永久磁石２４と対向しており、永久磁石２４を検出する。したがって、時間ｔ＝ｔ０になると、１以上の給電対象コイルの切り替えが行われ、第４コイル２０ｄが、給電対象コイルとして新たに選択される。したがって、時間ｔ＝ｔ０のとき、第４コイル２０ｄに対応する第４アンプ３０ｄは、新たに給電対象アンプとなり、算出した位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて第４コイル２０ｄに給電を行う。
図７は、図１Ａのリニアモータシステム１０において、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に、新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプの動作の一例を示すフロー図である。図８は、時間と可動子１８の位置との関係を示すグラフである。図７および図８を参照して、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に、新たに１以上の給電対象アンプとなる第４アンプ３０ｄが、Δθ（ｔ０）を算出する際の動作の一例について説明する。
図７を参照して、まず、上述したように、第４アンプ３０ｄは、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、時間ｔ＝ｔ０のときに取得する（ステップＳ１）。
次に、第４アンプ３０ｄは、差分Ａを算出する（ステップＳ２）。図８に示すように、差分Ａは、時間ｔ＝ｔ０における指令位置θ＊（ｔ０）と、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける指令位置θ＊（ｔ０－ｔｄ）との差分である。第４アンプ３０ｄは、指令位置θ＊（ｔ０）から指令位置θ＊（ｔ０－ｔｄ）を減算することによって、差分Ａを算出する。なお、指令位置θ＊（ｔ０－ｔｄ）は、指令位置情報記憶部４３に記憶されている。
次に、第４アンプ３０ｄは、差分Ｂを算出する（ステップＳ３）。図８に示すように、差分Ｂは、時間ｔ＝ｔ０における実位置θｍ（ｔ０）と、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける実位置θｍ（ｔ０－ｔｄ）との差分である。第４アンプ３０ｄは、第４エンコーダ３５ｄの検出結果に基づいて、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位と、時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の変位との差分を算出し、当該差分を差分Ｂとして用いる。具体的には、第４アンプ３０ｄは、時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の変位から、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位を減算することによって差分を算出し、当該差分を差分Ｂとして用いる。たとえば、上述したように、第４エンコーダ３５ｄが、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位が０であることを検出し、時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の変位が５０であることを検出した場合、５０から０を減算することによって、差分を算出し、当該差分を差分Ｂとして用いる。なお、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位は、変位情報記憶部４４に記憶されている。
最後に、第４アンプ３０ｄは、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）に、差分Ａを加算し、差分Ｂを減算することによって、位置偏差Δθ（ｔ０）を算出する（ステップＳ４）。このように、第４アンプ３０ｄは、位置偏差Δθ（ｔ０）を、Δθ（ｔ０）＝Δθ（ｔ０－ｔｄ）＋Ａ－Ｂによって、算出する。
以上のように、１以上の給電対象コイルの切り替えの直前の１以上の給電対象アンプは、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプに対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信する。そして、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプは、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を用いて、位置偏差Δθ（ｔ０）を算出し、１以上の給電対象アンプとなったときに、位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、１以上の給電対象コイルに給電を行う。これによって、当該切り替えの直前の１以上の給電対象アンプが有する位置偏差と、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプが有する位置偏差とを揃えることができ、位置制御の精度が低減することを抑制できる。なお、１以上の給電対象コイルの切り替えに際しては、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号が送信される。
以上のようなリニアモータシステム１０によれば、１以上の給電対象コイルの切り替えの直前の１以上の給電対象アンプである第２アンプ３０ｂは、当該切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる第４アンプ３０ｄに対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信する。第４アンプ３０ｄは、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、時間ｔ＝ｔ０のときに受信し、時間ｔ＝ｔ０における指令位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける指令位置との差分を差分Ａとし、時間ｔ＝ｔ０における実位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける実位置との差分を差分Ｂとしたとき、時間ｔ＝ｔ０における位置偏差Δθ（ｔ０）を、Δθ（ｔ０）＝Δθ（ｔ０－ｔｄ）＋Ａ－Ｂによって算出する。また、第４アンプ３０ｄは、１以上の給電対象アンプとなったときに、位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、１以上の給電対象コイルに給電を行う。このように、第２アンプ３０ｂが位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信してから、第４ンプ３０ｄが位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を受信するまでの遅延時間が発生したとしても、第４アンプ３０ｄは、位置偏差Δθ（ｔ０）を算出できる。これによって、第２アンプ３０ｂおよび第３アンプ３０ｃが有する位置偏差と、第４アンプ３０ｄが有する位置偏差とを揃えることができる。したがって、位置制御の精度の低下を抑制できる。
また、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに指令位置を送信するコントローラ２８を備え、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）は、コントローラ２８を介して、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる第４アンプ３０ｄに送信される。このように、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）は、第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊと通信可能なコントローラ２８を介して、第４アンプ３０ｄに送信される。したがって、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、第４アンプ３０ｄに容易に送信できる。なお、当該切り替えに際しては、第４アンプ３０ｄの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号が送信される。
また、コントローラ２８からの位置指令の高周波成分を減衰させるフィルタ４１をさらに備える。これによって、１以上の給電対象コイルの切り替えの際の切り替えショックを低減できる。
また、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊおよび第１～第１０アンプ３０ａ～３０ｊに対応して設けられる第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊを備え、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる第４アンプ３０ｄは、第１～第１０エンコーダ３５ａ～３５ｊのうちの対応する第４エンコーダ３５ｄの検出結果に基づいて、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の変位と時間ｔ＝ｔ０における可動子１８の変位との差分を算出し、当該差分を差分Ｂとして用いる。これによって、時間ｔ＝ｔ０のときの可動子１８の実位置と、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄのときの可動子１８の実位置との差分Ｂを容易に算出できる。
また、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる第４アンプ３０ｄは、時間ｔ＝ｔ０のときに、１以上の給電対象アンプとなる。これによって、第２アンプ３０ｂ、第３アンプ３０ｃ、および第４アンプ３０ｄは、共に、時間ｔ＝ｔ０のときに位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて給電を行うことができ、位置制御の精度の低下を抑制できる。なお、当該切り替えに際しては、第４アンプ３０ｄの切替処理部５９へ給電対象であると判定する切替信号が送信される。
すなわち、ｔ０は、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に１以上のアンプが新たに１以上の給電対象アンプとなる時刻（時間）である。そして、ｔｄは、マスタ軸のアンプが、当該マスタ軸の位置偏差を、１以上の給電対象コイルの切り替えの直後に新たに１以上の給電対象アンプとなる１以上のアンプに送信してから、当該１以上のアンプが、当該マスタ軸の位置偏差を受信するまでの通信遅れ（時間）である。
例えば、ｔｄは、以下のようにして各アンプが利用可能とすることができる。図１Ａのように、第１アンプ３０ａ～第１０アンプ３０ｊが所定のピッチで配置されている場合、交差方向から見て可動子１８は３つのアンプ（第２アンプ３０ｂ～第４アンプ３０ｄ）と重なるので、起動時等に例えば第１アンプ３０ａが、２つ離れた第３アンプ３０ｃに、ダミー信号（送信時刻を含む）を送信し、第３アンプ３０ｃがこのダミー信号を受信した時刻と送信時刻との差分を算出してその差分をｔｄとする。次に、第３アンプ３０ｃは、このｔｄを、第１アンプ３０ａ～第２アンプ３０ｂと第４アンプ３０ｄ～第１０アンプ３０ｊに送信し、第１アンプ３０ａ～第１０アンプ３０ｊのそれぞれがｔｄをそれぞれが有するメモリ等に記憶させる。なお、第１アンプ３０ａ～第１０アンプ３０ｊが所定のピッチで配置されておらず複数のピッチで配置されている場合は、ピッチ毎に上記のダミー信号を送信することによりｔｄを求めればよい。
また、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれの配列方向の両端部に配置される第１～第２０位置センサをさらに備え、切替部３６は、第１～第１０コイル２０ａ～２０ｊのそれぞれについて、配列方向における永久磁石２４の進行方向の前方側の位置センサが永久磁石２４の前端部を検出した場合、当該位置センサが配置されているコイルを給電対象コイルとして選択し、配列方向における永久磁石２４の進行方向の後方側の位置センサが永久磁石２４の後端部を検出した場合、当該位置センサが配置されているコイルを給電対象コイルとして選択しない。これによって、切替部３６は、給電対象コイルを容易に切り替えることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、第１～第１０アンプが、送受信部４０を有している点において、実施の形態１と主に異なっている。なお、以下の説明では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図９は、実施の形態２に係るリニアモータシステム１０ａの機能構成を示すブロック図である。図９に示すように、実施の形態２に係るリニアモータシステム１０ａは、コントローラ２８ａと、第１アンプ６０ａおよび第２アンプ６０ｂとを有している。なお、図９においては図示を省略しているが、リニアモータシステム１０ａは、第３～第１０アンプも有している。
コントローラ２８ａは、送受信部４０を有していない点において、コントローラ２８と異なっている。
第１アンプ６０ａは、送受信部４０を有している点において、第１アンプ３０ａと異なっている。第２アンプ６０ｂは、第１アンプ６０ａと同様の構成である。また、リニアモータシステム１０ａにおける第３～第１０アンプも、第１アンプ６０ａと同様の構成である。リニアモータシステム１０ａにおいて、第１アンプ６０ａ、第２アンプ６０ｂおよび第３～第１０アンプは相互に通信可能である。
図１０は、図９のリニアモータシステム１０ａの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄの状態を示す図である。図１１は、図９のリニアモータシステム１０ａの動作の一例を説明するための説明図であり、時間ｔ＝ｔ０の状態を示す図である。図１０および図１１を参照して、リニアモータシステム１０ａの動作の一例について説明する。
図１０に示すように、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄになると、第２アンプ６０ｂおよび第３アンプ６０ｃは、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の指令位置から、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける可動子１８の実位置を減算することによって、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を算出する。そして、マスタ軸である第２アンプ６０ｂは、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、コントローラ２８ａを介さずに、第４アンプ６０ｄに送信する。
次に、時間ｔ＝ｔ０になると、第４アンプ３０ｄは、第２アンプ６０ｂからの位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、コントローラ２８ａを介さずに受信する。
以上のようなリニアモータシステム１０ａによれば、第１～第４アンプ３０ａ～３０ｄおよび第５～第１０アンプは、相互に通信可能であり、第１～第４アンプ３０ａ～３０ｄおよび第５～第１０アンプのそれぞれは、送受信部４０を有する。このように、第１～第４アンプ３０ａ～３０ｄおよび第５～第１０アンプは、相互に通信可能であるので、コントローラ２８ａを介さずに、位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信できる。
（補足）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１および実施の形態２について説明した。しかしながら、本開示による技術は、これらに限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態または変形例にも適用可能である。
たとえば、上述した実施の形態において、リニアモータシステム１０ａが、コントローラ２８ａを備える場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、リニアモータシステムは、コントローラを備えていなくてもよい。この場合、第１～第１０アンプのそれぞれが、指令部および切替部を有していてもよい。
なお、上述の説明では、切替部３６は、複数のコイルのうちの１以上のコイルであって、配列方向における前記１以上のコイルのそれぞれの両端部に亘る領域の全部が、永久磁石２４と対向する１以上のコイルを、給電の対象となる１以上の給電対象コイルとして選択する構成としていたが、これに限らない。例えば、図１Ａにおいて、交差方向から見たときに第２コイル２０ｂの両端部に亘る領域の全部が永久磁石２４と対向しているが、例えば、交差方向から見たときに、第２コイル２０ｂが部分的に永久磁石２４と対向していなくても、配列方向（Ｘ方向）における第２コイル２０ｂの両端部が永久磁石２４と対向していれば給電対象コイルとして選択させる構成としてもよい。
本開示に係るリニアモータシステムは、搬送装置等に広く利用可能である。
１０，１０ａ リニアモータシステム
１２ リニアモータ
１４ 制御装置
１５ 位置検出装置
１６ 固定子
１７ スケール検出装置
１８ 可動子
２０ａ 第１コイル
２０ｂ 第２コイル
２０ｃ 第３コイル
２０ｄ 第４コイル
２０ｅ 第５コイル
２０ｆ 第６コイル
２０ｇ 第７コイル
２０ｈ 第８コイル
２０ｉ 第９コイル
２０ｊ 第１０コイル
２４ 永久磁石
２６ 荷台
２８，２８ａ コントローラ
３０ａ 第１アンプ
３０ｂ 第２アンプ
３０ｃ 第３アンプ
３０ｄ 第４アンプ
３０ｅ 第５アンプ
３０ｆ 第６アンプ
３０ｇ 第７アンプ
３０ｈ 第８アンプ
３０ｉ 第９アンプ
３０ｊ 第１０アンプ
３４ａ 第１位置センサ
３４ｂ 第２位置センサ
３４ｃ 第３位置センサ
３４ｄ 第４位置センサ
３４ｅ 第５位置センサ
３４ｆ 第６位置センサ
３４ｇ 第７位置センサ
３４ｈ 第８位置センサ
３４ｉ 第９位置センサ
３４ｊ 第１０位置センサ
３４ｋ 第１１位置センサ
３４ｌ 第１２位置センサ
３４ｍ 第１３位置センサ
３４ｎ 第１４位置センサ
３４ｏ 第１５位置センサ
３４ｐ 第１６位置センサ
３４ｑ 第１７位置センサ
３４ｒ 第１８位置センサ
３４ｓ 第１９位置センサ
３４ｔ 第２０位置センサ
３５ａ 第１エンコーダ
３５ｂ 第２エンコーダ
３５ｃ 第３エンコーダ
３５ｄ 第４エンコーダ
３５ｅ 第５エンコーダ
３５ｆ 第６エンコーダ
３５ｇ 第７エンコーダ
３５ｈ 第８エンコーダ
３５ｉ 第９エンコーダ
３５ｊ 第１０エンコーダ
３６ 切替部
３８ 指令部
４０ 送受信部
４１ フィルタ
４２ 位置偏差算出器
４３ 指令位置情報記憶部
４４ 変位情報記憶部
４５ 位置制御部
４６ 速度偏差算出部
４７ 速度制御部
４８ 電流制御部
５９ 切替処理部
６０ａ 第１アンプ
６０ｂ 第２アンプ
６０ｃ 第３アンプ
６０ｄ 第４アンプ
６１ スイッチ

Claims (6)

  1. 列状に配列される複数のコイルを有する固定子と、
    前記複数のコイルと対向して配置される永久磁石を有する可動子と、
    前記複数のコイルのうちの１以上のコイルであって、前記配列方向における前記１以上のコイルのそれぞれの両端部に亘る領域が、前記永久磁石と対向する１以上のコイルを、給電の対象となる１以上の給電対象コイルとして選択し、前記永久磁石の移動に応じて前記１以上の給電対象コイルの切り替えを行う切替部と、
    前記複数のコイルに対応して設けられる複数の制御部とを備え、
    前記複数の制御部のそれぞれは、前記可動子の指令位置から前記可動子の実位置を減算することによって前記指令位置と前記実位置との差分である位置偏差を算出する位置偏差算出部と、前記位置偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令に基づいて前記１以上の給電対象コイルに給電を行う電流制御部とを有し、
    前記複数の制御部のうちの前記１以上の給電対象コイルに対応する制御部を、１以上の給電対象制御部とすると、
    前記切り替えの直前の前記１以上の給電対象制御部は、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる１以上の制御部に対して、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を送信し、
    前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、
    前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）を、時間ｔ＝ｔ０のときに受信し、
    時間ｔ＝ｔ０における前記指令位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記指令位置との差分を差分Ａとし、時間ｔ＝ｔ０における前記実位置と時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記実位置との差分を差分Ｂとしたとき、時間ｔ＝ｔ０における前記位置偏差Δθ（ｔ０）を、Δθ（ｔ０）＝Δθ（ｔ０－ｔｄ）＋Ａ－Ｂによって算出し、
    前記１以上の給電対象制御部となったときに、前記位置偏差Δθ（ｔ０）を用いて、前記１以上の給電対象コイルに給電を行う、
    リニアモータシステム。
  2. 前記複数の制御部に前記指令位置を送信する上位制御部をさらに備え、
    前記位置偏差Δθ（ｔ０－ｔｄ）は、前記上位制御部を介して、前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部に送信される、
    請求項１に記載のリニアモータシステム。
  3. 前記上位制御部からの位置指令の高周波成分を減衰させるフィルタをさらに備える、
    請求項２に記載のリニアモータシステム。
  4. 前記複数のコイルおよび前記複数の制御部に対応して設けられる複数の変位検出部をさらに備え、
    前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、前記複数の変位検出部のうちの対応する変位検出部の検出結果に基づいて、時間ｔ＝ｔ０－ｔｄにおける前記可動子の変位と時間ｔ＝ｔ０における前記可動子の変位との差分を算出し、当該差分を前記差分Ｂとして用いる、
    請求項１から３のいずれか１項に記載のリニアモータシステム。
  5. 前記切り替えの直後に新たに前記１以上の給電対象制御部となる前記１以上の制御部は、時間ｔ＝ｔ０のときに、前記１以上の給電対象制御部となる、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のリニアモータシステム。
  6. 前記複数のコイルのそれぞれの前記配列方向の両端部に配置される複数の位置検出部をさらに備え、
    前記切替部は、前記複数のコイルのそれぞれについて、前記配列方向における前記永久磁石の進行方向の前方側の前記位置検出部が前記永久磁石の前端部を検出した場合、当該位置検出部が配置されているコイルを前記給電対象コイルとして選択し、前記配列方向における前記永久磁石の進行方向の後方側の前記位置検出部が前記永久磁石の後端部を検出した場合、当該位置検出部が配置されているコイルを前記給電対象コイルとして選択しない、
    請求項１から５のいずれか１項に記載のリニアモータシステム。
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