JPH0786772B2

JPH0786772B2 - リニアパルスモ−タの位置制御方式

Info

Publication number: JPH0786772B2
Application number: JP62148432A
Authority: JP
Inventors: 紳二岡本; 和司川村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPS63311514A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、複数の可動子を備えたリニアパルスモータの
位置制御方式に関するものである。

［背景技術］従来より、部材をつかんで移動させる搬送装置が提供さ
れており、この種の搬送装置は、搬送する部材をつかむ
チャック装置と、チャック装置を移動させる移動装置と
の２つの装置によって構成されている。したがって、独
立した２つの装置が必要であり、構成が比較的複雑にな
るという問題があるとともに、移動装置は、搬送する部
材のほかに比較的重量の大きいチャック装置も移動させ
なければならない。高速移動ができないという問題があ
る。

こうした問題を解消するものとして、リニアパルスモー
タを使用した搬送装置が提案されている。この搬送装置
は、直線状に形成された固定子に複数の可動子を設けた
ものであって、複数の可動子間に部材を挟持することに
より、チャック装置と移動装置とを可動子自身で兼用で
きるようにしたものである。この搬送装置において、搬
送する部材を途中で落としたりせずにしっかりとつかん
んで搬送するには、所定の保持力を維持しながら可動子
間に部材を挟持する必要がある。この保持力を得るため
に、従来は、可動子間の距離を一定に保つようにして複
数の可動子を同じ速さで移動させていた。しかしなが
ら、可動子間の距離を一定に保った状態で移動させるに
は、最悪の負荷条件に対しても脱調することがないよう
に、可動子の移動速度を十分低速にする必要があった。

一方、負荷変動が生じてもリニアパルスモータを脱調さ
せずに高速に動作させる方法として、逆起電力センサや
エンコーダ等の位置検出センサを用いて可動子の位置を
検出し、閉ループ制御により可動子の位置制御を行なう
方法が知られている。閉ループ制御によれば、可動子の
移動中に位置検出を行ないながら移動のタイミングをフ
ィードバックして励磁位相の進みや遅れを制御するか
ら、第４図に示すように（閉ループ制御の場合を実線で
示す）、開ループ制御（破線で示す）の場合に比べて高
速に加減速が行なえるのであり、一般には数倍程度の高
速化が望めるものである。

このように、閉ループ制御では開ループ制御に比較して
高速に加減速が行なえるから、リニアパルスモータを用
いた搬送装置における上述のような欠点を解決できそう
に思われる。しかしながら、複数の可動子を用いて部材
の搬送を行なうと、各可動子ごとに作用する負荷が異な
るから、各可動子をそれぞれ個別に閉ループ制御する
と、可動子間の距離を一定に保つことができず、搬送す
る部材を落として搬送できないという問題が生じる。し
たがって、可動子を個々に閉ループ制御する方法では、
目的を達成することができず、結局は部材の搬送を高速
に行なえないことになる。

［発明の目的］本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
目的とするところは、複数の可動子を備え、各可動子が
負荷の状態に適応しながら、高速かつ効率よく移動する
ようしたリニアパルスモータの位置制御方式を提供する
ことにある。

［発明の開示］（構成）本発明に係るリニアパルスモータの位置制御方式は、直
線状の固定子に沿って移動する複数の可動子を備えたリ
ニアパルスモータの各可動子の位置を制御する位置制御
方式において、各可動子はそれぞれ１ステップ進むごと
に値の変化するパルス信号である位置検出信号を出力す
る位置センサを有し、各可動子に対応した複数の位置検
出信号の中で加速中の移動時にもっとも遅く出力される
位置検出信号に基づいてすべての可動子の駆動タイミン
グを制御する制御部を有して成るものであり、複数の可
動子を加速するときに、移動のもっとも遅い可動子に合
わせて調速することにより、各可動子間の間隔を一定に
保てるようにしたものである。

（実施例）本実施例においては、第１図に示すように、直線状に形
成された１個の固定子１に２個の可動子2a,2bが装着さ
れており、各可動子2a,2bはそれぞれ４相駆動されるよ
うになっている。各可動子2a,2bには、それぞれ固定子
１上での可動子2a,2bの位置を検知して位置検出信号を
出力する逆起電力検出コイル（図示せず）が組み込まれ
ている。

このリニアパルスモータを制御する制御部は、励磁制御
部10と、位置制御部11と、励磁制御部10からの相励磁指
令信号を受けて各可動子2a,2b内のコイルをそれぞれ励
磁する一対のドライバ回路12a,12bと、各可動子2a,2b内
の逆起電力検出コイルからの出力をそれぞれ受けて励磁
制御部10に位置検出信号を出力する一対の逆起電力検出
回路13a,13bとを有している。位置制御部11からは、励
磁制御部10に対して、各可動子2a,2bをそれぞれ第１図
中右方向（正方向）に移動させる右移動指令信号S₁,S₂
と、左方向（逆方向）に移動させる左移動指令信号との
合計４つの信号が出力されるとともに、リニアパルスモ
ータを同期制御するか非同期制御するか（同期、非同期
の別は後述する）を選択する同期選択信号S₃が出力され
る。一方、励磁制御部10は、位置制御部11に対して、各
可動子2a,2bがそれぞれ右方向に移動したことを示す右
移動信号S₄,S₅と、左方向に移動したことを示す左移動
信号との合計４つの信号を出力する。右移動指令信号
S₁,S₂と左移動指令信号とは、単に可動子2a,2bの移動時
間を示すものであって、第２図（ａ）（ｂ）に示すよう
に、これらの信号レベルが“H"となると、励磁制御部10
では、相励磁指令信号を出力してドライバ回路12a,12b
を介して可動子2a,2bを駆動するのである。一方、可動
子2a,2bが移動すると、可動子2a,2bがステップ進むごと
に、上述した起電力検出コイルから出力が得られ、これ
を逆起電力検出回路13a,13bにより波形整形して位置検
出信号S₆〜S₉に変換する。位置検出信号S₆〜S₉は、デジ
タル信号であって、可動子2a,2bが２ステップ進むごと
に反転する一対の信号によって構成されており、両信号
は位相が互いに90度ずれている。したがって、第２図
（ｆ）〜（ｉ）に示すように、両信号の組み合わせによ
り、“HL"、“HH"、“LH"、“LL"の４つの状態の組み合
わせが得られるのであり、可動子2a,2bが１ステップ進
むごとに状態が変化するようになっている。この位置検
出信号S₆〜S₉の状態変化に基づいて励磁制御部10では、
第２図（ｄ）（ｅ）に示すように、可動子2a,2bが１ス
テップ進むごとに１個のパルスを出力するのであり、こ
のパルスを右移動信号S₄,S₅または左移動信号として位
置制御部11に入力する。位置制御部11では、この信号を
受けて駆動子2a,2bがどれだけ進んだかを判定し、設定
しておいた所望位置まで進むと、右移動指令信号S₁,S₂
または左移動指令信号の出力を停止して、可動子2a,2b
を停止させるのである。

ところで、励磁制御部10では、非同期制御の場合（すな
わち、第２図（ｃ）に示すように、同期選択信号S₃が
“L"の場合）に、各可動子2a,2bを駆動する相励磁指令
信号を出力するタイミングを、各可動子2a,2bに対応し
た各位置検出信号S₆〜S₉によりそれぞれ独立してフィー
ドバック制御する。したがって、各可動子2a,2bは、そ
れぞれの負荷の状態等に応じて個々に速度調節がなさ
れ、両可動子2a,2b間の距離は必ずしも一定にならな
い。つまり、一方の可動子2bが搬送する部材３を押す状
態であれば、当然、可動子2aよりも可動子2bにかかる負
荷が大きくなるから、第２図の左半分に示すように（特
に、第２図（ｄ）（ｅ）がよく示している）、可動子2a
よりも可動子2bの移動速度が遅くなる。

一方、同期制御の場合（すなわち、第２図（ｃ）に示す
ように、同期選択信号S₃が“H"の場合）には、励磁制御
部10では、両可動子2a,2bのうちで立ち上がりの遅いほ
うの位置検出信号S₆〜S₉（すなわち、上述の例では可動
子2bから得られる位置検出信号）に基づいて相励磁信号
を出力する。このように、非同期制御では移動が遅くな
るほうの可動子2bから得られる位置検出信号に基づいて
両可動子2a,2bを駆動するための相励磁信号を発生させ
るから、加速中の移動時に移動が速くなるほうの可動子
2aは遅いほうの可動子2bと同速度で移動することにな
る。すなわち、両可動子2a,2bを同方向に同速度で移動
させることができ、結果的に両可動子2a,2b間の距離が
略一定に保たれることになる。

以下、第３図に示した搬送装置により部材３を搬送する
動作を説明する。まず、初めは非同期制御としておき、
可動子2a,2bを個々に移動させて部材３をつかむ。部材
３をつかんだならば、同期制御に切り換えて、両可動子
2a,2b間に部材３を挟持した状態で可動子2a,2bを移動さ
せる。ここに、第３図中の右向きに移動するものとすれ
ば、次の関係が成立する。すなわち、可動子2aには、推
力Fa、摩擦力fra、部材３からの押圧力fgaが作用して、
加速度αａで移動するから、可動子2aの質量をmaとする
と、次式が成立する。

Fa＝ma・αａ−fga＋fra また、同様にして可動子2bには、推力Fb、摩擦力frb、
部材３への押圧力fgbが作用するとともに、質量msの部
材３を押しながら加速度αｂで移動するから、可動子2b
の椎量をmbとすると、次式が成立する。

Fb＝mb・αｂ＋fgb＋frb＋ms・αｓここに、可動子2a,2b間に部材３が保持された状態で移
動しているならば、αａ＝αｂ＝αｓ（＝α）であり、
また、摩擦力fra≒frb（＝fr）、押圧力fga≒fgb（＝f
g）、質量ma≒mb（＝ｍ）と考えられるから、 Fb−Fa≒ms・α＋2fg となり、両可動子2a,2bの推力差は無視できない値とな
る。つまり、両可動子2a,2bの推力に差があるというこ
とは、両可動子2a,2bの１ステップ当たりの移動時間に
差が生じるということを意味する。ここに、Fb−Faの値
は、正であるから、可動子2bのほうがより大きい推力を
要し、したがって、両可動子2a,2bの出力が同じ程度で
あれば、可動子2bのほうが移動速度が遅いことになる。
そこで、同期制御の場合、可動子2bの位置検出信号に基
づいて次ステップの励磁タイミングが決定されるから、
可動子2bの速度に合わせて可動子2aの速度が設定され、
結局、両可動子2a,2b間の距離が一定に保たれたままで
移動することになる。このようにして目的位置まで移動
したら、非同期制御に戻して可動子2a,2bを個々に移動
させて部材３を離すのである。

上述の実施例では、位置検出に逆起電力検出コイルを用
いたが、エンコーダや固定子１の磁極歯を検出する光セ
ンサ等を用いてもよい。さらに、可動子2a,2bは２個と
して説明したが、３個以上の場合であっても、加速中の
移動時にもっとも遅いものを基準として同期制御を行な
えば、本発明の技術思想が適用可能なのはいうまでもな
い。

［発明の効果］本発明は上述のように、直線状の固定子に沿って移動す
る複数の可動子を備えたリニアパルスモータの各可動子
の位置を制御する位置制御方式において、各可動子はそ
れぞれ１ステップ進むごとに値の変化するパルス信号で
ある位置検出信号を出力する位置センサを有し、各可動
子に対応した複数の位置検出信号の中で加速中の移動時
にもっとも遅く出力される位置検出信号に基づいてすべ
ての可動子の駆動タイミングを制御する制御部を有して
成るものであり、複数の可動子を加減速するときに、移
動のもっとも遅い可動子に合わせてフィードバック制御
するから、各可動子間の間隔を一定に保った状態で移動
することができ、しかもフィードバック制御であるか
ら、開ループ制御に比較してかなり高速に可動子を移動
することができるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
同上の動作説明図、第３図は同上に使用するリニアパル
スモータに作用する力を示す動作説明図、第４図は開ル
ープ制御と閉ループ制御との相異を示す動作説明図であ
る。１は固定子、2a,2bは可動子、３は部材、10は励磁制御
部、11は位置制御部。12a,12bはドライバ回路、13a,13b
は逆起電力検出回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線状の固定子に沿って移動する複数の可
動子を備えたリニアパルスモータの各可動子の位置を制
御する位置制御方式において、各可動子はそれぞれ１ス
テップ進むごとに値の変化するパルス信号である位置検
出信号を出力する位置センサを有し、各可動子に対応し
た複数の位置検出信号の中で加速中の移動時にもっとも
遅く出力される位置検出信号に基づいてすべての可動子
の駆動タイミングを制御する制御部を有して成ることを
特徴とするリニアパルスモータの位置制御方式。