JPS63171187A - Controller for linear dc motor - Google Patents

Controller for linear dc motor

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Publication number
JPS63171187A
JPS63171187A JP61313121A JP31312186A JPS63171187A JP S63171187 A JPS63171187 A JP S63171187A JP 61313121 A JP61313121 A JP 61313121A JP 31312186 A JP31312186 A JP 31312186A JP S63171187 A JPS63171187 A JP S63171187A
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JP
Japan
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motor
linear
current
output
command value
Prior art date
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Pending
Application number
JP61313121A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Nakayama
進 中山
Masato Itagaki
板垣 正人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63171187A publication Critical patent/JPS63171187A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To need no arithmetic unit of deviation signal and no amplifier generating the output of current according to the deviation signal, by selecting the phase of polyphase coils in an arbitrary cycle till a command value coincides with the output value of a position detector, and by feeding current. CONSTITUTION:A movable section 2 is provided with two-phase motor coils 10A, 10B, two holes IC20A, 20B, and the scale head 6 of a position detector. By a comparator 4, a command value(a) and the position(b)of the movable section are compared with each other, and the output of '1' is directed to an output wire 41 when the command value(a) > the position b, and to an output wire 42 when the command value(a)= the position b, and to an output wire 43 when the command value(a) < the position b. From a current feeder 3, according to output signal from the comparator 4 and the signal of the holes IC20A, 20B, current is fed to the motor coils 10A, 10B in an arbitrary cycle.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリニア直流モータをステプピングモータのよう
に間欠駆動する位置決め装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a positioning device that drives a linear DC motor intermittently like a stepping motor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のリニア直流モータの位置決め制御は、特開昭57
−149179号、特開昭59−103559号に記載
のようにモータの状態量をフィードバックし、指令値と
の偏差に応じた電圧又は電流をモータに供給し、制御し
ていた。このような制御装置は高価であり、精度やなめ
らかな動き全あまり必要としない場合はコスト的に不利
である〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は偏差信号を得るために複雑な演算回路が
必要であシ、また、偏差信号に応じた電、圧又は電流を
供給するために高価なアンプも必要であり、制御装置の
コストが制いという問題があった。
Conventional positioning control for linear DC motors is described in Japanese Patent Application Laid-open No. 57
As described in No. 149179 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-103559, the state quantity of the motor is fed back and a voltage or current corresponding to the deviation from the command value is supplied to the motor for control. Such a control device is expensive, and is disadvantageous in terms of cost when precision and smooth movement are not required. [Problem to be solved by the invention] The above-mentioned conventional technology requires a complicated method to obtain a deviation signal. An arithmetic circuit is required, and an expensive amplifier is also required to supply the voltage, voltage, or current according to the deviation signal, which poses a problem in that the cost of the control device is limited.

本発明の目的は駆動制御方法が簡単で、しかも、安価な
リニア直流モータの制御装置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a control device for a linear DC motor that has a simple drive control method and is inexpensive.

〔問題点を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

多他多相のリニア直流モータは、多相コイルの相を任意
の周期で選択し、その相に電流を供給することによって
、ステッピングモータのように間欠的に駆動することが
できる。そこで、指令値と位置検出器の出力値が一致す
るまで、多様コイルの相を任意の周期で選択し、その相
に電流を供給することによって、リニア直流モータの位
置決め制御が行える。
A multi-phase linear DC motor can be driven intermittently like a stepping motor by selecting a phase of a multi-phase coil at an arbitrary period and supplying current to that phase. Therefore, the positioning control of the linear DC motor can be performed by selecting the phases of the various coils at arbitrary intervals and supplying current to the phases until the command value and the output value of the position detector match.

上記制御の楕成には偏差信号の演算器や偏差信号に応じ
た電流を出力するアンプが必要ないので安価になる。
The above-mentioned control ellipse does not require a deviation signal calculator or an amplifier that outputs a current according to the deviation signal, resulting in low cost.

〔作用〕[Effect]

指令値と位置検出器の出力値が一致するまで、多相コイ
ルの相を任意の周期で選択し、電流を供給してモータを
駆動させている。この方式によって、モータは確実に指
令位置まで移動し停止するので、脱調等による位置ずれ
は生じない。
The phase of the multiphase coil is selected at an arbitrary cycle and current is supplied to drive the motor until the command value and the output value of the position detector match. With this method, the motor reliably moves to the commanded position and stops, so positional deviations due to step-out and the like do not occur.

ここで、脱調について説明する。多相コイルの相を任意
の周期で選択し、電流を供給すると、コイルは、−周期
ごとに定まったピッチで移動する。そこで、ある数のパ
ルスを与え、その周期で相分選択し、電流を供給するよ
うにすると、移動ピッチ量Xパルス数が移動量となる。
Here, step-out will be explained. When the phases of a multiphase coil are selected at an arbitrary period and a current is supplied, the coil moves at a fixed pitch every - period. Therefore, if a certain number of pulses are given, phases are selected in that cycle, and current is supplied, the amount of movement becomes the amount of movement x the number of pulses.

しかし、パルスの周期を短くしていくと、モータの動き
が追従できなくなり、移動ピッチ量まで移動できなくな
シ、周期に対応した定まった移動ピッチが得られなくな
る。これを脱調といい、これが生じると、指令パルス数
に対応した移動量も得られず、位置決め積置が劣化する
However, if the period of the pulses is shortened, the movement of the motor will no longer be able to follow, the motor will not be able to move up to the amount of movement pitch, and a fixed movement pitch corresponding to the period will not be obtained. This is called step-out, and when this occurs, the amount of movement corresponding to the number of command pulses cannot be obtained, and positioning and stacking deteriorates.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第10図により説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10.

第1図は制御装置の構成金示したものである。FIG. 1 shows the configuration of the control device.

1はリニア直流モータの固定子の磁石で、2はリニア直
流モータの可動部で、可動部2には2相のモータコイル
+OA、IOBと2個のホールtC20A、20Bと位
置検出器のスケールヘッド6を備えている。5は位置検
出器のスケールで固定子01lIに取りつけられている
。4はコンパレータで指令値aと可動部の位置すを比較
し、a>bのときは出力線41に1を出力し、出力線4
2.43には0を出力する。a=bのときは、出力線4
2に1を出力し、出力i41.43には0を出力し、a
<bのときは出力線43に1を出力し、出力線41.4
2には0を出力する。3Vi電流供給器でコンパレータ
からの出力信号41.42.43とホール1c20A、
20Bの信号に従って、任意の周期でモータコイル10
AiOBVC電流を供給する。
1 is the stator magnet of the linear DC motor, 2 is the moving part of the linear DC motor, and the moving part 2 includes a 2-phase motor coil + OA, IOB, 2 holes tC20A, 20B, and a scale head of a position detector. It is equipped with 6. 5 is a scale of a position detector attached to the stator 01lI. 4 is a comparator that compares the command value a and the position of the movable part, and when a>b, outputs 1 to the output line 41;
2.43 outputs 0. When a=b, output line 4
Outputs 1 to 2, outputs 0 to output i41.43, and a
When <b, 1 is output to the output line 43, and the output line 41.4
Outputs 0 to 2. 3Vi current supply with output signal 41.42.43 from comparator and Hall 1c20A,
According to the signal of 20B, the motor coil 10
Supply AiOBVC current.

第2図〜第4図はリニア直流モータの構造全示したもの
である。第2図に示すように、コの字形をした外わ〈7
のコの字形の開口部の内側両側に磁石1が取りつけられ
ており、その両側に取りつけられた磁石5によって形成
された磁気空間部分にホールi C20を取りつけたモ
ータコイル10が挿入され、モータコイル10は可動部
2に固定されている。位置検出用のスケール5は外わく
7の外側に取りつけられ、スケールヘッド6は可動部2
に固定されている。可動部2はリニアガイドレール8と
リニアガイドレールダによって案内され、紙面に対し垂
直方向に移動できるようになっている。第3図は第2図
のA−A断面全示す。厚み方向に着磁され、pの幅をも
つ磁石1は向い合う磁石が異極となるように、また、隣
シ合う磁石も異極となるように配列されている。第4図
は第2図のB−B断面を示す。モータコイル10人。
2 to 4 show the entire structure of a linear DC motor. As shown in Figure 2, the U-shaped outer wall <7
Magnets 1 are attached to both sides of the inside of the U-shaped opening, and the motor coil 10 with the hole i C20 attached is inserted into the magnetic space formed by the magnets 5 attached to both sides, and the motor coil 10 is fixed to the movable part 2. A scale 5 for position detection is attached to the outside of the outer frame 7, and a scale head 6 is attached to the movable part 2.
is fixed. The movable part 2 is guided by a linear guide rail 8 and a linear guide rail, and is movable in a direction perpendicular to the plane of the paper. FIG. 3 shows the entire cross section taken along the line AA in FIG. The magnets 1, which are magnetized in the thickness direction and have a width of p, are arranged so that opposing magnets have different polarities, and adjacent magnets also have different polarities. FIG. 4 shows a BB cross section in FIG. 2. 10 motor coils.

10Bは口の字形をしたリング状になっている。10B is a ring shaped like a mouth.

リングの幅は第3図に示すようにTI)で、リングの移
動方向の外寸法は7Pとなっている。ホール1c2QA
はモータコイル+OAと+OBの間に取りつけられてお
り、ホール1c2Q13はモータコイルIOBの右端部
に取9つけられている。
The width of the ring is TI) as shown in FIG. 3, and the outer dimension in the direction of movement of the ring is 7P. Hall 1c2QA
is installed between motor coils +OA and +OB, and hole 1c2Q13 is installed at the right end of motor coil IOB.

第5図は可動部2の位置を検出するための位置検出器を
示したものである。5′はアブソリュートスケールで磁
石10幅pの半分の71)の幅の番地をもったスクール
であり、固定子側に取りつけられている。アブソリュー
トスケール5′の番地は左へ行くほど大きく、番地は整
数の値で表わされる。アブソリュートスケール5′の番
地の変化する境目は磁石1の境目に対し、7pだけずれ
るように取りつけられている。第6図は第5図のアブソ
リュートスケール5′の番地の幅を不等間隔にしたアブ
ソリュートスケール5“を示1〜だもので、番地の幅は
71)の整数倍になっている。アブソリュートスケール
は第6図のように不等間隔であってもリニア直流モータ
は駆動制御できる。
FIG. 5 shows a position detector for detecting the position of the movable part 2. As shown in FIG. 5' is a school having a width 71), which is half the width p of the magnet 10, on the absolute scale, and is attached to the stator side. The addresses of the absolute scale 5' increase toward the left, and the addresses are represented by integer values. The absolute scale 5' is attached so that the boundary where the address changes is shifted by 7p from the boundary of the magnet 1. Figure 6 shows an absolute scale 5'' in which the address widths of the absolute scale 5' in Figure 5 are arranged at unequal intervals from 1 to 1, and the address width is an integral multiple of 71).Absolute scale The linear DC motor can be driven and controlled even if the distances are unequal as shown in FIG.

第7図は電流供給器を示したものである。a〉bかどう
かを表す信号線41はAND回路32Aに入力されてい
る。a=bの信号線42はNOT回路33に入力されN
OT回路33の出力信号はAND回路32A、32Bに
入力されている。a〈bの信号線43はAND回M32
Bに入力されている。34は任意の周期でパルスを発生
するパルス発生器でその出力信号1dAND回路32A
FIG. 7 shows the current supply device. A signal line 41 indicating whether a>b is input to an AND circuit 32A. The signal line 42 of a=b is input to the NOT circuit 33 and N
The output signal of the OT circuit 33 is input to AND circuits 32A and 32B. The signal line 43 of a<b is AND circuit M32
It is input to B. 34 is a pulse generator that generates pulses at an arbitrary period, and its output signal is a 1dAND circuit 32A.
.

32Bに入力されている。これらの構成によって、リニ
ア直流モータを左へ動かすか、右へ動かすかの信号を発
生することができる。たとえば、指令値aよりもモータ
可動部2の位置すが小さいとき(a>b)は、可動部を
左へ動かすためにAND回路32Aから信号線44ヘパ
ルス信号りを出力する。逆1<、a<bのときは、可動
部2を右へ動かすためvcAND回路32Bから信号線
45ヘパルス信号Rを出力する。a=bのときはAND
回路32A、32Bからは0の状態の信号が出力されて
いる。31は電流分配器で、AND回路32A、32B
からの出力信号り、Rとホール1c2OA、20Bの出
力信号が入力されている。電流分配器31はそれらの入
力信号に従って、モータコイルIOA、1OBVC電流
を供給する。次に、電流分配器31のモータコイル+O
A、10Bへの電流供給方法を第8図〜第10図を便っ
て説明する。第8図はモータコイル10AiOB。
32B. With these configurations, it is possible to generate a signal to move the linear DC motor to the left or to the right. For example, when the position of the motor movable part 2 is smaller than the command value a (a>b), a pulse signal is output from the AND circuit 32A to the signal line 44 in order to move the movable part to the left. When 1<, a<b, a pulse signal R is output from the vcAND circuit 32B to the signal line 45 in order to move the movable part 2 to the right. AND when a=b
A signal in the 0 state is output from the circuits 32A and 32B. 31 is a current divider, AND circuits 32A, 32B
The output signals from the holes 1c2OA and 20B are input. Current divider 31 supplies motor coil IOA, 1OBVC current according to their input signals. Next, the motor coil +O of the current distributor 31
A method of supplying current to A and 10B will be explained with reference to FIGS. 8 to 10. Figure 8 shows a motor coil 10AiOB.

ホール1c2QA、20Bと磁石1の配置関係をモデル
化して示したものである。第9図はモータコイル+OA
、10Bへの電流供給パターンを示したものである。第
10図は第9図で使っているコイル電流を流す方向の符
号r説明した図である。まず、第9図のパターンOのよ
うに第8図の■の位置にモータコイルがあるとき、モー
タコイルl0BIC+方向の電流を供給するとモータコ
イルVcは右方向の力が作用し、右方向に移動していき
、−1−I)だけ移動した◎の位置で力がバランスして
停止する。次に、第9図のパターン@のように、モータ
コイル+OAに一方向の電流全供給するとモータコイル
には右方向の力が作用し、第8図の■のように、さらに
、ipだけ移動した位置で停止する。このように、第9
図に示すパターンで電流全供給していくことによって、
71)ずつモータコイルを移動させることができる。こ
こで、第9図のパターンOはモータ電流は前の状態を維
持したままで、変化しないことを示している。
This is a modeled representation of the arrangement relationship between the holes 1c2QA, 20B and the magnet 1. Figure 9 shows motor coil + OA
, 10B shows the current supply pattern. FIG. 10 is a diagram illustrating the direction in which the coil current flows using the symbol r used in FIG. 9. First, when the motor coil is located at the position ■ in Figure 8 as in pattern O in Figure 9, when a current is supplied in the motor coil l0BIC+ direction, a force in the right direction acts on the motor coil Vc, causing it to move to the right. The force balances and it stops at the position marked ◎, which has moved by -1-I). Next, as shown in the pattern @ in Figure 9, when the motor coil + OA is fully supplied with current in one direction, a force in the right direction acts on the motor coil, and as shown in ■ in Figure 8, it further moves by ip. It will stop at the specified position. In this way, the ninth
By supplying the entire current in the pattern shown in the figure,
71) The motor coil can be moved by 71). Here, pattern O in FIG. 9 shows that the motor current remains in the previous state and does not change.

ホールミc信号のXは1,0のどちらでもよいことを示
す。ホールミc信号はN極のとき1を出力し、S極のと
きOk小出力る。
This indicates that X of the Holmic signal can be either 1 or 0. The HallMi c signal outputs 1 when it is N pole, and outputs a small OK when it is S pole.

以上のような構成によって、リニア直流モータの可動部
を指令値aO位置まで移動させることができる。
With the above configuration, the movable part of the linear DC motor can be moved to the command value aO position.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、偏差信号を得るだめの演算回路や、偏
差に応じた電流又は電圧を供給するためのアンプなしで
、リニア直流モータを駆動制御することができるので、
制呻装置のコストが低減できる効果がある。また、脱調
が生じても、位置検出で位置を検出して、指令値Iまで
達するまで駆動するので位置決め精度の劣化も生じない
等の効果を有する。
According to the present invention, it is possible to drive and control a linear DC motor without an arithmetic circuit for obtaining a deviation signal or an amplifier for supplying current or voltage according to the deviation.
This has the effect of reducing the cost of the groan suppressing device. Further, even if step-out occurs, the position is detected by position detection and the drive is performed until the command value I is reached, so that there is no deterioration in positioning accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の制師装置構成を示すもので
ある。第2図はリニア直流モータの構造全示す縦断面図
、第3図は第2図のA−A断面図、第4図は第2図のB
−B断面図である。第5図はアブソリュートスケールの
配置図、第6図は不等間隔のアブソリュートスケールの
配置図である。第7図は電流供給器の構成図、第8図は
モータの動作図、第9図は電流分配器の動作パターンを
示す印、第10図はモータコイルの電流方向を示すもの
である。 1・・・磁石  2・・・可動部  3・・・電流供給
器4・・・コンパレータ  5・・・スケール5’+5
“・・・アブソリュートスケール  6・・・スケール
ヘッド7・・・モータ外わく  8・・・リニアガイド
レール9・・・リニアガイドスライダ  10・・・コ
イル20・・・ホールic   31・・・電流分配器
  32A、32B・・・AND回路  33・・・N
OT回路34・・・パルス発生器。 弔10 r−tt乃        今・・・コシIぐし一5’
       :’o’:3) コイ−し10八   
lυb 半す団 1(//l    IOj5
FIG. 1 shows the configuration of a shaping device according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a vertical sectional view showing the entire structure of a linear DC motor, Figure 3 is a sectional view taken along line A-A in Figure 2, and Figure 4 is B in Figure 2.
-B sectional view. FIG. 5 is a layout diagram of absolute scales, and FIG. 6 is a layout diagram of absolute scales with unequal intervals. FIG. 7 is a configuration diagram of the current supply device, FIG. 8 is an operation diagram of the motor, FIG. 9 is a mark showing the operation pattern of the current distributor, and FIG. 10 is a diagram showing the current direction of the motor coil. 1...Magnet 2...Movable part 3...Current supply 4...Comparator 5...Scale 5'+5
"... Absolute scale 6... Scale head 7... Motor outer frame 8... Linear guide rail 9... Linear guide slider 10... Coil 20... Hall IC 31... Current distribution 32A, 32B...AND circuit 33...N
OT circuit 34...pulse generator. Condolence 10 r-ttno Now...Koshi I Gushiichi 5'
:'o':3) Koi-shi 108
lυb half group 1 (//l IOj5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 厚み方向に着磁された磁石を並べて磁束の方向が交互に
反対方向を向く磁気空間群を連続的に直線上に配列し、
この磁気空間に磁気空間群の配列方向に移動可能な多相
コイルを配置してなるリニア直流モータの制御装置にお
いて、前記リニア直流モータの可動部の位置を検出する
位置検出器と、前記位置検出器の出力値と指令値の大小
関係を比較するコンパレータと、前記リニア直流モータ
の多相コイルの1つの相又は複数の相を任意の周期で選
択し、選択した相に前記コンパレータの出力信号に従っ
て電流を供給する電流供給器を備えたことを特徴とする
リニア直流モータの制御装置。
By arranging magnets magnetized in the thickness direction and continuously arranging magnetic space groups in a straight line in which the directions of magnetic flux alternately point in opposite directions,
A control device for a linear DC motor including a multi-phase coil movable in the arrangement direction of the magnetic space group arranged in the magnetic space includes a position detector for detecting the position of a movable part of the linear DC motor; a comparator that compares the magnitude relationship between the output value of the device and the command value; and one phase or multiple phases of the multiphase coil of the linear DC motor is selected at an arbitrary cycle, and the selected phase is controlled according to the output signal of the comparator. A control device for a linear DC motor, characterized by comprising a current supply device that supplies current.
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