KR20090050300A - 선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법 - Google Patents

선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 직곡선구간에 배치된 고정자 및 고정자에 의해 직곡선 방향으로 주행 가능하도록 안내되는 이동자를 포함하는 선형전동기와, 선형전동기의 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출하는 절대위치 검출부와, 선형전동기에 결합되어 직곡선 구간을 주행하도록 하는 주행 휠과, 주행 휠에 결합되어 곡선구간 주행시의 곡선구간 주행거리를 산출하는 회전형 인코더와, 직곡선 구간 중 곡선구간으로의 선형전동기의 진입 및 곡선구간으로부터의 선형전동기의 진출을 감지하는 센서부와, 회전형 인코더에 의해 산출된 곡선구간의 진입지점과 진출지점 사이의 곡선구간 총 주행거리 및 곡선구간 총 주행거리에 해당하는 곡선구간 절대길이값을 미리 저장하는 메모리부와, 선형전동기의 이동자에 교번자계를 형성하여 고정자가 설치된 직곡선구간에서의 선형전동기의 주행을 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 회전형 인코더로부터 산출된 선형전동기의 곡선구간 주행거리 및 메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리를 연산하여, 선형전동기의 곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 직곡선구간에서의 선형전동기의 절대위치를 제어하는 선형전동기의 위치제어시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 곡선구간에서의 선형전동기의 절대위치값을 산출하여 직곡선 전구간에서의 선형전동기의 정확한 위치제어를 구현할 수 있다.

Description

선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법{System of Controlling Position of Linear Electric Motor and Method of Controlling the Same}
본 발명은 선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 직곡선 전구간에서의 정확한 위치제어를 구현할 수 있는 선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 선형전동기를 적용한 위치제어시스템은 절대위치제어를 필요로 한다. 예컨대, 절대위치제어를 위해서는 위치제어시스템의 고유한 절대위치를 검출하기 위한 특별한 장치가 요구되는데, 이러한 절대위치검출은 선형전동기의 위치제어시스템의 신뢰성과 직결되는 중요한 문제이다. 따라서, 선형전동기가 적용된 위치제어시스템이 직곡선 전구간에서의 특정 위치에 대한 보다 신뢰할만한 위치제어를 수행함에 있어서 항상 동일한 위치제어특성을 보여져야 한다.
하지만, 종래의 직곡선구간을 주행하는 선형전동기의 위치제어시스템은 곡선구간에서의 절대위치검출이 어려운 문제점이 있어서, 직곡선 전구간에 대한 절대위치제어가 부정확하다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선형전동기의 주행시 직곡선구간 중 곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 직곡선 전구간에 대한 정확한 절대위치를 제어할 수 있는 선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면은 직곡선구간에 배치된 고정자 및 상기 고정자에 의해 상기 직곡선 방향으로 주행 가능하도록 안내되는 이동자를 포함하는 선형전동기와, 상기 선형전동기의 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출하는 절대위치 검출부와, 상기 선형전동기에 결합되어 상기 직곡선 구간을 주행하도록 하는 주행 휠과, 상기 주행 휠에 결합되어 상기 곡선구간 주행시의 곡선구간 주행거리를 산출하는 회전형 인코더와, 상기 직곡선 구간 중 곡선구간으로의 상기 선형전동기의 진입 및 곡선구간으로부터의 상기 선형전동기의 진출을 감지하는 센서부와, 상기 회전형 인코더에 의해 산출된 곡선구간의 진입지점과 진출지점 사이의 곡선구간 총 주행거리 및 상기 곡선구간 총 주행거리에 해당하는 곡선구간 절대길이값을 미리 저장하는 메모리부와, 상기 선형전동기의 이동자에 교번자계를 형성하여 상기 고정자가 설치된 직곡선구간에서의 상기 선형전동기의 주행을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 회전형 인코더로부터 산출된 선형전동기의 곡선구간 주행거리 및 상기 메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리를 연산하여, 상기 선형전동기의 상기 곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 상기 직곡선구간에서의 상기 선형전동기의 절대위치를 제어하는 선형전동기의 위치제어시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 제어부는, (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 정방향 진입시의 진입지점 절대위치값) + {(곡선구간의 절대길이값) * (곡선구간에서의 선형전동기의 주행거리)/(메모리부에 미리 저장된 곡선구간 총 주행거리)}의 수학식에 의하여, 상기 선형전동기의 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 절대위치를 제어할 수 있다. 상기 제어부는, (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 역방향 진입시의 진입지점 절대위치값) - {(곡선구간의 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}의 수학식에 의하여, 상기 선형전동기의 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 절대위치를 제어할 수도 있다. 상기 직곡선구간 일측면에 연속적으로 설치되어 상기 직곡선구간에서의 절대길이값의 기준이 되는 바코드 테이프와, 상기 바코드 테이프를 판독하는 바코드 테이프 판독부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 곡선구간의 진입지점 또는 진출지점의 절대위치값을, 상기 선형전동기의 곡선구간으로부터의 진입시 또는 진출시 상기 바코드 테이프로부터 판독된 바코드 값으로 설정할 수도 있다. 상기 센서부는 레이저 센서, 포토 센서 또는 근접 센서를 포함하며, 상기 곡선구간 진입지점 및 진출지점에 각각 배치되는 반사판을 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 반사판이 상기 센서부에 의해 감지되면 상기 선형전동기의 곡선구간으로의 진입 및 곡선 구간으로부터의 진출을 판단할 수도 있다. 상기 제어부는, 상기 바코드 테이프 판독부에 의해 상기 직선구간에 설치된 바코드 테이프로부터 판독된 바코드 값에 의하여, 상기 직선구간에서의 절대위치값을 산출할 수도 있다. 상기 선형전동기의 이동자는, 교호적으로 배치되는 복수의 이동자철심과 영구자석, 및 상기 이동자철심과 영구자석에 권선되며 외부로부터 전류가 인가되는 이동자권선을 더 포함할 수도 있다. 상기 선형전동기의 주행시, 상기 직곡선구간에서 이탈을 방지하기 위한 한 쌍 이상의 사이드 휠을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면은 a) 직곡선구간 중 선형전동기의 곡선구간 총 주행거리를 미리설정하여 저장하는 단계와, b) 상기 선형전동기의 직곡선구간 주행 중 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출하는 단계와, c) 상기 선형전동기가 직곡선구간 주행 중에 곡선구간으로 진입하는지 판단하는 단계와, d) 상기 c) 단계에서, 상기 선형전동기의 곡선구간 진입이 판단되면, 상기 곡선구간 진입지점의 절대위치값과 상기 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 가감하여 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 단계를 포함하는 선형전동기의 위치제어방법을 제공한다.
바람직하게, c11) 상기 c) 단계에서, 상기 선형전동기가 곡선구간 시작지점으로부터 정방향으로 진입하는지 또는 곡선구간 종료지점으로부터 역방향으로 진입하는지를 판단하는 단계와, c12) 상기 선형전동기의 곡선구간 시작지점으로부터의 정방향 진입이 판단되면, 상기 곡선구간 시작지점의 절대위치값과 상기 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 덧셈하여 상기 선형전동 기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 c12) 단계에서, 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값은, (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 정방향 진입시의 시작지점 절대위치값) + {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}의 수학식에 의해 산출될 수도 있다. c21) 상기 c) 단계에서, 상기 선형전동기가 곡선구간 시작지점으로부터 정방향으로 진입하는지 또는 곡선구간 종료지점으로부터 역방향으로 진입하는지를 판단하는 단계와, c22) 상기 선형전동기의 곡선구간 종료지점으로부터의 역방향 진입이 판단되면, 상기 곡선구간 종료지점의 절대위치값으로부터 상기 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 차감하여 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 상기 c22) 단계에서, 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값은, (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 역방향 진입시의 종료지점 절대위치값) - {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}의 수학식에 의해 산출될 수도 있다. d1) 상기 선형전동기가 곡선구간으로부터 진출하는지 판단하는 단계와, d2) 상기 d1) 단계에서, 상기 선형전동기가 곡선구간으로부터 진출하면, 상기 직선구간에서의 절대위치값을 산출하여 상기 선형전동기의 절대위치를 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 곡선구간에서의 선형전동기의 절대위치값을 산출함으로 써, 전체 직곡선구간에서의 선형전동기의 정확한 위치제어를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성요소 또는 구성요소의 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형전동기의 위치제어시스템의 개략적인 구성도를 예시한 것이다.
본 실시예에 의한 선형전동기의 위치제어시스템은, 선형전동기(110), 주행 휠(115), 회전형 인코더(120), 센서부(130), 메모리부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
선형전동기(110)는 직곡선구간에 배치된 고정자(112), 및 고정자(112)에 의해 직곡선 방향으로 정방향 또는 역방향 주행가능하도록 가이드되며, 복수의 이동자철심과 영구자석이 교호적으로 배치되고 외부로부터 전류를 공급받는 이동자권선이 권선된 이동자를 포함한다. 여기서, 도시된 바와 같이, 고정자(112)는 전체 직곡선구간에 일정한 간격으로 연속적으로 배치된다.
주행 휠(115))은 직곡선구간을 주행하도록 하는 역할을 한다. 예컨대, 주행 휠(115)은 선형전동기(110)의 주행방향 양 측면에 한 쌍의 휠로 설치되어서, 선형전동기(110)가 직곡선구간을 따라 이동하게 한다. 한편, 한 쌍의 주행 휠이 결합 된 선형전동기(110)는 이동체(미도시) 하부의 보기(boggy)(미도시)에 회전가능하게 전단부 및 후단부에 각각 설치될 수 있다. 예컨대, 이동자와 고정자(112) 사이에 작용하는 자기력에 의해서 선형전동기 상부에 결합된 이동체가 직곡선구간을 정방향 또는 역방향으로 주행하게 된다. 여기서, 이동자와 고정자(112) 사이에 생성된 자기력에 대해서는 도 3을 참조하여 상술하고자 한다.
회전형 인코더(rotary encorder)(120)는 주행 휠(115)에 결합되어서 곡선구간 주행시의 주행거리를 산출한다. 여기서, 회전형 인코더(120)는 회전량 또는 회전각도의 아날로그 값을 입력받아 디지털 값으로 출력한다. 주지하다시피, 회전형 인코더(120)로는 회전량 또는 회전각의 증가분을 측정하는 증분형, 회전자의 절대위치를 측정하는 절대형, 및 위치정보를 시리얼 통신으로 전송하는 시리얼 인코더가 있다.
센서부(130)는 직곡선구간 중 곡선구간으로의 선형전동기(110)의 진입 또는 곡선구간으로부터의 선형전동기(110)의 진출을 감지하여 제어부(150)로 진입 신호 또는 진출 신호를 전달한다. 예컨대, 센서부(130)는 레이저 센서, 포토 센서 또는 근접센서를 포함할 수 있으며, 도시된 바와 같이, 직곡선구간 중 곡선구간 시작지점(A) 및 종료지점(B)에는 반사판(132)이 각각 배치될 수 있다. 여기서, 근접 센서는 인접한 물체, 예컨대 금속을 감지할 수 있는 센서를 의미한다.
구체적으로, 선형전동기(110)의 직곡선구간 주행 중 곡선구간으로의 진입시, 예컨대 선형전동기(110)의 곡선구간 시작지점(A)으로부터 종료지점(B)으로의 정방향 진입시(CCW), 곡선구간 시작지점(A)에 배치된 반사판(132A)이 센서부(130)에 의 해 감지되면, 제어부(150)는 선형전동기(110)의 직선구간으로부터 곡선구간으로의 진입임을 판단하게 된다. 이후, 선형전동기(110)의 직곡선구간 주행 중 곡선구간으로부터의 진출시, 곡선구간의 종래지점(B)에 배치된 반사판(132B)이 센서부(130)에 의해 감지되면, 제어부(150)는 이동자의 곡선구간으로부터 직선구간으로의 진출임을 판단하게 된다. 여기서, 곡선구간 시작지점(A) 및 종료지점(A)은 직곡선구간 전체의 절대길이를 기준으로 설정되는데, 예컨대 직곡선구간 전체 절대길이값이 0 부터 90으로 설정되고 이 중 곡선구간이 30 부터 60으로 설정되어 있으면, 오름차순 순으로 절대길이값이 30인 지점이 곡선구간의 시작지점(A)이 되고, 절대길이값이 60인 지점이 곡선구간의 종료지점(B)이 될 수 있다.
한편, 이와는 반대로, 선형전동기(110)의 직곡선구간 주행 중 곡선구간으로의 진입시, 예컨대 선형전동기(110)의 곡선구간 종료지점(B)으로부터 시작지점(A)으로의 역방향 진입시(CW), 곡선구간 종료지점(B)에 배치된 반사판(132B)이 센서부(130)에 의해 감지되면, 제어부(150)는 선형전동기(110)의 직선구간으로부터 곡선구간으로의 진입임을 판단하게 된다. 이후, 선형전동기(110)의 직곡선구간 주행 중 곡선구간으로부터의 진출시, 곡선구간의 시작지점(A)에 배치된 반사판(132A)이 센서부(130)에 의해 감지되면, 제어부(150)는 선형전동기(110)의 곡선구간으로부터 직선구간으로의 진출임을 판단하게 된다.
여기서, 직곡선구간 전체의 절대길이값은, 선형전동기에 포함된 바코드 테이프 판독부(미도시)에 의해, 직곡선구간에 설치된 바코드 테이프(135)를 판독되어 산출될 수 있다. 한편, 바코드 테이프(135)는 직곡선구간 일측면에 연속적으로 배 치될 수 있다.
메모리부(140)는 회전형 인코더(120)에 의해 산출된 곡선구간 진입지점과 진출지점 사이의 곡선구간 총 주행거리, 및 곡선구간 총 주행거리에 해당하는 곡선구간 절대길이값을 미리 저장한다. 전술한 바와 같이, 곡선구간 진입지점은 선형전동기(110)의 정방향 주행시(CCW) 곡선구간의 시작지점(A)이 되며, 선형전동기(110)의 역방향 주행시(CW) 곡선구간의 종료지점(B)이 된다. 마찬가지로, 곡선구간 진출지점은 선형전동기(110)의 정방향 주행시(CCW) 곡선구간 종료지점(B)이 되며, 이동자의 역방향 주행시(CW) 곡선구간 시작지점(B)이 된다.
제어부(150)는 선형전동기(110)의 이동자에 교번자계를 형성하여 고정자(112)가 설치된 직곡선구간 상에서의 선형전동기(110)의 주행을 제어하는 역할을 한다. 구체적으로, 제어부(150)는, 회전형 인코더(120)로부터 산출된 곡선구간에서의 선형전동기의 주행거리 및 메모리부(140)에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리를 연산하여 선형전동기(110)의 곡선구간에서의 절대위치값을 산출함으로써 곡선구간에서의 선형전동기(110)의 절대위치를 제어하게 된다.
도 1b는 도 1a의 선형전동기의 위치제어시스템에 의한 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 과정을 예시한 것이다.
첫번째, 선형전동기의 정방향 주행시의 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 과정을 예시하면 다음과 같다.
제어부는, 메모리부에 미리 저장되어 있는 곡선구간 총 주행거리와 곡선구간 총 주행거리에 해당하는 곡선구간 절대길이값, 및 센서부에 의해 감지된 곡선구간 시작지점(A)의 절대위치값을 이용하여, 다음의 수학식 1을 통해서 선형전동기의 곡선구간에서의 절대위치값을 산출함으로써 전체 직곡선구간에서의 절대위치를 제어할 수 있다.
(직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 정방향 진입시의 시작지점 절대위치값) + {(곡선구간 절대길이값) * (곡선구간에서의 선형전동기의 주행거리)/(메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}
도시된 바와 같이, 직선구간 주행시, 즉 곡선구간 진입 이전 또는 곡선구간 진출 이후에는, 바코드 테이프에 의한 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 위치를 정확히 제어한다. 곡선구간 주행시, 즉 곡선구간 진입 이후와 진출 이전 사이에는, 회전형 인코더에 의해 산출된 곡선구간 주행거리 및 진입시 곡선구간 시작지점(A)의 절대위치값을 수학식 1에 대입하여 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출한다.
한편, 회전형 인코더에 의해 산출된 주행거리는, 주행 휠에 결합되어 있어서 직선구간 주행시에도 주행거리가 산출되므로, 곡선구간 진입시에는 초기화하는 것이 바람직하다. 즉, 회전형 인코더에 의해 산출된 주행거리는 곡선구간 시작지점(A)부터 곡선구간 종료지점(B) 사이에서만 유효할 수 있다.
두 번째, 선형전동기의 역방향 주행시의 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 과정을 예시하면 다음과 같다.
제어부는, 메모리부에 미리저장되어 있는 곡선구간 총 주행거리와 곡선구간 총 주행거리에 해당하는 곡선구간 절대길이값, 및 곡선구간 종료지점(A)의 절대위치값을 이용하여, 다음의 수학식 2를 통해서 선형전동기의 곡선구간에서의 절대위치값을 산출함으로써 전체 직곡선구간에서의 절대위치를 제어할 수 있다.
(직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 역방향 진입시의 종료지점 절대위치값) - {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}
도시된 바와 같이, 직선구간 주행시에는, 즉 곡선구간 진입 이전 또는 곡선구간 진출 이후에는, 바코드 테이프에 의한 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 위치를 정확히 제어한다. 곡선구간 주행시, 즉 곡선구간 진입 이후와 진출 이전 사이에는, 회전형 인코더에 의한 산출된 곡선구간 주행거리 및 진입시 곡선구간 종료지점의 절대위치값을 수학식 2에 대입하여 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 직곡선구간에서의 선형전동기의 절대위치를 정확히 제어한다.
도 2는 도 1a의 선형전동기의 위치제어시스템의 선형전동기를 예시한 개략적인 사시도이다.
선형전동기는 직곡선구간에 배치된 고정자(미도시), 및 고정자에 의해 직곡선 방향으로 주행가능하도록 안내되며 복수의 이동자철심(212)과 영구자석(214)이 교호적으로 배치되고 외부로부터 전류를 공급받는 이동자권선(216)이 권선된 한 쌍의 제1 이동자(210a,210b)를 포함한다. 여기서, 제1 이동자(210a,210b)는 제1 보기(202a)에 일체로 고정되며, 제1 보기(202a)는 이동체(vehicle)(204)의 주행 방향 전단부에 회전가능하게 고정된다.
주행 휠(220)은 제1 이동자(210a,210b)의 양 측면에 한 쌍의 휠로 이루어져 제1 보기(202a)에 회전가능하게 설치된다. 한편, 전술한 바와 같이, 회전형 인코더(미도시)는 주행 휠(220)에 결합되어 주행 휠의 회전수를 계수하여 주행거리를 산출한다.
사이드 휠(230)은 제1 보기(202a)의 전후단 양측면에 각각 구성되며, 직곡선구간에 설치되는 레일(미도시)에서의 주행시 이탈을 방지하는 역할을 한다.
한편, 제1 보기(202a)에 결합된 이동자, 주행 휠, 회전형 인코더 및 사이드 휠과 동일한 구성으로 이루어진 제2 보기(202b)가 이동체(204)의 주행방향 후단부에 회전가능하게 고정된다.
따라서, 전술한 바와 같은 구성을 통해서, 외부로부터 이동자권선(216)으로 전류가 공급되면 자기력에 의해 이동자(210a,210b)가 정방향 또는 역방향으로 레일을 따라 직곡선구간을 주행하게 된다.
도 3은 도 1a의 선형전동기의 주행원리를 설명하기 위한 자기력의 발생원리를 예시한 것이다.
도 3을 참조하여, 선형전동기를 주행하게 하는 동력인 자기력의 발생원리를 상술하면 다음과 같다.
우선, (A)에 도시된 바와 같이, 선형전동기의 이동자권선(340)에 전류(Ix1a)를 공급하면, 자속(Φ)이 이동자철심(310) 및 영구자석(320)과, 고정자, 즉 고정자철심(330)에 발생한다. 여기서, 이동자철심(310)이 두 개의 영구자석 방향(=>,<=) 사이에 있을 때는 N극, 두 개의 영구자석 방향(<=,=>) 사이에 있을 때는 S극을 가진다. 한편, 양측의 공극에서 동일한 방향으로 자기력을 발생시키기 위해서, 이동자철심(310)과 영구자석(320)을 τp 만큼 비틀어지게(Skew) 배치할 수 있다.
(B)에 도시된 바와 같이, 이동자권선(340)에 전류(Ix1a)를 공급하여 고정자철심(330)의 상측에는 N극의 자속이, 하측에는 S극의 자속이 발생하면, 고정자철심(330)의 자극과 이동자철심(310)의 자극 상호 작용에 의하여 자기력이 발생한다. 즉, 자기력(Fx1,Fx2,Fx3,Fx4)이 발생하여 최종 자기력(Fx)이 우측 방향으로 발생한다.
(C)는 이동자철심(310)이 τp 만큼 이동하였을 때 위치를 도시한다. 여기서, 전류(Ix1a)의 방향을 변경하여 전류(Ix2a)를 공급하면 고정자철심(330)의 상측에 S극이, 하측에 N극의 자속이 발생하여 고정자철심(330)의 자극과 이동자철심(310)의 자극 상호 작용에 의하여 자기력(Fx5,Fx6,Fx7,Fx8)이 발생하여 최종 자기력(Fx)이 우측 방향으로 발생한다.
따라서, (B)와 (C)에 도시된 과정을 반복하여 전류의 공급방향을 주기적으로 변경하면, 우측 방향으로의 지속적인 자기력이 발생하므로 선형전동기가 우측방향으로 지속적으로 주행하게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선형전동기의 위치제어방법을 예시한 개략적인 흐름도이다.
우선, 직곡선구간 중 선형전동기의 곡선구간 총 주행거리를 미리 계측하여 저장한다(410).
이후, 선형전동기의 직곡선구간 주행 중 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출한다(420). 예컨대, 직곡선구간 일측면에 연속적으로 배치된 바코드 테이프를 판독하여 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출할 수 있다.
이후, 선형전동기가 직곡선구간 주행 중 곡선구간으로 진입하는지 판단한다(430).
이후, 선형전동기가 곡선구간 시작지점으로부터 정방향으로 진입하는지 또는 곡선구간 종료지점으로부터 역방향으로 진입하는지를 판단한다(435). 전술한 바와 같이, 선형전동기의 정방향 진입 또는 역방향 진입에 따라서 곡선구간에서의 절대위치값 산출방법이 상이할 수 있다.
이후, 선형전동기의 곡선구간 진입이 검출 또는 판단되면, 곡선구간 진입지점의 절대위치값과 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 가감하여 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출한다(440a,440b).
여기서, 첫 번째, 선형전동기의 곡선구간 시작지점으로부터의 정방향 진입이 판단되면, 곡선구간 시작지점의 절대위치값과 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 덧셈하여 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는데, 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값은 다음의 수학식 3에 의하여 산출된다(440a).
(선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 정방향 진입시의 시작지점 절대위치값) + {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}
두 번째, 선형전동기의 곡선구간 종료지점으로부터의 역방향 진입이 판단되면, 곡선구간 종료지점의 절대위치값으로부터 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 차감하여 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는데, 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값은 다음의 수학식 4에 의하여 산출된다(440b).
(선형전동기의 직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 역방향 진입시의 종료지점 절대위치값) - {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}
이후, 선형전동기가 곡선구간으로부터 진출하는지 판단하고(450), 선형전동기가 곡선구간으로부터 직선구간으로 진출하면 직선구간에서의 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 절대위치를 제어한다.
전술한 본 발명에 따른 선형전동기의 위치제어시스템 및 이의 위치제어방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형전동기의 위치제어시스템의 개략적인 구성도를 예시한 것이다.
도 1b는 도 1a의 선형전동기의 위치제어시스템에 의한 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 과정을 예시한 것이다.
도 2는 도 1a의 선형전동기의 위치제어시스템의 선형전동기를 예시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1a의 선형전동기의 주행원리를 설명하기 위한 자기력의 발생원리를 예시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선형전동기의 위치제어방법을 예시한 개략적인 흐름도이다.

Claims (14)

  1. 직곡선구간에 배치된 고정자 및 상기 고정자에 의해 상기 직곡선 방향으로 주행 가능하도록 안내되는 이동자를 포함하는 선형전동기와,
    상기 선형전동기의 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출하는 절대위치 검출부와,
    상기 선형전동기에 결합되어 상기 직곡선 구간을 주행하도록 하는 주행 휠과,
    상기 주행 휠에 결합되어 상기 곡선구간 주행시의 곡선구간 주행거리를 산출하는 회전형 인코더와,
    상기 직곡선 구간 중 곡선구간으로의 상기 선형전동기의 진입 및 곡선구간으로부터의 상기 선형전동기의 진출을 감지하는 센서부와,
    상기 회전형 인코더에 의해 산출된 곡선구간의 진입지점과 진출지점 사이의 곡선구간 총 주행거리 및 상기 곡선구간 총 주행거리에 해당하는 곡선구간 절대길이값을 미리 저장하는 메모리부와,
    상기 선형전동기의 이동자에 교번자계를 형성하여 상기 고정자가 설치된 직곡선구간에서의 상기 선형전동기의 주행을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 회전형 인코더로부터 산출된 선형전동기의 곡선구간 주행거리 및 상기 메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리를 연산하여, 상기 선형전동기의 상기 곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 상기 직곡선구간에서의 상 기 선형전동기의 절대위치를 제어하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 정방향 진입시의 진입지점 절대위치값) + {(곡선구간의 절대길이값) * (곡선구간에서의 선형전동기의 주행거리)/(메모리부에 미리 저장된 곡선구간 총 주행거리)}
    의 수학식에 의하여, 상기 선형전동기의 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 절대위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 역방향 진입시의 진입지점 절대위치값) - {(곡선구간의 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(메모리부에 미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}
    의 수학식에 의하여, 상기 선형전동기의 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하여 선형전동기의 절대위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 직곡선구간 일측면에 연속적으로 설치되어 상기 직곡선구간에서의 절대길이값의 기준이 되는 바코드 테이프와,
    상기 바코드 테이프를 판독하는 바코드 테이프 판독부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 곡선구간의 진입지점 또는 진출지점의 절대위치값을, 상기 선형전동기의 곡선구간으로부터의 진입시 또는 진출시 상기 바코드 테이프로부터 판독된 바코드 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서부는 레이저 센서, 포토 센서 또는 근접 센서를 포함하며,
    상기 곡선구간 진입지점 및 진출지점에 각각 배치되는 반사판을 더 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 반사판이 상기 센서부에 의해 감지되면 상기 선형전동기의 곡선구간으로의 진입 및 곡선구간으로부터의 진출을 판단하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 바코드 테이프 판독부에 의해 상기 직선구간에 설치된 바코드 테이프로부터 판독된 바코드 값에 의하여, 상기 직선구간에서의 절대위치값 을 산출하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형전동기의 이동자는, 교호적으로 배치되는 복수의 이동자철심과 영구자석, 및 상기 이동자철심과 영구자석에 권선되며 외부로부터 전류가 인가되는 이동자권선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형전동기의 주행시, 상기 직곡선구간에서 이탈을 방지하기 위한 한 쌍 이상의 사이드 휠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어시스템.
  9. a) 직곡선구간 중 선형전동기의 곡선구간 총 주행거리를 미리설정하여 저장하는 단계와,
    b) 상기 선형전동기의 직곡선구간 주행 중 직선구간에서의 절대위치값을 지속적으로 검출하는 단계와,
    c) 상기 선형전동기가 직곡선구간 주행 중에 곡선구간으로 진입하는지 판단하는 단계와,
    d) 상기 c) 단계에서, 상기 선형전동기의 곡선구간 진입이 판단되면, 상기 곡선구간 진입지점의 절대위치값과 상기 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리 에 해당하는 절대길이값을 가감하여 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 단계를 포함하는 선형전동기의 위치제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    c11) 상기 c) 단계에서, 상기 선형전동기가 곡선구간 시작지점으로부터 정방향으로 진입하는지 또는 곡선구간 종료지점으로부터 역방향으로 진입하는지를 판단하는 단계와,
    c12) 상기 선형전동기의 곡선구간 시작지점으로부터의 정방향 진입이 판단되면, 상기 곡선구간 시작지점의 절대위치값과 상기 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 덧셈하여 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 c12) 단계에서, 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값은,
    (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 정방향 진입시의 시작지점 절대위치값) + {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징을 하는 선형전동기의 위치제어방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    c21) 상기 c) 단계에서, 상기 선형전동기가 곡선구간 시작지점으로부터 정방향으로 진입하는지 또는 곡선구간 종료지점으로부터 역방향으로 진입하는지를 판단하는 단계와,
    c22) 상기 선형전동기의 곡선구간 종료지점으로부터의 역방향 진입이 판단되면, 상기 곡선구간 종료지점의 절대위치값으로부터 상기 선형전동기의 곡선구간 주행시의 주행거리에 해당하는 절대길이값을 차감하여 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 c22) 단계에서, 상기 선형전동기의 전체 직곡선구간에서의 절대위치값은,
    (직곡선구간에서의 절대위치값) = (선형전동기의 곡선구간 역방향 진입시의 종료지점 절대위치값) - {(곡선구간 절대길이값) * (선형전동기의 곡선구간에서의 주행거리)/(미리저장된 곡선구간 총 주행거리)}의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징을 하는 선형전동기의 위치제어방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    d1) 상기 선형전동기가 곡선구간으로부터 진출하는지 판단하는 단계와,
    d2) 상기 d1) 단계에서, 상기 선형전동기가 곡선구간으로부터 진출하면, 상기 직선구간에서의 절대위치값을 산출하여 상기 선형전동기의 절대위치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형전동기의 위치제어방법.
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