KR20110023739A

KR20110023739A - 이동체 시스템과 이동체의 초기위치의 결정방법

Info

Publication number: KR20110023739A
Application number: KR1020100074877A
Authority: KR
Inventors: 히데키 쿠보
Original assignee: 무라다기카이가부시끼가이샤
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2011-03-08
Also published as: US8294391B2; TWI481984B; US20110050007A1; CN102001340A; JP4941790B2; CN102001340B; JP2011050200A; TW201116959A; KR101301201B1

Abstract

본 발명은, 이동체에 리니어 모터의 가동자를 설치하는 동시에, 지상쪽에 리니어 모터의 고정자와 위치센서를 설치한다. 위치센서와 위치센서와의 사이에, 또한 마그넷 열과의 상호작용에 의한 인덕턴스 변화로부터, 가동자의 개략위치를 판정할 수 있도록 고정자를 복수 배치한다. 고정자에 대한 가동자의 개략위치와 위치센서의 신호로부터, 전원투입시에 이동체의 초기위치를 구한다.

Description

이동체 시스템과 이동체의 초기위치의 결정방법{MOVABLE OBJECT SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING AN INITIAL POSITION OF THE MOVABLE OBJECT}

본 발명은 지상 1차, 기상(機上) 2차의 리니어 모터를 이용한 이동체 시스템에 관한 것으로, 특히 시스템의 기동시 등에 이동체의 초기위치를 측정하는 것에 관한 것이다.

특허문헌 1(JP2007-82307A)은 스태커 크레인 등의 이동체에 대하여, 기상에 리니어 모터의 가동자를 설치하고, 지상에 고정자를 설치하며, 리니어 센서에 의해 이동체의 위치를 검출하고, 리니어 모터를 제어하는 것을 개시하고 있다. 그리고 고정자를 이산(離散)적으로 복수 배치하는 동시에, 리니어 센서도 이산적으로 복수 배치하고, 가동자를 검출하고 있는 리니어 센서로부터의 신호에 의해, 이동체의 위치를 구한다.

여기서 가동자는 일반적으로 복수개의 마그넷으로 구성되며, 리니어 센서는 몇 번째의 마그넷을 검출하고 있는지를 마그넷의 수를 카운트함으로써 구한다. 마그넷의 수를 카운트하지 않고 가동자의 위치를 구하는 데 있어서는, 가동자보다 측정레인지(range)가 긴 리니어 센서가 필요하게 되어 비용적으로 불리하다. 그런데 시스템의 최초 기동시 및 정전 후의 복구시 등에는, 이동체의 초기위치가 불명(不明)한 상태에서 시스템을 시동시킬 필요가 있다. 가동자의 길이보다 측정레인지가 짧은 위치센서에서는, 시동(start-up)시에 가동자의 위치가 일의적으로 결정되지 않는다. 따라서 가동자보다 측정레인지가 짧은 위치센서를 이용하면서도, 시동시에 가동자의 위치를 일의적으로 결정할 필요가 있다.

본 발명의 과제는, 가동자의 마그넷 열(列)보다 측정레인지가 짧은 위치센서를 이용하여, 가동자의 절대위치를 일의적으로 결정하는 데 있다.

본 발명에서의 추가 과제는, 가동자의 위치를 보다 확실히 결정할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명에서의 다른 추가 과제는, 가동자의 위치를 결정하기 위한 구체적인 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 이동체에 마그넷 열로 이루어진 리니어 모터의 가동자를 설치하는 동시에, 지상쪽에, 상기 리니어 모터의 고정자로서 복수의 코일로 이루어진 것과, 가동자의 위치를 검출하고 또한 측정레인지가 가동자의 길이보다 짧은 위치센서를 설치한 시스템으로서,

상기 위치센서를 복수 이산적으로 배치하는 동시에,

위치센서와 위치센서와의 사이에, 또한 상기 마그넷 열과의 상호작용에 의한 고정자의 코일의 인덕턴스 변화로부터, 상기 가동자의 개략위치를 판정할 수 있도록, 상기 고정자를 복수 배치하고,

또한, 고정자에 대한 가동자의 개략위치와 위치센서의 신호로부터, 전원투입시에 이동체의 초기위치를 구하기 위한 시동수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

가동자의 마그넷 열이 고정자의 코일과 대향하면, 코일의 인덕턴스가 변화된다. 가령 가동자와 대향하고 있지 않은 코일과는, 인덕턴스가 다른 값이 된다. 따라서 본 발명에서는, 마그넷 열과의 상호작용에 의한 고정자의 코일의 인덕턴스의 변화로부터, 가동자의 개략위치를 판정하고, 정밀한 위치를 위치센서로 결정한다. 이에 따라, 가동자의 마그넷 열보다 측정레인지가 짧은 위치센서를 이용하여, 가동자의 절대위치를 일의적으로 결정할 수 있다. 또 코일의 인덕턴스 이외에, 위치센서와 가동자가 마주 향하고 있는지의 여부, 혹은 고정자에 부속된 홀 소자 등이 가동자와 마주 향하고 있는지 등의 보조적 정보도 이용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷 열의 길이를 상기 고정자의 배열 피치보다 길게 함으로써, 마그넷 열의 후단(後端)이 뒤쪽의 고정자의 후단의 코일과 대향하고 있을 때에, 마그넷 열의 선단(先端)이 앞쪽의 고정자의 후단의 코일과 대향하도록 한다. 이와 같이 하면, 마그넷 열이 1개의 고정자에만 대향하는 상태를 줄이고, 마그넷 열이 좌우 한 쌍의 고정자와 마주 향하는 상태를 늘릴 수가 있다. 마그넷 열이 복수의 고정자와 마주 향하면, 좌우 어느 고정자 모두 같은 정도로 마주 향하고 있고, 한쪽의 고정자와 넓은 범위에서 마주 향하며, 다른 쪽의 고정자와 좁은 범위에서 마주 향하고 있는 등으로부터, 마그넷 열의 위치를 보다 확실히 판별할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 시동수단은, 전원투입시에 상기 고정자에 직류전류를 가함으로써, 상기 가동자를 복수의 위치 중 어느 것에 개략적으로 위치결정하는 동시에, 위치결정 후에 상기 고정자에 교류전류를 가함으로써, 상기 인덕턴스의 변화를 측정한다. 이와 같이 하면, 직류전류를 코일에 가함으로써 가동자를 복수의 위치 중 어느 위치에 개략적으로 위치결정하고, 교류전류를 코일에 가함으로써 어느 개략위치에 있는지를 결정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 교류전류는 이동체가 교류전류에 추종하여 이동하지 않는 주파수가 되고, 상기 시동수단은, 전원투입시에 상기 고정자에 직류전류를 가할 때에, 고정자의 코일마다 직류 저항을 측정하여, 교류전류에 대한 코일마다의 교류 임피던스를 구하며, 구한 교류 임피던스로부터 상기 직류 저항을 제외함으로써 코일마다의 인덕턴스를 구한다. 이와 같이 하면 간단히 코일마다의 인덕턴스를 구할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 고정자는 좌우에 홀 소자를 구비하고, 상기 시동수단은, 홀 소자의 출력 혹은 상기 위치센서의 출력으로부터, 고정자의 주위에 가동자가 존재하는지의 여부를 검출하고, 주위에 가동자가 존재하는 고정자에 대해서만 직류전류와 교류전류를 가한다. 이와 같이 하면, 불필요한 고정자에 직류전류 혹은 교류전류를 가할 필요가 없다.

본 발명의 이동체의 초기위치의 결정방법에서는, 이동체에 마그넷 열로 이루어진 리니어 모터의 가동자를 설치하는 동시에, 지상쪽에, 상기 리니어 모터의 고정자로서 복수의 코일로 이루어진 것과, 가동자의 위치를 검출하고 또한 측정레인지가 가동자의 길이보다 짧은 위치센서를 설치한 시스템에서의, 이동체의 초기위치를 구하기 위해서,

상기 위치센서를 복수 이산적으로 배치하기 위한 단계와,

위치센서와 위치센서와의 사이에, 또한 상기 마그넷 열과의 상호작용에 의한 고정자의 코일의 인덕턴스 변화로부터, 상기 가동자의 개략위치를 판정할 수 있도록, 상기 고정자를 복수 배치하기 위한 단계와,

시동수단에서 의해, 고정자에 대한 가동자의 개략위치와 위치센서의 신호로부터, 전원투입시의, 이동체의 초기위치를 구하기 위한 단계를 실행한다.

본 명세서에 있어서, 이동체 시스템에 관한 기재는 그대로 이동체의 초기위치의 결정방법에 적합하고, 반대로 이동체의 초기위치의 결정방법에 관한 기재는 그대로 이동체 시스템에도 적합하다.

도 1은 실시예의 이동체 시스템의 블록도이다.
도 2는 실시예의 이동체 시스템의 시동시의 처리를 도시한 플로우차트이다.
도 3은 실시예에서의 3상 교류 모터와 제어용 모듈의 블록도이다.
도 4는 실시예에서, 시동시에 가하는 직류전류와 고주파 전류를 모식적으로 도시한 파형도로, 1)은 U상으로 가한 전류를 V상과 W상으로 균일하게 분배하는 예를, 2)는 U상으로 가한 전류를 V상으로 흘리는 예를 도시한다.
도 5는 실시예에서의, 이동체의 가동자와 지상쪽의 고정자 및 위치센서의 배치를 도시한 도면이다.
도 6은 변형예에서의, 이동체의 가동자와 지상쪽의 고정자 및 위치센서의 배치를 도시한 도면이다.
도 7은 실시예에서의 가동자의 위치 측정을 도시한 도면으로,
1)은 위치결정의 예를 도시하고,
2) ∼ 5)는 위치결정시의 가동자의 위치마다의 위치 측정 방법을 도시한다.

이하 본 발명을 실시하기 위한 최적의 실시예를 나타낸다. 본 발명의 범위는, 특허청구범위의 기재에 근거하여, 명세서의 기재와 이 분야에서의 주지기술을 참작하여, 당업자의 이해에 따라 정해져야 한다.

도 1∼도 7에, 실시예의 이동체 시스템(2)과 그 변형을 도시한다. 도면에서, 4는 리니어 모터의 가동자로, 도시하지 않은 이동체에 설치되며, 이동체는 예컨대 스태커 크레인, 천장주행차, 지상주행의 유궤도대차(Rail Guided Vehicle, RGV), 컨베이어, 기계설비의 가동부 등이다. 가동자(4)에서의 자극의 수, 즉 고정자쪽을 향한 자극의 수는 예컨대 6∼11극(極) 정도로 한다. 6은 리니어 모터의 고정자로, 이동체의 이동경로를 따라 지상쪽에 설치되어 있다. 고정자(6)는 예컨대 U, V, W의 3상(相) 동기 모터로 이루어지고, 예컨대 고정자(6)의 전후에 한 쌍의 홀 소자(7, 7) 등의 자기센서를 구비하고 있다.

8은 위치센서로, 예컨대 한 쌍의 위치 검출용 코일(S1, S2)과 제어회로를 구비하고, 가동자(4)의 마그넷을 검출하며, 측정레인지는 가동자(4)의 마그넷 열의 길이보다 짧다. 또 가동자(4)의 길이라는 것은, 가동자(4)의 마그넷 열의 길이를 의미한다. 위치센서(8)는, 가동자(4)의 몇 번째의 마그넷을 검출하고 있는 지를 판별하는 능력은 없지만, 가동자(4)의 개략위치, 예컨대 직전의 위치를 알면, 어느 마그넷을 검출하고 있는지를 판별하여, 가동자(4)의 절대위치를 출력할 수 있다. 여기에서 절대위치는, 시스템상의 적절한 원점을 기준으로 하는 위치이다. 또한 위치센서는, 가동자(4)의 위치에 리니어한 신호를 출력하는 리니어 센서이다.

10은 고정자(6)를 제어하기 위한 IPM(인텔리전트·파워·모듈)으로, 고정자(6)의 전원회로의 예이다. 12는 LAN으로, 복수의 고정자(6) 및 위치센서(8)와 지상쪽 컨트롤러(14)가 접속되며, 지상쪽 컨트롤러(14)는 이동체 시스템(2)의 전체에 대하여 1개 설치해도 되고, 이동체 시스템(2)을 복수로 구분한 존마다 1개씩 설치해도 된다. 지상쪽 컨트롤러(14)는, 위치센서(8)로부터의 위치 신호를 기억하는 위치기억부(16)와, 기억한 위치를 시간미분하여, 이동체의 속도를 산출하는 속도산출부(18)를 구비하고 있다. 지령생성부(24)는 이동체의 위치 지령 혹은 속도지령을 소정의 시간간격으로 생성하고, 위치제어부(20)는 이동체의 위치와 위치 지령간의 오차에 따른 출력을 발생한다. 속도제어부(22)는 이동체의 속도와 지령상의 속도간의 오차, 및 위치제어부(20)로부터의 출력에 따라, IPM(10)으로의 제어 지령을 발생한다. 그리고 IPM(10)은, 속도제어부(22)로부터의 신호에 따른 주파수의 전류를, 고정자의 3상 동기 모터에 가함으로써, 가동자(4)를 이동시킨다.

지상쪽 컨트롤러(14)는 시동부(26)를 구비하고, 이동체 시스템(2)에 최초로 전원을 투입할 때, 및 정전(停電)후의 복구(復舊) 등으로 전원을 투입할 때에, 이동체의 초기위치, 즉 가동자의 초기위치를 측정한다. 측정은,

·가동자(4)를 고정자(6)에 대하여, 복수의 어느 위치에 개략적으로 위치결정하는 것과,

·위치결정후에, 고정자(6)의 코일과 가동자(4)의 마그넷과의 자기적인 상호작용에 의한 인덕턴스의 변화로부터, 어느 위치에 위치결정되어 있는지를 판정하고, 가동자(4)의 개략위치를 구하는 것의 2단계를 포함하고 있다. 그리고 개략위치를 구하는 동시에, 혹은 개략위치를 구한 후에, 위치센서(8)의 신호에 따라, 가동자(4)의 초기위치를 결정한다.

또한 위치결정 및 인덕턴스의 측정에서, 어느 고정자(6)를 동작시킬지는, 예컨대,

· 각 고정자(6)를 무차별로 동작시킨다,

· 홀 소자(7)에 의해, 가동자(4)와 마주 향하고 있는 고정자(6)를 선택한다,

· 고정자(6)에 짧은 고주파를 가하여, 가동자(4)와 대향하고 있는지의 여부를 판별한다,

등에 의해 결정한다. 시동부(26)는 이 이외에, 예컨대 고정자(6)의 각 코일의 저항 등을 기억하고, 1개의 고정자(6)에서의 3개의 코일의 저항은 거의 동등하다. 또한 시동부(26)는, 코일의 임피던스를 인덕턴스로 변환한다.

도 2에 실시예에서의 전원투입시의 이동체의 위치결정 알고리즘을 도시하고, 단계 31∼36 중, 단계 32, 단계 35는 생략해도 된다. 최초의 단계 31에서, 리니어 모터의 고정자를 직류여자(勵磁)하여, 가동자를 복수의 개략위치 중 어느 것에 대략 위치결정한다. 즉 고정자의 코일에 직류전류를 가하면, 가동자의 마그넷과의 흡인 혹은 반발에 의해, 가동자는 몇가지의 개략 위치결정가능한 위치 중 어느 것에 개략 위치결정된다. 이때, 직류를 가하고 있기 때문에, 코일의 임피던스는 마그넷 열의 영향을 받지 않으므로, 단계 32와 같이 직류를 가하는 동시에, 직류 전원의 전압과 전류값으로부터 코일의 직류 저항을 측정해도 된다. 또 단계 32를 생략하고, 각 코일의 저항값을 시동부에서 기억해 두어도 된다.

위치결정후에 리니어 모터의 고정자의 각 코일에 고주파 전류를 가하고, 이 때의 주파수는, 이동체가 고주파에 추종하여 이동하지 않도록 높은 주파수로 하며, 구체적으로는 1KHz 이상 혹은 10KHz 이상 등으로 한다. 또 가동자의 위치 측정은 매우 짧은 시간에 행할 수 있으므로, 고정자(6)에 저주파의 교류를 가하여, 가동자가 약간의 거리만 이동하는 것을 허용해도 된다. 또한 고정자에 펄스적으로 직류 전압을 가했을 때의 전류값으로부터, 교류 임피던스를 구해도 된다. 고정자의 각 코일에 교류전류, 혹은 이것에 준한 전류를 가하면, 가동자의 마그넷 열과의 대향위치에 따라, 코일의 인덕턴스가 변화되고, 이것은 임피던스의 변화로서 측정할 수 있다. 그리고 코일의 직류 저항값은 이미 측정이 완료되었거나, 혹은 기억이 완료되었으므로, 임피던스를 인덕턴스로 변환할 수 있다. 이와 같이하여 코일의 인덕턴스를 측정하고, 가동자(4)의 마그넷 열과의 대향관계를 결정한다(단계 33).

가동자의 위치에 따라서는, 고정자의 코일의 인덕턴스만으로 가동자에 대한 개략위치를 결정할 수 없는 경우가 있다. 따라서 위치센서가 가동자와 대향하고 있는지의 여부(단계 34), 또는 고정자 등의 홀 소자가 가동자와 대향하고 있는지의 여부(단계 35) 등의 보조적 정보도 이용한다. 고정자의 코일의 인덕턴스와, 위치센서 혹은 홀 소자로부터 얻은 보조적인 정보에 의해, 고정자에 대한 가동자의 개략위치를 결정한다. 위치센서는 측정레인지가 가동자의 전체 길이보다 짧으므로, 가동자의 절대위치를 검출할 수 없다. 그러나 가동자의 개략위치가 판명되면, 위치센서는 가동자의 절대위치를 결정할 수 있다(단계 36).

도 3에, 고정자(6)의 3상 교류 동기 모터와, IPM(10)의 구성을 도시하고, 고정자(6)는 U상, V상, W상의 3개의 코일과, a, b, c의 3개의 접점을 구비하고 있다. IPM(10)은 전원(38)과 제어부(39)를 구비하고, 제어부(39)는 신호(a1∼c2)에 의해 예컨대 6개의 파워 소자(40∼45)를 on/off시켜, 고정자(6)를 구동한다. 신호(a1∼c2)에 의해, 고정자(6)에 임의의 방향으로 직류전류를 가할 수 있고, 또한 임의의 주파수의 교류전류를 가할 수 있다. 또한 제어부(39)는, 접점(a, b)을 흐르는 전류를 홀 소자 등의 전류센서(46, 47)로 감시하고, 접점(c)을 흐르는 전류값은 접점(a, b)을 흐르는 전류값의 합으로 정해진다. 또한 구한 전류값을 임피던스의 산출용으로 컨트롤러에 송출한다.

도 4는 전원투입시에 고정자의 코일에 가하는 전류파형을 도시하고, 최초의 파형은 직류로, 고정자를 임시로 위치결정하기 위한 것이다. 다음의 파형은 고주파이며, 가동자를 이동시키지 않고 각 코일의 인덕턴스를 측정하기 위한 것이다. 도 4의 1)에서는, 고정자의 U상에 +의 전위를 가하고, V상과 W상에 각각 -의 전위를 가해, U상으로부터 투입한 직류전류를 1/2씩 V상과 W상으로 흘린다. 2)에서는 예컨대 W상을 off하고, U상으로부터 가한 직류전류를 V상으로부터 취출한다. 위치결정시에 고정자에 가하는 직류의 패턴은 임의이다.

도 5는 가동자(4)와 고정자(6)와의 위치관계의 예를 도시하며, 주목하고 있는 고정자(6)에 대하여, 그 우측의 고정자를 6R로 한다. 또 주목하고 있는 고정자(6)의 코일을 U1, V1, W1로 나타내고, 우측 고정자(6R)의 코일을 U2, V2, W2로 나타낸다. 고정자(6) 및 위치센서(8)는 직선구간 등에서는 일정한 피치로 교대로 나타나도록 배치되며, 고정자(6)의 배열 피치와 위치센서(8)의 배열 피치는 동등하다. 이들 배열 피치는 가동자(4)의 마그넷 열의 길이보다 짧고, 고정자(6)의 좌측단의 코일(U1)과 가동자(4)의 좌측단의 마그넷이 대향하고 있을 때에, 우측 고정자(6R)의 좌측단의 코일(U2)과 가동자(4)의 우측단의 마그넷이 적어도 부분적으로 대향하도록 한다.

통상의 가동자(4)에서는, 마그넷의 N극의 수와 S극의 수는 같지만, 예컨대 도 6의 가동자(4’)와 같이 N극과 S극에서 마그넷의 수를 다르게 해도 된다. 이 경우에도, 고정자(6)의 코일(U1)과 가동자(4’)의 좌측단의 마그넷이 대향하고 있을 때에, 고정자(6R)의 코일(U2)과 가동자(4’)의 우측단의 마그넷이 대향한다. 또 여기에서 극의 수는, 고정자(6) 쪽을 향하고 있는 극의 수이다.

도 7에 가동자(4)의 위치결정을 도시한다. 도 7의 1)은, 고정자(6, 6R)에 직류전류를 가하고, 코일을 도시한 바와 같이 여자함으로써, 가동자(4)를 개략적으로 위치결정한 예를 도시한다. 고정자(6)에 직류전류를 가함으로써, 가동자(4)가 개략적으로 위치결정되는 위치는 복수 있으며, 가동자(4)는 예컨대 2) ∼ 5)의 4종류 중 어느 위치에 개략적으로 위치결정된다. 여기서 가능한 가동자의 개략위치의 수는, 가동자(4)에서의 N극과 S극과의 페어의 수(마그넷이 짝수인 경우), 혹은 (가동자(4)의 마그넷의 수-1)×1/2(마그넷이 홀수인 경우) 등이 된다. 또한 직류전류에 의한 위치결정을 이용하여, 코일의 저항값를 측정한다.

이어서 가동자(4)가 이들 개략위치 중 어느 것에 있는지를 결정한다. 도 7의 2)의 경우, 코일(U1, U2)이 모두 가동자(4)와 마주 향하고 있으며, 이러한 위치는 이 외에 없다. 또한 코일(V1, W1)도 가동자(4)와 마주 향하고 있지만, 코일(V2, W2)은 가동자(4)와 마주 향하고 있지 않다. 이 경우, 고정자(6, 6R)로부터의 신호만으로 개략위치를 결정할 수 있으며, 정밀한 위치는 위치센서(8R)로부터의 신호에 의해 결정할 수 있다.

도 7의 3)의 배치에서는, 고정자(6)로부터의 신호만으로는 가동자(4)의 개략위치는 결정할 수 없다. 그러나 고정자(6)의 좌우의 위치센서(8L, 8R)가 모두 가동자(4)를 검출하고 있고, 이러한 개략위치는 달리 없으므로, 위치를 판정할 수 있다. 이 경우에도 위치센서(8L, 8R) 중 어느 신호에 의해, 가동자(4)의 정밀위치를 결정할 수 있으며, 이하 동일하다.

4)의 위치에서도, 고정자(6)의 신호만으로는 가동자(4)의 개략위치를 결정할 수 없다. 그러나 좌측의 위치센서(8L)가 가동자(4)와 대향하고, 우측의 위치센서(8R)가 가동자(4)와 대향하고 있지 않기 때문에, 개략위치를 결정할 수 있다. 또 위치센서(8L, 8R)를 이용하지 않아도, 좌측의 고정자(6L)에서 코일(W3)만이 가동자(4)와 대향하고 있기 때문에, 개략위치를 결정할 수 있다. 또한 고정자(6)의 좌우의 홀 소자(7L, 7R)가 모두 가동자(4)와 대향하고 있는 것은, 개략위치를 결정하기 위한 보조적인 정보로서 이용할 수 있다.

도 7의 5)의 위치에서는, 고정자(6)의 코일(U1, V1)과, 코일(W1)에서 인덕턴스가 다르다. 또한 위치센서(8L)는 가동자(4)와 대향하고, 위치센서(8R)는 가동자(4)와 대향하고 있지 않다. 게다가, 좌측의 고정자(6L)에서는, 코일(V3, W3)이 모두 가동자(4)와 대향하고 있다. 또한 고정자(6)의 좌측의 홀 소자(7L)는 가동자(4)와 대향하고, 우측의 홀 소자(7R)는 가동자(4)와 대향하고 있지 않다. 이러한 것으로부터, 5)의 상태를 2)∼4)의 상태와 구별하여 특정할 수 있다. 이상과 같이 하여, 고정자(6)에 대한 가동자(4)의 개략위치를 결정할 수 있으면, 상세위치는 위치센서(8)에 의해 결정할 수 있다.

또 일반적으로 가동자(4)의 수는 고정자(6)의 수에 비해 적기 때문에, 모든 고정자(6)에 직류 및 고주파 전류를 가하는 것은 무의미하다. 따라서 예컨대 홀 소자(7)에 의해 가동자(4)를 검출한 고정자와, 그 좌우의 고정자에 대하여 직류 및 고주파를 가하도록 하면 된다. 여기서 홀 소자(7) 대신에 위치센서(8)를 이용하여, 주위에 가동자가 존재하는지의 여부를 검출해도 마찬가지이다. 또한 고주파 전류를 가할 경우, 고정자(6)에 고주파를 3상 교류로서 가하고, 3개의 코일(U상, V상, W상)마다 인덕턴스를 측정하면, 도 7의 4)와 5)를 구별하는 데 이용할 수 있다.

실시예에서는, 측정레인지가 가동자(4)의 길이보다 짧은 위치센서(8)와, 고정자(6)를 이용하여, 전원투입시에서 가동자(4)의 절대위치를 구할 수 있다. 또한 고정자(6)의 배열 피치를 가동자(4)의 마그넷 열의 길이보다 짧게 하고, 가동자(4)의 양단의 마그넷을 좌우의 고정자(6)의 후단과 후단의 코일(U상과 U상), 혹은 선단과 선단의 코일(W상과 W상)과 대향시킴으로써, 임의의 초기위치로부터 가동자를 개략 위치결정할 수 있다. 또한 전원투입시에 고정자(6)에 직류전류를 가하고, 가동자(4)를 복수의 위치 중 어느 것에 개략 위치결정하며, 이어서 고정자(6)의 교류전류를 가하여 코일의 인덕턴스를 측정함으로써, 가동자(4)가 복수의 개략위치 중 어느 쪽에 위치하는지를 판별할 수 있다. 그리고 개략위치를 판별할 수 있으면, 위치센서(8)로 가동자(4)의 절대위치를 구할 수가 있다.

실시예에서는, 코일의 임피던스를 측정하고, 저항 성분을 제외함으로써, 인덕턴스를 구하였다. 그러나 코일에 가하는 교류의 주파수를 바꿈으로써, 인덕턴스를 구해도 된다. 또한 U상, V상, W상의 각 코일의 인덕턴스를 측정해도 되고, U상만, 혹은 고정자(6)의 양단의 U상과 W상만의 인덕턴스를 측정해도 된다.

실시예에서는 직류로 어느 위치에 위치결정한 후에, 가동자의 위치를 결정하였지만, 직류에서의 위치결정은 생략 가능하다. 이를 위해서는 최초로 고주파 전류를 가하고, 도 7의 2)∼5) 중 어느 위치인지를 판별하여 위치를 결정한다. 이 위치는 오차를 포함하고 있을 가능성이 높으므로, 예컨대 고정자(6)의 길이 분(分) 정도 이동체를 이동시키고, 이 사이의 코일의 인덕턴스를 측정한다. 위치가 옳으면 인덕턴스는 소정의 패턴으로 변화되고, 옳지 않으면 인덕턴스의 변화 패턴으로부터 위치를 정정하거나, 도 7의 처리를 다시 실행한다.

2 : 이동체 시스템
4 : 가동자
6 : 고정자
7 : 홀 소자
8 : 위치센서
10 : IPM
12 : LAN
14 : 지상쪽 컨트롤러
16 : 위치기억부
18 : 속도산출부
20 : 위치제어부
22 : 속도제어부
24 : 지령생성부
26: 시동부
31∼36: 단계
38: 전원
39: 제어부
40∼45 : 파워 소자
46, 47 : 전류센서

Claims

이동체에 마그넷 열로 이루어진 리니어 모터의 가동자를 설치하는 동시에, 지상쪽에, 상기 리니어 모터의 고정자로서 복수의 코일로 이루어진 것과, 가동자의 위치를 검출하고 또한 측정레인지가 가동자의 길이보다 짧은 위치센서를 설치한 시스템으로서,
상기 위치센서를 복수 이산적으로 배치하는 동시에,
위치센서와 위치센서와의 사이에, 또한 상기 마그넷 열과의 상호작용에 의한 고정자의 코일의 인덕턴스 변화로부터, 상기 가동자의 개략위치를 판정할 수 있도록, 상기 고정자를 복수 배치하고,
또한, 고정자에 대한 가동자의 개략위치와 위치센서의 신호로부터, 전원투입시에 이동체의 초기위치를 구하기 위한 시동수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 이동체 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 마그넷 열의 길이를 상기 고정자의 배열 피치보다 길게 함으로써, 마그넷 열의 후단이 뒤쪽의 고정자의 후단의 코일과 대향하고 있을 때에, 마그넷 열의 선단이 앞쪽의 고정자의 후단의 코일과 대향하도록 한 것을 특징으로 하는, 이동체 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 시동수단은, 전원투입시에, 상기 고정자에 직류전류를 가함으로써, 상기 가동자를 복수의 위치 중 어느 것에 개략적으로 위치결정하는 동시에, 위치결정후에 상기 고정자에 교류전류를 가함으로써, 상기 인덕턴스의 변화를 측정하도록 한 것을 특징으로 하는, 이동체 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 교류전류는 이동체가 교류전류에 추종하여 이동하지 않는 주파수가 되고,
상기 시동수단은, 전원투입시에 상기 고정자에 직류전류를 가할 때에, 고정자의 코일마다 직류 저항을 측정하고, 교류전류에 대한 코일마다의 교류 임피던스를 구하여, 구한 교류 임피던스로부터 상기 직류 저항을 제(除)함으로써 코일마다의 인덕턴스를 구하도록 한 것을 특징으로 하는, 이동체 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 고정자는 좌우에 홀 소자를 구비하고,
상기 시동수단은, 홀 소자의 출력 혹은 상기 위치센서의 출력으로부터, 고정자의 주위에 가동자가 존재하는지의 여부를 검출하고, 주위에 가동자가 존재하는 고정자에 대해서만 직류전류와 교류전류를 가하도록 한 것을 특징으로 하는, 이동체 시스템.
이동체에 마그넷 열로 이루어진 리니어 모터의 가동자를 설치하는 동시에, 지상쪽에, 상기 리니어 모터의 고정자로서 복수의 코일로 이루어진 것과, 가동자의 위치를 검출하고 또한 측정레인지가 가동자의 길이보다 짧은 위치센서를 설치한 시스템에서의, 이동체의 초기위치를 구하기 위해서,
상기 위치센서를 복수 이산적으로 배치하기 위한 단계와,
위치센서와 위치센서와의 사이에, 또한 상기 마그넷 열과의 상호작용에 의한 고정자의 코일의 인덕턴스 변화로부터, 상기 가동자의 개략위치를 판정할 수 있도록, 상기 고정자를 복수 배치하기 위한 단계와,
시동수단에서 의해, 고정자에 대한 가동자의 개략위치와 위치센서의 신호로부터, 전원투입시의, 이동체의 초기위치를 구하기 위한 단계를 실행하는, 이동체의 초기위치의 결정방법.