TWI698081B - 移動體及移動體系統 - Google Patents

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TWI698081B TW105126409A TW105126409A TWI698081B TW I698081 B TWI698081 B TW I698081B TW 105126409 A TW105126409 A TW 105126409A TW 105126409 A TW105126409 A TW 105126409A TW I698081 B TWI698081 B TW I698081B
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Abstract

一實施形態的移動體(100)，係沿著含有磁極缺損區間的磁極經路來移動，其含有：第1線性馬達(11)、驅動資訊取得部(32、55、57)、驅動指令部(51、52)、監視部(58)、及判定部(45)。驅動資訊取得部(32、55、57)，係即時取得朝向目標位置正在驅動之第1線性馬達(11)的驅動資訊。驅動指令部(51、52)，係根據驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊，對第1線性馬達(11)側，重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令資訊。監視部(58)，係監視指令資訊或驅動資訊。判定部(45)，係根據監視部所監視的指令資訊或驅動資訊，來判斷第1線性馬達(11)是否位在磁極缺損區間。

Description

移動體及移動體系統
本發明，係關於利用線性馬達，沿著將由N極與S極所成之一對磁極予以複數配列而成的移動經路來移動的移動體。
移動體系統已知具備：將由N極與S極所成之一對磁極予以複數配列而成的磁極經路、以及具有線性馬達的移動體。此種移動體系統中，係藉由與磁極經路之磁通的磁氣交互作用來驅動線性馬達，藉此使移動體沿著磁極經路移動。
但是，此種移動體系統，在磁極經路中存在有磁極缺損的磁極缺損區間。
關於此點，有著一種移動體系統，其移動體具備：2個線性馬達、2個無磁鐵檢測感測器(例如光感測器)、及2個位置檢測感測器(例如霍爾元件)。2個無磁鐵檢測感測器及2個位置檢測感測器係分別對應2個線性馬達來設在移動體。此移動體，在藉由一方的無磁鐵檢測感測器檢測出一方的線性馬達位於磁極缺損區間的情 況，可藉由切換至另一方的線性馬達來連續驅動。且，此移動體，在檢測出一方的位置檢測感測器位於磁極缺損區間的情況，可藉由切換至另一方的位置檢測感測器來繼續檢測移動體的位置。
但是，該移動體中，無磁鐵檢測感測器和線性馬達是在磁極經路的經路方向偏移，故難以藉由無磁鐵檢測感測器來完整檢測出線性馬達位於磁極缺損區間的狀態。特別是，在線性馬達位於磁極缺損區間的狀態中起動移動體的情況，無法檢測出線性馬達位在磁極缺損區間，其結果，會導致線性馬達的推力降低，或是產生反方向的推力。
於是，本發明，係以提供一種移動體為目的，其可判定出線性馬達位在磁極經路的磁極缺損區間。
根據第1觀點，關於本發明的移動體，係構成如下。亦即，移動體，係沿著磁極經路移動，該磁極經路具有：將由N極與S極所成的一對磁極予以複數配列而成的磁極區間、以及磁極缺損的磁極缺損區間。移動體，係含有複數個線性馬達、驅動資訊取得部、驅動指令部、監視部、及判定部。複數個線性馬達，係含有藉由與 磁極經路之磁通的磁氣交互作用來驅動的第1線性馬達。驅動資訊取得部，係即時取得朝向目標位置正在驅動之第1線性馬達的驅動資訊。驅動指令部，係根據驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊，對第1線性馬達側，重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令資訊。監視部，係監視指令資訊或驅動資訊。判定部，係根據監視部所監視的指令資訊或驅動資訊，來判斷第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
根據第2觀點，關於本發明的移動體系統，係構成如下。移動體系統，係含有磁極經路、移動體、及判定部。磁極經路，係具有：將由N極與S極所成的一對磁極予以複數配列而成的磁極區間、以及磁極缺損的磁極缺損區間。移動體，係沿著磁極經路移動，且含有：複數個線性馬達、驅動資訊取得部、驅動指令部、及監視部。複數個線性馬達，係含有藉由與磁極經路之磁通的磁氣交互作用來驅動的第1線性馬達。驅動資訊取得部，係即時取得朝向目標位置正在驅動之第1線性馬達的驅動資訊。驅動指令部，係根據驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊，對第1線性馬達側，重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令資訊。監視部，係監視指令資訊或驅動資訊。然後，判定部，係根據監視部所監視的指令資訊或驅動資訊，來判斷第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
在此，當線性馬達位在磁極經路之磁極缺損區間的情況，移動體的實際速度可能會成為比指令速度還 要慢的速度或是變成負速度，其結果，會進行增加指令速度的控制，而使指令速度與實際速度之間的差增加。其結果，指令電流增加，而進行增加實際電流的控制。
因此，根據增加的訊號，可判斷線性馬達是否位在磁極經路的磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，驅動資訊取得部，係即時取得第1線性馬達的實際速度，驅動指令部，係根據驅動資訊取得部所取得的實際速度，對第1線性馬達側，重複下達使移動體朝向目標位置移動的指令電流，監視部，係監視指令電流。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，判定部，在監視部所監視的指令電流超過第1閥值的情況時，判定第1線性馬達位在磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，移動體及移動體系統，係進一步含有用來接收起動訊號的接收部，該起動訊號係進行從移動體停止的停止狀態移行至起動狀態的指示，接收部在接收到起動訊號時，判定部判斷第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，移動體及移動體系統，可在比通常移動時的速度還要低速的低速模式移動，低速模式 中一邊使移動體移動一定距離，一邊以判定部判斷第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，移動體及移動體系統，進一步含有檢測磁極缺損區間的無磁極檢測感測器。
藉此，因為一邊以判定部進行判定，一邊以無磁極感測器進行檢測，故可更正確地檢測磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，判定部，在無磁極檢測感測器沒有檢測到磁極缺損區間的情況時，開始判斷第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，磁極經路，係含有在鉛直方向有高低差的傾斜經路，磁極缺損區間，係設在磁極經路之傾斜經路以外的經路，驅動指令部，在移動體的停止狀態時，係藉由驅動資訊取得部所取得之實際電流值的回授，對第1線性馬達側下達指令資訊，來保持第1線性馬達的自我位置，判定部，係根據監視部所監視的指令電流值，來判斷第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
藉此，在坡道沒有設置磁極缺損區間的磁極軌道環境中，由在停止中發動的馬達鎖定功能所伴隨的電流值，判斷出是否位在坡道，藉此可判斷是否在磁極缺損區間。
且，關於本發明的移動體及移動體系統，進一步以如下構成較佳。亦即，移動體及移動體系統，係進一步含有：第1檢測部，係相對於第1線性馬達被配置在磁極經路之經路方向的一方側，用來檢測磁極經路之磁通所對應的第1相位角；第2檢測部，係相對於第1線性馬達被配置在磁極經路之經路方向的另一方側，用來檢測磁極經路之磁通所對應的第2相位角；記憶部，係將藉由第1檢測部所檢測的第1相位角與藉由第2檢測部所檢測的第2相位角之間的相位差，亦即第1線性馬達位在磁極區間時的相位差，作為基準相位差而事先予以記憶；以及推定部，係根據藉由第1檢測部所檢測出的第1相位角與藉由第2檢測部所檢測出的第2相位角之間的相位差相對於基準相位差的偏移量，來推測第1線性馬達是否位在磁極缺損區間。
1‧‧‧移動體系統
11‧‧‧第1線性馬達
12‧‧‧第2線性馬達
21‧‧‧第1磁極感測器
22‧‧‧第2磁極感測器
23‧‧‧第3磁極感測器
30‧‧‧感測器界面
40‧‧‧控制器
50‧‧‧第1伺服放大器
60‧‧‧第2伺服放大器
100‧‧‧移動體
200‧‧‧磁極經路
211‧‧‧N極的磁鐵
212‧‧‧S極的磁鐵
213‧‧‧一對磁極
X‧‧‧移動方向
圖1為表示關於一實施形態之移動體系統及關於本發明之一實施形態之移動體的圖。
圖2為表示圖1所示之移動體系統之移動體的圖。
圖3為表示第1線性馬達位在磁極缺損區間時之移動體的主要部分。
圖4為表示本實施形態之移動體之動作的流程圖。
以下，參照圖式針對本發明之合適的實施形態進行詳細說明。且，於各圖式中對於相同或相當的部分賦予相同的符號。
圖1為表示關於一實施形態之移動體系統及關於本發明之一實施形態之移動體的圖。圖1所示的移動體系統1，係具備：移動體100、及磁極經路200。
於磁極經路200，係使N極的磁鐵211與S極的磁鐵212交錯地以既定的間距(例如33mm)配置成一列。換言之，於磁極經路200，係複數配列有由N極與S極所成的一對磁極213。移動體100，係利用線性馬達，來沿著磁極經路200移動。
作為移動體系統1的一例，有沿著設置在天花板的軌道(磁極經路)200使搬送台車(移動體)100行進的天車系統。該種移動體系統1中，軌道200為數Km，搬送台車100有300台~400台。且，移動體，可為在地上行進的搬送台車，或是，亦可不為搬送台車。例如，移動體，亦可為搬送台車以外之其他的台車，或是機械手臂等。
在此種移動體系統中，磁極經路的長度，係例如隨著工廠的規劃而有著各種變化，並不限定於上述之既定間距(例如33mm)的整數倍。且，磁極經路中直線經路與彎曲經路之間的連結部，係難以用上述之既定的間距(例如33mm)來配列磁鐵。根據上述理由，如圖3所 示般，磁極經路200，係具有：一對磁極213以既定的間距(例如66mm)來複數配列而成的磁極區間210、以及磁極缺損的磁極缺損區間220。
圖2為表示圖1所示之移動體系統之移動體的圖。圖1及圖2所示的移動體100，係具備：第1及第2線性馬達11、12；第1、第2及第3磁極感測器21、22、23；感測器界面30；控制器40；以及第1及第2伺服放大器50、60。本實施形態中，係從移動體100之移動方向X的上游側，依序配置：第1磁極感測器21、第1線性馬達11、第2磁極感測器22、第2線性馬達12、及第3磁極感測器23。本實施形態中，對於第1線性馬達11，第1及第2磁極感測器21、22係分別相當於申請專利範圍的第1及第2檢測部，對於第2線性馬達12，第3及第2磁極感測器23、22係分別相當於申請專利範圍的第1及第2檢測部。且，第1及第2檢測部只要為夾著各線性馬達的感測器即可，例如，對於第1線性馬達11，使第1及第3磁極感測器21、23為第1及第2檢測部亦可，同樣地，對於第2線性馬達12，使第1及第3磁極感測器21、23為第1及第2檢測部亦可。
第1及第2線性馬達11、12，係例如為3相線性馬達，藉由與磁極經路200之磁通的磁氣交互作用來驅動。第1線性馬達11的磁場，係藉由來自第1伺服放大器50的交流驅動電流而受到控制，第2線性馬達12的磁場，係藉由來自第2伺服放大器60的交流驅動電流而 受到控制。第1線性馬達11與第2線性馬達12，係在移動體100的移動方向(磁極經路200的經路方向)X上被配置在不同的位置。
第1磁極感測器21，係用來檢測磁極經路200之磁極的磁極感測器(Magnetic Pole Sensor：MPS)，例如含有霍爾元件。藉由上述構造，第1磁極感測器21，係檢測將由N極與S極所成之一對磁極213作為1周期之磁極經路200之磁通所對應的相位角(第1相位角)。且，如後述般，該磁極感測器所檢測的相位角係使用於第1線性馬達11的電氣角，故可稱該磁極感測器為第1電氣角檢測感測器。
同樣地，第3磁極感測器23，係用來檢測磁極經路200之磁極的磁極感測器(Magnetic Pole Sensor：MPS)，例如含有霍爾元件。藉由上述構造，第3磁極感測器23，係檢測將由N極與S極所成之一對磁極213作為1周期之磁極經路200之磁通所對應的相位角(第1相位角)。且，如後述般，該磁極感測器所檢測的相位角係使用於第2線性馬達12的電氣角，故可稱該磁極感測器為第2電氣角檢測感測器。
且，第2磁極感測器22，係用來檢測磁極經路200之磁極的磁極感測器(Magnetic Pole Sensor：MPS)，例如含有霍爾元件。藉由上述構造，第2磁極感測器22，係檢測將由N極與S極所成之一對磁極213作為1周期之磁極經路200之磁通所對應的相位角(第2相 位角)。且，如後述般，該磁極感測器所檢測的相位角係使用於移動體100的位置檢測，故可稱該磁極感測器為位置檢測感測器。
第1、第2及第3磁極感測器21、22、23，係具有：根據所檢測之磁極經路200的磁通，來判斷是否位在磁極缺損區間220的功能。第1、第2及第3磁極感測器21、22、23，在不位於磁極缺損區間220時，係將表示輸出為有效狀態的訊號(Validation)予以輸出，在位於磁極缺損區間時，係將表示輸出為無效狀態的訊號(Validation)予以輸出。
第1磁極感測器21、第2磁極感測器22、第3磁極感測器23，係在移動體100的移動方向(磁極經路200的經路方向)X上被配置在不同的位置。具體而言，第1磁極感測器21，係相對於第1線性馬達11被配置在移動體100之移動方向(磁極經路200的經路方向)X上的一方側，第2磁極感測器22，係相對於第1線性馬達11被配置在移動體100之移動方向(磁極經路200的經路方向)X上的另一方側。亦即，第1磁極感測器21與第2磁極感測器22，係在移動體100的移動方向(磁極經路200的經路方向)X上被配置成夾著第1線性馬達11。且，第2磁極感測器22，係相對於第2線性馬達12被配置在移動體100之移動方向(磁極經路200的經路方向)X上的一方側，第3磁極感測器23，係相對於第2線性馬達12被配置在移動體100之移動方向(磁極經路 200的經路方向)X上的另一方側。亦即，第2磁極感測器22與第3磁極感測器23，係在移動體100的移動方向(磁極經路200的經路方向)X上被配置成夾著第2線性馬達12。
感測器界面30，係具有：磁極轉換器(Magnetic Pole Converter)31、位置轉換器(Position Converter)32、推定部34、及記憶部35。
磁極轉換器31，係根據第1磁極感測器21所輸出的相位角，導出藉由磁氣交互作用來得到推力用之第1線性馬達11磁場的電氣角(Magnetic Pole)，亦即，導出第1線性馬達11之驅動電流的電氣角。具體而言，磁極轉換器31，係對第1磁極感測器21所輸出的相位角，加上因應第1線性馬達11與第1磁極感測器21之距離的偏移角，來作為第1線性馬達11的電氣角。磁極轉換器31，係將所導出之第1線性馬達11的電氣角(Magnetic Pole)供給至第1伺服放大器50。
同樣地，磁極轉換器31，係根據第3磁極感測器23所輸出的相位角，導出藉由磁氣交互作用來得到推力用之第2線性馬達12磁場的電氣角(Magnetic Pole)，亦即，導出第2線性馬達12之驅動電流的電氣角。具體而言，磁極轉換器31，係對第3磁極感測器23所輸出的相位角，加上因應第2線性馬達12與第3磁極感測器23之距離的偏移角，來作為第2線性馬達12的電氣角。磁極轉換器31，係將所導出之第2線性馬達12的 電氣角(Magnetic Pole)供給至第2伺服放大器60。
位置轉換器32，係根據第2磁極感測器22所輸出的相位角、以及一對磁極213之既定的間距長(例如66mm)，來導出移動體100的位置(Position)。位置轉換器32，係將所導出的移動體100位置(Position)供給至控制器40和第1及第2伺服放大器50、60。且，位置轉換器32，係將來自第1、第2及第3磁極感測器21、22、23之表示有效狀態/無效狀態的訊號(Validation)供給至控制器40。
推定部34，係與記憶部35共同運作，進行第1及第2線性馬達11、12是否位在磁極缺損區間220的推測，在位於該處的情況時，將表示第1及第2線性馬達11、12位在磁極缺損區間220之磁極缺損狀態的訊號(Magnet Less Status)供給至控制器40。推定部34及記憶部35的詳細如後述。
控制器40，係具有：車體控制器(Vehicle Controller)41、動作控制器(Motion Controller)43、及判定部45。且，車體控制器(Vehicle Controller)41係作為申請專利範圍所記載的接收部來發揮功能。
車體控制器41，係將目標位置(Target Position)、目標速度(Target Velocity)、目標停止距離(Target Stop-distance)等之移動體的驅動控制資訊，從上位控制器(未圖示)取得，並事先記憶。車體控制器41，係將該等資訊供給至動作控制器43。
且，車體控制器41，係作為接收部發揮功能，接收來自上位控制器(未圖示)之用來起動移動體100的起動訊號，換言之，接收進行使移動體從停止的停止狀態移行至起動狀態之指示的起動訊號，並根據該起動訊號來控制移動體100內之各部的起動。
判定部45，係進行第1及第2線性馬達11、12是否位在磁極缺損區間220的判斷，在位於該處的情況時，將第1及第2線性馬達11、12位在磁極缺損區間220的磁極缺損狀態訊號(Magnet Less Status)供給至控制器40。判定部45的詳細如後述。
動作控制器43，在從位置轉換器32接收到第1磁極感測器21的有效狀態訊號(Validation)，且，沒有接收到來自推定部34及判定部45之第1線性馬達11的磁極缺損狀態(Magnet Less Status)訊號的情況，根據來自位置轉換器32的現在位置資訊(Position)，將用來到達指令位置的位置指令(Command Position)供給至第1伺服放大器50。另一方面，若接收到來自位置轉換器32之第1磁極感測器21的無效狀態訊號(Validation)，或是接收到來自推定部34或判定部45之第1線性馬達11的磁極缺損狀態(Magnet Less Status)訊號時，動作控制器43，係停止將位置指令(Command Position)供給至第1伺服放大器50。
同樣地，動作控制器43，在從位置轉換器32接收到第3磁極感測器23的有效狀態訊號 (Validation)，且，沒有接收到來自推定部34及判定部45之第2線性馬達12的磁極缺損狀態(Magnet Less Status)訊號的情況，根據來自位置轉換器32的現在位置資訊(Position)，將用來到達指令位置的位置指令(Command Position)供給至第2伺服放大器60。另一方面，若接收到來自位置轉換器32之第3磁極感測器23的無效狀態訊號(Validation)，或是接收到來自推定部34或判定部45之第2線性馬達12的磁極缺損狀態(Magnet Less Status)訊號時，動作控制器43，係停止將位置指令(Command Position)供給至第2伺服放大器60。
第1伺服放大器50，係具有：位置控制器(Position Controller)51、速度控制器(Velocity Controller)52、電流控制器(Current Controller)53、減算器54A、54B、54C、微分器55、變頻器(Inverter)56、電流感測器57、及監視部58。
於位置控制器51，係藉由減算器54A，輸入有：將來自動作控制器43的位置指令所示之目標位置與來自位置轉換器32的位置資訊所示之現在位置之間的差予以求得的資料(差分位置資料)。位置控制器51，係輸出因應該差分位置資料的速度資料。
於速度控制器52，係藉由微分器55將來自位置轉換器32的位置資訊予以微分，並藉由減算器54B，輸入有：將該微分資料與來自位置控制器51的速度資料之間的差予以求得的資料(差分速度資料)。速度控制器 52，係輸出因應該差分速度資料的電流值資料。
於電流控制器53，係藉由電流感測器57檢測出第1線性馬達11之現在的電流值，並藉由減算器54C，輸入有：將來自速度控制器52的電流值資料與來自電流感測器57之現在的電流值(實際電流值)所對應的回授資料之間的差予以求得的資料(差分電流值資料)。電流控制器53，係輸出因應該差分電流值資料的直流驅動電流。
變頻器56，係根據來自磁極轉換器31之第1線性馬達的電氣角，將來自電流控制器53的直流驅動電流變換成交流驅動電流，而生成用來驅動第1線性馬達的驅動電流。變頻器56的一例為使用IPM(Intelligent Power Module)的3相變頻器。監視部58的詳細如後述。
同樣地，第2伺服放大器60，係具有：位置控制器(Position Controller)61、速度控制器(Velocity Controller)62、電流控制器(Current Controller)63、減算器64A、64B、64C、微分器65、變頻器(Inverter)66、電流感測器67、及監視部68。
於位置控制器61，係藉由減算器64A，輸入有：將來自動作控制器43的位置指令所示之目標位置與來自位置轉換器32的位置資訊所示之現在位置之間的差予以求得的資料(差分位置資料)。位置控制器61，係輸出因應該差分位置資料的速度資料。
於速度控制器62，係藉由微分器65將來自位置轉換器32的位置資訊予以微分，並藉由減算器64B，輸入有：將該微分資料與來自位置控制器61的速度資料之間的差予以求得的資料(差分速度資料)。速度控制器62，係輸出因應該差分速度資料的電流值資料。
於電流控制器63，係藉由電流感測器67檢測出第2線性馬達12之現在的電流值，並藉由減算器64C，輸入有：將來自速度控制器62的電流值資料與來自電流感測器67之現在的電流值(實際電流值)所對應的回授資料之間的差予以求得的資料(差分電流值資料)。電流控制器63，係輸出因應該差分電流值資料的直流驅動電流。
變頻器66，係根據來自磁極轉換器31之第2線性馬達的電氣角，將來自電流控制器63的直流驅動電流變換成交流驅動電流，而生成用來驅動第2線性馬達的驅動電流。變頻器66的一例為使用IPM(Intelligent Power Module)的3相變頻器。監視部68的詳細如後述。
接著，對於推定部34及記憶部35所致之第1及第2線性馬達11、12是否位在磁極缺損區間220的推測，以及，判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部所致之第1及第2線性馬達11、12是否位在磁極缺損區間220的判斷，進行詳細說明。且，感測器界面30的位置轉換器32、第1伺服放大器50的微分器55及 電流感測器57、第2伺服放大器60的微分器65及電流感測器67係相當於驅動資訊取得部，且第1伺服放大器50的位置控制器51及速度控制器52、第2伺服放大器60的位置控制器61及速度控制器62係相當於申請專利範圍所記載的驅動指示部。
在此，因為線性馬達上存在有磁極缺損區間而導致線性馬達無法得到原本的推力的情況，將相當於磁極缺損區間之距離的相位角(換言之，磁極缺損區間的距離所起因之電氣角的誤差)作為θ時，可將線性馬達的推力F大致以F×cos θ來表示。藉此，可得知在0<θ<90°、270°<θ<360°時推力F會降低，在θ=90°、270°時則沒有推力F，在90°<θ<270°時則產生相反的推力F。且，磁極缺損區間的長度，若與一對磁極的間距長相同的情況則沒有太大問題。
在此，藉由推定部34及記憶部35來進行第1及第2線性馬達11、12是否位在磁極缺損區間220的推測，且藉由判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部，來進行第1及第2線性馬達11、12是否位在磁極缺損區間220的判斷。例如，首先，推定部34及記憶部35所致之推定，係是否在反向推力發生的磁極缺損區間220，具體示出一例的話，係進行第1及第2線性馬達11、12是否位在相對於一對磁極213的距離1間距超過距離1/4間距的磁極缺損區間220的推測。然後，例如，判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示 部所致之判定，係是否在推力降低的磁極缺損區間220，具體示出一例的話，係進行第1及第2線性馬達11、12是否位在距離1/4間距以下的磁極缺損區間220的判斷。
且，作為具體的一例，雖示例出了以推定部34及記憶部35進行第1及第2線性馬達11、12是否位在超過距離1/4間距的磁極缺損區間220的推測，但推定部34及記憶部35所推測之磁極缺損區間220的距離並不限定於此。同樣地，雖示出了以判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部進行第1及第2線性馬達11、12是否位在距離1/4間距以下的磁極缺損區間220的判斷，但判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部所判斷之磁極缺損區間220的距離並不限定於此。且，雖示例出了以推定部34及記憶部35進行第1及第2線性馬達11、12是否位在反向推力發生的磁極缺損區間220的推測，但推定部34及記憶部35所推測的磁極缺損區間220並不限定於此。同樣地，雖示出了以判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部進行第1及第2線性馬達11、12是否位在推力降低的磁極缺損區間220的判斷，但判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部所判斷之磁極缺損區間220並不限定於此。
(推定部34及記憶部35的推定)
推定部34，係當第1線性馬達11位在磁極區間210時，事先計測藉由第1磁極感測器21所檢測的第1相位角F與藉由第2磁極感測器22所檢測的第2相位角M之間的相位差F-M。所計測的相位差F-M係作為基準相位差被事先記憶在記憶部35。
且，推定部34，係當第1線性馬達11位在既定距離(例如距離1/4間距)的磁極缺損區間220時，事先計測藉由第1磁極感測器21所檢測的第1相位角與藉由第2磁極感測器22所檢測的第2相位角之間的相位差，並求出所計測的相位差對上述基準相位差的偏差量。所求得的偏差量係作為閥值而事先記憶在記憶部35。
而且，推定部34，係將現在位置之藉由第1磁極感測器21所檢測的第1相位角F’與藉由第2磁極感測器22所檢測的第2相位角M’之間的相位差F’-M’拿來與上述基準相位差F-M比較，藉此推測第1線性馬達11是否位在磁極缺損區間220。推定部34，係當現在位置的第1相位角F’與第2相位角M’之間的相位差F’-M’相對於基準相位差F-M有偏差的情況，推定第1線性馬達11位於磁極缺損區間220。
且，例如，推定部34，係將現在位置的第1相位角F’與第2相位角M’之間的相位差F’-M’相對於基準相位差F-M的偏差量(絕對值)|(F’-M’)-(F-M)|拿來與上述閥值進行比較，藉此推測磁極缺損區間220的距離是否為1/4間距。磁極缺損區間220的距離 為1/4間距以上的情況時，推定部34係將表示第1線性馬達11位在磁極缺損區間220，產生逆向推力之狀態之磁鐵缺損狀態的訊號(Magnet Less Status)供給至控制器40。
同樣地，推定部34，係當第2線性馬達12位在磁極區間210時，事先計測藉由第3磁極感測器23所檢測的第1相位角F與藉由第2磁極感測器22所檢測的第2相位角M之間的相位差F-M。所計測的相位差F-M係作為基準相位差被事先記憶在記憶部35。
且，推定部34，係當第2線性馬達12位在既定距離(例如距離1/4間距)的磁極缺損區間220時，事先計測藉由第3磁極感測器23所檢測的第1相位角與藉由第2磁極感測器22所檢測的第2相位角之間的相位差，並求出所計測的相位差對上述基準相位差的偏差量。所求得的偏差量係作為閥值而事先記憶在記憶部35。
而且，推定部34，係將現在位置之藉由第3磁極感測器23所檢測的第1相位角F’與藉由第2磁極感測器22所檢測的第2相位角M’之間的相位差F’-M’拿來與上述基準相位差F-M比較，藉此推測第2線性馬達12是否位在磁極缺損區間220。推定部34，係當現在位置的第1相位角F’與第2相位角M’之間的相位差F’-M’相對於基準相位差F-M有偏差的情況，推定第2線性馬達12位於磁極缺損區間220。
且，例如，推定部34，係將現在位置的第1 相位角F’與第2相位角M’之間的相位差F’-M’相對於基準相位差F-M的偏差量(絕對值)|(F’-M’)-(F-M)|拿來與上述閥值進行比較，藉此推測磁極缺損區間220的距離是否為1/4間距。磁極缺損區間220的距離為1/4間距以上的情況時，推定部34係將表示第2線性馬達12位在磁極缺損區間220，產生逆向推力之狀態之磁鐵缺損狀態的訊號(Magnet Less Status)供給至控制器40。
推定部34，係在移動體100的起動時，例如，在後述之控制器40的車體控制器(接收部)41從上位控制器(未圖示)接收起動訊號而起動移動體100時，進行上述推定。且，推定部34，亦可在移動體100起動之後，在移動體100停止的停止狀態時，進行上述推定。
(判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部的判定)
驅動資訊取得部，係即時取得朝向目標位置正在驅動之第1線性馬達11的驅動資訊(實際速度、位置資訊、或實際電流)。本實施形態中，驅動資訊取得部(位置轉換器32及微分器55)，係即時取得第1線性馬達11的實際速度。且，驅動資訊取得部(位置轉換器32)，亦可即時取得第1線性馬達11的位置資訊，或是，驅動資訊取得部(電流感測器57)，亦可即時取得第1線性馬達11的實際電流。
驅動指示部，係根據驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊(實際速度、位置資訊、或實際電流)，來對第1線性馬達11側，重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令資訊(指令速度、或指令電流)。本實施形態中，驅動指令部(速度控制器52)，係根據來自驅動資訊取得部的實際速度，來重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令電流。且，驅動指令部(位置控制器51)，係根據來自驅動資訊取得部的位置資訊，來重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令速度亦可。
監視部58，係監視指令資訊(指令速度、或指令電流)或驅動資訊(實際速度、或實際電流)。本實施形態中，監視部58，係監視指令電流，但亦可監視實際電流、指令速度、或實際速度及指令速度。
判定部45，係根據監視部58所監視的指令資訊或驅動資訊(指令電流、實際電流、指令速度、或指令速度與實際速度之差)，來判斷第1線性馬達11是否位在磁極缺損區間220。本實施形態中，係根據監視部58所監視的指令電流，來判斷第1線性馬達11是否位在磁極缺損區間220，但亦可根據實際電流、指令速度、或指令速度與實際速度之差來進行判斷。
在此，當線性馬達位在磁極缺損區間的情況，會使推力降低，或是發生反向推力，故移動體的實際速度可能會成為比指令速度還要慢的速度或是變成負速度，其結果，會進行增加指令速度的控制，而使指令速度 與實際速度之間的差增加。其結果，進行使指令電流增加，來增加實際電流的控制。因此，例如，判定部45，在監視部58所監視的指令電流超過既定閥值的情況，判定第1線性馬達11位在磁極缺損區間220。
該判定，係一邊實際驅動第1線性馬達11一邊進行的判定，但是係以比通常移動時的速度還低速的低速模式一邊驅動第1線性馬達11，一邊在移動體100前進到既定的探索距離為止，反覆進行判定。
同樣地，驅動資訊取得部，係即時取得朝向目標位置正在驅動之第2線性馬達12的驅動資訊(實際速度、位置資訊、或實際電流)。本實施形態中，驅動資訊取得部(位置轉換器32及微分器65)，係即時取得第2線性馬達12的實際速度。且，驅動資訊取得部(位置轉換器32)，亦可即時取得第2線性馬達12的位置資訊，或是，驅動資訊取得部(電流感測器67)，亦可即時取得第2線性馬達12的實際電流。
驅動指示部，係根據驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊(實際速度、位置資訊、或實際電流)，來對第2線性馬達12側，重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令資訊(指令速度、或指令電流)。本實施形態中，驅動指令部(速度控制器62)，係根據來自驅動資訊取得部的實際速度，來重複下達使移動體朝向目標位置移動用的指令電流。且，驅動指令部(位置控制器61)，係根據來自驅動資訊取得部的位置資訊，來重複下 達使移動體朝向目標位置移動用的指令速度亦可。
監視部68，係監視指令資訊(指令速度、或指令電流)或驅動資訊(實際速度、或實際電流)。本實施形態中，監視部68，係監視指令電流，但亦可監視實際電流、指令速度、或實際速度及指令速度。
判定部45，係根據監視部68所監視的指令資訊或驅動資訊(指令電流、實際電流、指令速度、或指令速度與實際速度之差)，來判斷第2線性馬達12是否位在磁極缺損區間220。本實施形態中，係根據監視部68所監視的指令電流，來判斷第2線性馬達12是否位在磁極缺損區間220，但亦可根據實際電流、指令速度、或指令速度與實際速度之差來進行判斷。
例如，判定部45，在監視部58所監視的指令電流超過既定閥值的情況，判定第2線性馬達12位在磁極缺損區間220。
該判定，亦為一邊實際驅動第2線性馬達12一邊進行的判定，但是係以比通常移動時的速度還低速的低速模式一邊驅動第2線性馬達12，一邊在移動體100前進到既定的探索距離為止，反覆進行判定。
判定部45，係在移動體100的起動時，例如，在控制器40的車體控制器(接收部)41從上位控制器(未圖示)接收起動訊號而起動移動體100時，進行上述判定。且，判定部45，亦可在移動體100起動之後，在移動體100停止的停止狀態時，進行上述判定。
接著，針對本實施形態之移動體100的動作進行說明。圖4為表示本實施形態之移動體之動作的流程圖。
首先，根據來自第1、第2及第3磁極感測器21、22、23之表示有效狀態/無效狀態的訊號(Validation)，來進行第1磁極感測器(前磁極感測器)21、第2磁極感測器(中磁極感測器)22、及第3磁極感測器(後磁極感測器)23其各自是否位在磁極缺損區間220(是否為Valid OFF)的判斷(步驟S01、S03)。在接收到來自第1磁極感測器(前磁極感測器)21之無效狀態訊號(Validation)的情況，亦即，在第1磁極感測器(前磁極感測器)21位在磁極缺損區間220的情況(Valid OFF)，藉由控制器40及第2伺服放大器60來進行第2線性馬達12的驅動(後軸驅動)(步驟S02)。另一方面，在接收到來自第2磁極感測器(中磁極感測器)22或第3磁極感測器(後磁極感測器)23之無效狀態訊號(Validation)的情況，亦即，在第2磁極感測器(中磁極感測器)22或第3磁極感測器(後磁極感測器)23位在磁極缺損區間220的情況(Valid OFF)，藉由控制器40及第1伺服放大器50來進行第1線性馬達11的驅動(前軸驅動)(步驟S04)。如上述般，在已經有其中一個磁極感測器位在磁極缺損區間220而成為無效狀態(Valid OFF)的情況，因應該狀態來選擇驅動軸，並結束判定。
另一方面，在第1磁極感測器21、第2磁極感測器22、及第3磁極感測器23沒有位在磁極缺損區間而為有效狀態的情況(不為Valid OFF的情況)，藉由上述推定部34及記憶部35，來進行第1線性馬達(前馬達)11是否位在磁極缺損區間220的推測(步驟S05)。
在第1線性馬達11沒有位在磁極缺損區間220的情況，藉由對第1線性馬達11賦予驅動電流來實施使移動體停止的前軸伺服鎖定(步驟S06)，並解除從動車輪的煞車(步驟S07)。然後，根據前軸伺服鎖定用的驅動電流，來進行移動體是否位在坡道的判斷(步驟S08)。
本實施形態中，為了避免在坡道進行單軸驅動時造成推力不足的情況，或者是，為了避免在坡道進行單軸驅動時驅動電流變大造成線性馬達熱設計變得超越規格，因此在坡道區間不設置磁極缺損區間。藉此，移動體位在坡道，且前軸伺服鎖定用的驅動電流超過既定閥值的情況時，第1線性馬達11並不會位在磁極缺損區間220，故進行雙軸驅動(步驟S09)。
另一方面，當移動體不位在坡道的情況，藉由第1線性馬達11以低速模式進行驅動(前軸驅動)(步驟S10)，藉由上述判定部45、監視部58、驅動資訊取得部及驅動指示部，開始判斷第1線性馬達(前馬達)11是否位在磁極缺損區間220。當移動體在既定的探索距離內移動時(步驟S11)，進行指令電流是否超過既 定閥值的判斷(步驟S13)，當指令電流超過既定閥值而增大的情況，判定第1線性馬達11位在磁極缺損區間220，並切換至第2線性馬達12所致之驅動(後軸驅動)(步驟S14)。
另一方面，當指令電流超過既定閥值而增大的情況，亦與步驟S01及S02同樣，再次根據來自第1、第2及第3磁極感測器21、22、23之表示有效狀態/無效狀態的訊號(Validation)，來進行第1磁極感測器(前磁極感測器)21、第2磁極感測器(中磁極感測器)22、及第3磁極感測器(後磁極感測器)23其各自是否位在磁極缺損區間220(是否為Valid OFF)的判斷(步驟S15、S17、S19)。在接收到來自第3磁極感測器(後磁極感測器)23之無效狀態訊號(Validation)的情況，亦即，在第3磁極感測器(後磁極感測器)23位在磁極缺損區間220的情況(Valid OFF)，藉由控制器40及第1伺服放大器50來進行第1線性馬達11的驅動(前軸驅動)(步驟S16)。另一方面，在接收到來自第2磁極感測器(中磁極感測器)22之無效狀態訊號(Validation)的情況，亦即，在第2磁極感測器(中磁極感測器)22位在磁極缺損區間220的情況(Valid OFF)，藉由控制器40及第1伺服放大器50來進行第1線性馬達11的驅動(前軸驅動)(步驟S18)。另一方面，在接收到來自第1磁極感測器(前磁極感測器)21之無效狀態訊號(Validation)的情況，亦即，在第1磁極感測器(前磁 極感測器)21位在磁極缺損區間220的情況(Valid OFF)，藉由控制器40及第2伺服放大器60來進行第2線性馬達12的驅動(後軸驅動)(步驟S20)。如上述般，於探索行進中，當任一個磁極感測器位在磁極缺損區間220而成為無效狀態(Valid OFF)的情況，因應該狀態來選擇驅動軸，並結束判定。
另一方面，在第1磁極感測器21、第2磁極感測器22、及第3磁極感測器23沒有位在磁極缺損區間而為有效狀態的情況(不為Valid OFF的情況)，回到步驟S11，直到移動體移動既定的探索距離結束為止，重複步驟S11、S13、S15、S17、S19的處理。在指令電流沒超過既定閥值不增大就使移動體移動既定的探索距離結束時(步驟S11)，判定第1線性馬達11沒有位在磁極缺損區間220，藉由控制器40及第1及第2伺服放大器50、60來進行第1及第2線性馬達的驅動(雙軸驅動)。藉此，於探索行進中，不增大指令電流，且，不管哪一個磁極感測器均不位在磁極缺損區間220而沒有成為無效狀態(Valid OFF)且充分移動移動距離的情況，判定移動體上不存在磁極缺損區間220，並結束。
另一方面，於步驟S05，在第1線性馬達11位在磁極缺損區間220的情況，藉由第2線性馬達12來進行低速模式的驅動(後軸驅動)(步驟S21)，藉由上述判定部45、監視部68、驅動資訊取得部及驅動指示部，開始判斷第2線性馬達(後馬達)12是否位在磁極 缺損區間220。當移動體在既定的探索距離內移動時(步驟S22)，進行指令電流是否超過既定閥值的判斷(步驟S24)，當指令電流超過既定閥值而增大的情況，判定第2線性馬達12位在磁極缺損區間220，並切換至第1線性馬達11所致之驅動(前軸驅動)(步驟S25)。
另一方面，當指令電流超過既定閥值而增大的情況，亦與步驟S01及S02同樣，再次根據來自第2磁極感測器22之表示有效狀態/無效狀態的訊號(Validation)，來進行第2磁極感測器(中磁極感測器)22是否位在磁極缺損區間220(是否為Valid OFF)的判斷(步驟S26)。在接收到來自第2磁極感測器(中磁極感測器)22之無效狀態訊號(Validation)的情況，亦即，在第2磁極感測器(中磁極感測器)22位在磁極缺損區間220的情況(Valid OFF)，藉由控制器40及第1伺服放大器50來進行第1線性馬達11的驅動(前軸驅動)(步驟S27)。
另一方面，在第2磁極感測器22沒有位在磁極缺損區間且為有效狀態的情況(不為Valid OFF的情況)，回到步驟S22，直到移動體移動既定的探索距離結束為止，重複步驟S22、S24、S15、S26的處理。在指令電流沒超過既定閥值不增大就使移動體移動既定的探索距離結束時(步驟S22)，判定第2線性馬達12沒有位在磁極缺損區間220，藉由控制器40及第1及第2伺服放大器50、60來進行第1及第2線性馬達的驅動(雙軸驅 動)。
如以上說明，根據本實施形態的移動體100，可藉由推定部34，來推測線性馬達是否位在磁極缺損區間。且，藉由判定部45，可進行線性馬達是否位在磁極缺損區間的判斷。此外，可藉由磁極感測器來辨識到磁極缺損區間的存在。如上述般，藉由具有複數種類的檢測功能，可精度良好地檢測線性馬達位在磁極經路的磁極缺損區間。
且，本發明並不限定於上述本實施形態，可進行各種變形。例如，本實施形態中，雖藉由推定部34及記憶部35來進行線性馬達是否位在超過1/4間距的磁極缺損區間，亦即產生反向推力的磁極缺損區間的推測，但亦可在藉由反向行進異常來停止驅動的系統中，不進行該推測。
且，本實施形態中，雖根據伺服鎖定用的驅動電流，來進行移動體是否位在坡道的判斷，但在坡道配置有磁極缺損區間的系統中，亦可不進行該判斷。
且，本實施形態中，雖示例出具有2個線性馬達的移動體，但移動體亦可具備3個以上的線性馬達。
且，本實施形態中，雖示例出具有判定部45的移動體100(控制器40)，但與移動體100的控制器40可通訊地連接之外部的控制器亦可具有判定部45的功能。此情況時，亦可構成根據來自移動體100(控制器40)所接收的資訊進行判定，且根據判定結果來控制移動 體100。
1‧‧‧移動體系統
11‧‧‧第1線性馬達
12‧‧‧第2線性馬達
21‧‧‧第1磁極感測器
22‧‧‧第2磁極感測器
23‧‧‧第3磁極感測器
30‧‧‧感測器界面
40‧‧‧控制器
50‧‧‧第1伺服放大器
60‧‧‧第2伺服放大器
100‧‧‧移動體
200‧‧‧磁極經路
211‧‧‧N極的磁鐵
212‧‧‧S極的磁鐵
213‧‧‧一對磁極
X‧‧‧移動方向

Claims (9)

  1. 一種移動體，係沿著磁極經路移動的移動體，該磁極經路具有：將由N極與S極所成的一對磁極予以複數配列而成的磁極區間、以及磁極缺損的磁極缺損區間，其特徵為，具備：複數個線性馬達，其含有藉由與前述磁極經路之磁通的磁氣交互作用來驅動的第1線性馬達；驅動資訊取得部，係即時取得朝向目標位置正在驅動之前述第1線性馬達的驅動資訊；驅動指令部，係根據前述驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊，對前述第1線性馬達側，重複下達使前述移動體朝向前述目標位置移動用的指令資訊；監視部，係監視前述指令資訊或前述驅動資訊；及判定部，係根據前述監視部所監視的前述指令資訊或前述驅動資訊，來判斷前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間，前述驅動資訊取得部，係即時取得前述第1線性馬達的實際速度，前述驅動指令部，係根據前述驅動資訊取得部所取得的實際速度，對前述第1線性馬達側，重複下達使前述移動體朝向前述目標位置移動用的指令資訊，前述監視部，係監視前述指令電流。
  2. 如請求項1所述之移動體，其中，前述判定部，在前述監視部所監視的前述指令電流超過第1閥值的情況 時，判定前述第1線性馬達位在前述磁極缺損區間。
  3. 如請求項1或2所述之移動體，其中，進一步具備：用來接收起動訊號的接收部，前述起動訊號係進行從前述移動體停止的停止狀態移行至起動狀態的指示，前述接收部在接收到前述起動訊號時，前述判定部判斷前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間。
  4. 如請求項1所述之移動體，其中，前述移動體，可在比通常移動時的速度還要低速的低速模式移動，在前述低速模式中一邊使前述移動體移動一定距離，一邊以前述判定部判斷前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間。
  5. 如請求項4所述之移動體，其中，進一步含有檢測前述磁極缺損區間的無磁極檢測感測器。
  6. 如請求項5所述之移動體，其中，前述判定部，在前述無磁極檢測感測器沒有檢測到前述磁極缺損區間的情況時，開始判斷前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間。
  7. 如請求項1或2所述之移動體，其中，前述磁極經路，係含有在鉛直方向有高低差的傾斜經路，前述磁極缺損區間，係設在前述磁極經路之前述傾斜經路以外的經路，前述驅動指令部，在前述移動體的停止狀態時，係藉由前述驅動資訊取得部所取得之實際電流值的回授，對前述第1線性馬達側下達前述指令資訊，來保持前述第1線 性馬達的自我位置，前述判定部，係根據前述監視部所監視的指令電流值，來判斷前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間。
  8. 如請求項1所述之移動體，其中，進一步具備：第1檢測部，係相對於前述第1線性馬達被配置在前述磁極經路之經路方向的一方側，用來檢測因應前述磁極經路之磁通的第1相位角；第2檢測部，係相對於前述第1線性馬達被配置在前述磁極經路之經路方向的另一方側，用來檢測因應前述磁極經路之磁通的第2相位角；記憶部，係將藉由前述第1檢測部所檢測的第1相位角與藉由前述第2檢測部所檢測的第2相位角之間的相位差，亦即前述第1線性馬達位在前述磁極區間時的相位差，作為基準相位差而事先予以記憶；以及推定部，係根據藉由前述第1檢測部所檢測出的第1相位角與藉由前述第2檢測部所檢測出的第2相位角之間的相位差相對於前述基準相位差的偏移量，來推測前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間。
  9. 一種移動體系統，係沿著磁極經路移動的移動體系統，該磁極經路具有：將由N極與S極所成的一對磁極予以複數配列而成的磁極區間、以及磁極缺損的磁極缺損區間，其特徵為，具備：複數個線性馬達，其含有藉由與前述磁極經路之磁通 的磁氣交互作用來驅動的第1線性馬達；驅動資訊取得部，係即時取得朝向目標位置正在驅動之前述第1線性馬達的驅動資訊；驅動指令部，係根據前述驅動資訊取得部每次所取得的驅動資訊，對前述第1線性馬達側，重複下達使移動體朝向前述目標位置移動用的指令資訊；監視部，係監視前述指令資訊或前述驅動資訊；及判定部，係根據前述監視部所監視的前述指令資訊或前述驅動資訊，來判斷前述第1線性馬達是否位在前述磁極缺損區間，前述驅動資訊取得部，係即時取得前述第1線性馬達的實際速度，前述驅動指令部，係根據前述驅動資訊取得部所取得的實際速度，對前述第1線性馬達側，重複下達使前述移動體朝向前述目標位置移動用的指令資訊，前述監視部，係監視前述指令電流。
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