WO2008072525A1

WO2008072525A1 - シャフト型リニアモータの位置決め装置

Info

Publication number: WO2008072525A1
Application number: PCT/JP2007/073509
Authority: WO
Inventors: Ryuichi Katsuhisa; Satoshi Masuda
Original assignee: Nippon Pulse Motor Co., Ltd.
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-06-19
Also published as: JP2008148484A

Abstract

リニアスケールによる高精度な位置決めを行うものでありながら、その検出区間を限定して磁気スケールの設置範囲を小さくすることにより、コンパクト化が求められる分野でも利用することができるようになり、しかも、磁気スケールが設置されていない区間においても、可動子の位置検出を可能にする。可動子３の直線駆動範囲に部分的に設定された検出区間で位置検出を行う第一位置検出手段４Ａと、直線駆動範囲全域で位置検出を行う第二位置検出手段４Ｂとを備え、第一位置検出手段４Ａは、精密な位置検出が可能なリニアスケールで構成し、第二位置検出手段４Ｂは、可動子３に設けられる磁気センサＳでシャフト２の磁束を検出することにより可動子３の位置検出を行うものとする。

Description

明細書

シャフト型リニアモータの位置決め装置

技術分野

[0001] 本発明は、可動子をシャフトに沿って直線的に駆動させるシャフト型リニアモータの位置決め装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、直線駆動する電気ァクチユエータとしてシャフト型リニアモータが注目されている。この種のシャフト型リニアモータは、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌する可動子とを備え、該可動子の内周部に設けられるコイルの励磁により、可動子を直線的に駆動させる。このような構成によれば、コギングゃ速度ムラが少ないので、様々な分野での応用が検討されている。

[0003] シャフト型リニアモータを位置決め制御する場合は、通常、可動子の位置を検出する位置検出手段が別途付加される（例えば、特許文献;!〜 3参照）。この種の位置検出手段としては、リニアスケール (リニアエンコーダ）が一般的であり、精密な位置決めが可能になる。し力もながら、リニアスケールは、可動子に設けられる磁気ヘッド (位置情報読み取り部）と、該磁気ヘッドの移動軌跡に沿って対向状に配置される磁気スケール (位置情報記憶部）とからなり、磁気ヘッドで磁気スケールの磁気目盛を読み取ることにより可動子の位置を検出するので、シャフトの全長に亘つて磁気スケールを並設しなければならない。その結果、シャフト型リニアモータの周辺が大型化し、コンパクト化が求められる分野での利用が制限されるという問題があった。

特許文献 1 :特開 2004— 125699号公報

特許文献 2：特開 2004— 129440号公報

特許文献 3 :特開 2004— 129441号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、リニアスケールによる高精度な位置決めを行うものでありながら、その検出区間を限定して磁気スケールの設置範囲を小さくすることにより、コンパクト化が求められる分野でも利用すること力 Sできるようになり、しかも、磁気スケールが設置されていない区間においても、可動子の位置検出を行うことができるシャフト型リニアモータの位置決め装置を提供することを目白勺としている。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を解決するために本発明のシャフト型リニアモータの位置決め装置は、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌する可動子とを備え、該可動子の内周部に設けられるコイルの励磁により、前記可動子を直線的に駆動させるシャフト型リニアモータの位置決め装置であって、前記可動子の直線駆動範囲に部分的に設定された検出区間で前記可動子の位置検出を行う第一位置検出手段と、前記第一位置検出手段の検出区間を除く直線駆動範囲、又は直線駆動範囲全域で前記可動子の位置検出を行う第二位置検出手段と、を備え、前記第一位置検出手段は、前記可動子に設けられる位置情報読み取り部と、該位置情報読み取り部の移動軌跡に沿って対向状に配置される位置情報記憶部とを有し、前記位置情報読み取り部で前記位置情報記憶部の位置情報を読み取ることにより前記可動子の位置検出を行い、前記第二位置検出手段は、前記可動子に設けられる磁気センサを有し、該磁気センサで前記シャフトの磁束を検出することにより前記可動子の位置検出を行うことを特徴とする。

発明の効果

[0006] 本発明は、上記のように構成したことにより、リニアスケールによる高精度な位置決めを行うものでありながら、その検出区間を限定して磁気スケールの設置範囲を小さくすることにより、コンパクト化が求められる分野でも利用することができるようになり、しかも、磁気スケールが設置されていない区間においても、可動子の位置検出を行うこと力 Sでさる。

発明を実施するための最良の形態

[0007] 以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するシャフト型リニアモータの位置決め装置を図面に基づいて詳細に説明する。図 1は、本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータ（磁気スケールは省略）の斜視図である。この図に示すように、シャフト型リニアモータ 1は、複数の棒状磁石 2aが直列状に配列されたシャフト 2と、該シャフト 2にスライド自在に外嵌する可動子 3とを備え、該可動子 3の内周部に設けられるコイル（図示せず）の励磁により、可動子 3を直線的に駆動させる。

[0008] このようなシャフト型リニアモータ 1を位置決め制御する場合は、可動子 3の位置を検出する位置検出手段が付加される。本発明に係るシャフト型リニアモータ 1の位置決め装置は、可動子 3の直線駆動範囲に部分的に設定された検出区間で可動子 3 の位置検出を行う第一位置検出手段 4Aと、第一位置検出手段 4Aの検出区間を除く直線駆動範囲、又は直線駆動範囲全域で可動子 3の位置検出を行う第二位置検出手段 4Bとを備える点に特徴がある。以下、第一位置検出手段 4A及び第二位置検出手段 4Bについて説明する。

[0009] 第二位置検出手段 4Bは、可動子 3に設けられる磁気センサ (ホール素子等） Sを備えて構成され、該磁気センサ Sが検出するシャフト 2の磁束変化に基づいて可動子 3 の位置検出を行う。すなわち、この第二位置検出手段 4Bによれば、リニアスケールのように磁気スケールを設けることなぐシャフト 2の磁束変化を利用して可動子 3の位置を検出するので、位置検出機能を備えるシャフト型リニアモータ 1のコンパクト化が図れる。

[0010] 磁気センサ Sによる可動子 3の位置検出方式としては、まず、二つの磁気センサ S が出力する二相のアナログ信号からの演算で位置 (機械角）を得る方式が考えられる。この方式は、二つの磁気センサ Sから得られるアナログ信号が互に直交する正弦波であること力 S前提となる。つまり、シャフト 2の磁束分布が正弦波状でない場合は、得られる位置情報に誤差が生じる。実際のシャフト 2では、磁束分布が正弦波状とは言い難ぐ多くの空間高調波を含んでいる。そこで、磁気センサ Sをシャフト 2から遠ざけることにより、磁気センサ Sを貫く磁束を平滑化して空間高調波を除去することが考えられる力 S、高調波の完全な除去は難しい。しかも、磁気センサ Sの出力レベルが低下するので、 SN比の悪化や外部磁束による外乱の影響が懸念される。

[0011] 図 2は、本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの位置決め装置に適用される第二位置検出手段の検出概念を示すブロック図である。この図に示すように、本発明の実施形態に係る第二位置検出手段 4Bの位置検出方式は、シャフト 2の軸線方向に所定の間隔を存して配列される複数 (例えば 4つ）の磁気センサ S0〜S3を用い、各磁気センサ S0〜S3の出力にそれぞれ所定の重み係数を乗じて加算することにより二相のアナログ信号を得る。磁気センサ Sの個数は、得ようとするフィルタリング特性によって適切に選ぶ必要がある力少なくとも 2つは必要となる。実用にあたっては、磁気センサ Sを多数使うことによるコスト上昇や磁気センサ Sの検出感度のバラッキ等の解決すべき問題があるものの、個数の選択によってフィルタリング特性を容易に決定できるという利点がある。尚、シャフトのマグネット部より、正弦波に近い波形を取り出すことができれば、磁気センサ（例えば、 S0〜S3)が出力するアナログ信号を直接位置検出に利用することも可能である。

[0012] 重み係数演算及び加算演算をオペアンプ回路で行った場合、きわめて簡単な回路構成で二相のアナログ信号 (A相、 B相の直交信号）が得られる。この場合、得られた二相信号をコントローラに入力すればよいので、コントローラの A/D入力は従来と同様に二つでよぐ既存のコントローラをそのまま利用することが可能となる。一方、重み係数演算及び加算演算をコントローラのマイコン内部で行う場合は、磁気センサ Sの数だけ A/D入力が必要となる力 S、磁気センサ Sの感度のバラツキ等をソフト的な処理で吸収できるという利点がある。また、重み係数を必要に応じてマイコン内部で変ィ匕させることあ可倉となる。

[0013] 図 3は、シャフトの磁束密度分布例を示すグラフ図である。この図に示すように、シャフト 2の表面近傍における磁束密度分布は、正弦波ではなぐ多くの空間高調波を含んでいる。ここで、磁気センサ Sを 7個用い、それらを 5mm間隔で配置した構成について考えてみる。各磁気センサ S0〜S6に乗じる重み係数は、図 4に示すように設定する。磁気センサ S0〜S6の間隔が 5mm、磁束分布の周期が 60mmとした場合、磁束の周期の 12倍でサンプリングしていると考えれば、磁束周期の約 1. 44倍調波以下を通過させる設定といえる。この係数設定を用いて得られた二相信号を図 5に示す。この図に示すように、高調波は大幅に低減され、ほぼ正弦波状になっていることがわかる。また、図 6は、この二相信号からの演算で求めた位置の誤差を示している

〇

[0014] 図 8は、磁気センサ S0〜S5を 5mm間隔で 6個配置して、シャフト 2の磁束分布に含まれる 3次高調波の成分のみを取り出すように帯域通過フィルタを構成したときのアナログ二相出力である。なお、重み係数は、図 7に示すように設定した。ここでは、 3次高調波を利用しているため、 0. 1mmの分解能を必要とした場合、演算では 1. 8 degの分解能が要求される力 S、基本波を利用する方式に比べれば高精度化が容易になる。図 9は、演算により位置検出を行った際の誤差を示している。更なる高分解能を目標とする場合には、補正等の微調整が必要となる。

[0015] シャフト 2の表面における空間高調波は、 5次調波もかなり大きぐ磁気センサ Sを可及的にシャフト 2に近づければ、 5次調波を利用した位置検出も十分可能である。この場合、磁気センサ Sの個数は多数となる力 S、安定して高精度が得られる。図 11は、磁気センサ Sを 3mm間隔で 10個使用して 5次調波を検出した結果を示している。なお、重み係数は、図 10に示すように設定した。ここでは、磁気センサ Sの間隔が狭いので、磁気センサ Sを一列に並べることが困難になることが予想される力サイズが小さい表面実装タイプのチップ型磁気センサであれば、一列に並べることができる。

[0016] また、図 12の (A)〜（C)に示すように、磁気センサ Sを複数列に分けて配置してもよい。例えば、図 12の（A)に示すように、シャフト 2を挟んで 180°対向するように磁気センサ Sを 5個ずつ配置してもよい。この場合、各列の磁気センサ Sは、実質的な間隔が 3mmとなるように 6mm間隔で配置する。このような配置にしても、位置検出に利用可能な 5次調波の二相信号が得られる。また、磁気センサ Sの各列を対称 (正対面 )に配設し、或いは位置ズレさせて配設することにより、例えば 10個の磁気センサ Sを一列に並べる場合に比し、可動子 3の長さを 1/2に短くでき、コンパクト化に有効である。また、各列を位置ズレさせて配設した場合、磁束の位相差の値に対してセンサリングが行え、検知精度ゃ検知効率を高めることができる。

[0017] つぎに、第二位置検出手段 4Bによる位置決め制御について、図 13を参照して説明する。図 13は、本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの位置決め制御システム（第二位置検出手段）を示すブロック図である。この図に示すように、第二位置検出手段 4Bによりシャフト型リニアモータ 1を位置決めする位置決め制御システムは、複数の磁気センサ S、ミキシング部 5、 A/D変換部 6、デジタル信号処理部 7、 D /A変換部 8、電流アンプ部 9等を備えて構成することができる。 [0018] 本実施形態では、磁気センサ S0〜S9を 3mm間隔で 10個配置している。磁気センサ S0〜S9としては、例えばホール素子が使用される。各ホール素子の出力は、それぞれ差動アンプで検出している。このようにして得られた 10本のアナログ信号は、ミキシング部 5でミキシングされる。

[0019] ミキシング部 5は、前述したように、磁気センサ S0〜S9の出力にそれぞれ所定の重み係数を乗じて加算することにより二相のアナログ信号を得る。例えば、本実施形態のミキシング部 5は、 24個の OPアンプで構成される力 8〜12個の OPアンプでも実現可能と思われる。

[0020] A/D変換部 6は、 5次調波の二相信号（5A、 5B)と、基本波の二相信号（1A、 IB )をデジタル信号処理部 7に取り込むために、 A/D変換器 6aを備えて構成されてい

[0021] デジタル信号処理部 7は、例えば、 DSP (Digital Signal Processor)であり、その内部には、位置推定部 11、推定位置補正部 12、モータ駆動部 13等が構成される。位置推定部 11は、 A/D変換器で取り込まれた 5次調波の二相信号（5A、 5B)から演算ブロック 11aで位相角 Θを演算する。 5次調波を検出しているので、実際の磁束周期 60mmの 1/5、すなわち 12mm移動すると、 Θが 2 π変化する。この Θを周回力ゥンタブロック l ibで監視し、位相角 Θの周回数 Nをカウントする。そして、位相角 Θ 及び周回数 Nを用いて推定位置取得ブロック 11cで推定位置を演算する。

[0022] 推定位置補正部 12は、位置推定部 11が演算した推定位置の補正を行う。すなわち、位置推定部 11で得られた推定位置には、磁石長や磁束密度のバラツキに起因する誤差が含まれているので、補正データを用いて推定位置の補正を行う。補正データは、補正データテーブルブロック 12aにより予め作成されたものであり、例えば、リニアスケール値と推定位置の差を 0. 1mm間隔で記録したものであり、補正データテーブルブロック 12aは、推定位置に応じた誤差値を与える。例えば、推定位置 5. 2 3mmの誤差値は、 5. 2mmと 5. 3mmの誤差値をテーブルから読み、その 2点を直線補間して近似値を得る。そして、推定位置から補正データを減じて補正済み推定位置が得られ、この補正済み推定位置をモータ駆動部 13に入力して PID制御が実 fiされる。 [0023] モータ駆動部 13は、コイル電流指令を基本波の二相信号（1A、 IB)から生成している。位相シフトブロック 13aでは、二相信号（1A、 IB)の位相を調整し、トルク角が適切になるようにしている。位相を調整した後、 1B相のみ 30°シフトして 120°の位相差を持つ二相信号を得ている。この二相信号に PIDブロック 13bの出力値を掛けることで PID出力に比例した推進力が得られるコイル電流値が出力される。なお、電流ァンプ部 9は、パワー OPアンプ 9aを用いて構成される。つまり、シャフト型リニアモータ 1への電力供給は PWM方式ではなぐパワー OPアンプ 9aを用いて、指令信号に比例した電流を供給するようにしている。勿論、 PWM方式の電流アンプも利用可能である。この電流アンプ部 9に対する指令信号は、 D/A変換器 8aを備える D/A変換部 8を介して行われる。

[0024] つぎに、本発明の実施形態に係る第二位置検出手段 4Bの検出精度について、図

14〜図 17を参照して説明する。図 14は、補正データテーブルによる補正を行わな力、つた場合の位置検出誤差を示している。この図に示すように、補正データテーブルによる補正を行わなかった場合、 ± 0. 6mm程度の誤差が生じている力高精度を要求しない用途では、補正なしでも使用可能と考えられる。

[0025] 図 15は、リニアスケール値と推定位置の差を 0. 5mm間隔で記録した補正データテーブルによる補正後の位置検出誤差を示し、図 16は、リニアスケール値と推定位置の差を 0. 2mm間隔で記録した補正データテーブルによる補正後の位置検出誤差を示し、図 17は、リニアスケール値と推定位置の差を 0. 1mm間隔で記録した補正データテーブルによる補正後の位置検出誤差を示している。これらの図に示すように、補正データテーブルによる補正後の誤差は、補正データ間隔に応じて小さくなる 1S 補正データ数の増加を考慮すると、本実施形態の例ではバランス的に 0. 2mm 間隔の補正データが好ましい。

[0026] つぎに、第一位置検出手段 4Aについて、図 18を参照して説明する。図 18は、本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの位置決め装置に適用される第一位置検出手段の構成を示す説明図である。この図に示すように、第一位置検出手段 4 Aは、可動子 3に設けられる位置情報読み取り部としての磁気ヘッド Tと、磁気ヘッド Tの移動軌跡に沿って対向状に配置される位置情報記憶部としての磁気スケール U とを有し、磁気ヘッド Tで磁気スケール Uの磁気目盛 (位置情報）を読み取ることにより可動子 3の位置検出を行う磁気方式のリニアスケール (位置検出装置）である力 S、その他、発光源の半導体レーザ，受光部のフォトディテクタに，回折格子であるホロダラムスケール（ホログラム格子）を組み合わせたレーザ式のもの、基本的にロータリーェンコンーダと同じ動作原理による方式で電気信号をカウンタで計数し変位量を測定する光電方式のもの等を用いても良い。つまり、第一位置検出手段 4Aは、前述のように可動子 3の直線駆動範囲に部分的に任意設定された検出区間（例えば、図 18の夫々異なる検出ストローク区間として設定した A区間、 C区間、 E区間）でのみ可動子 3の位置検出を行うよう構成したものとになっている。すなわち、高精度な位置決めが要求される区間でのみ第一位置検出手段 4Aによる位置検出を行うことにより、磁気スケール Uの設置範囲を小さくすることができるので、シャフト 2の全長に亘つて磁気スケール Uを並設する場合に比べ、シャフト型リニアモータ 1の周辺をコンパクト化することが可能になり、その結果、コンパクト化が求められる分野でもシャフト型リニアモータ 1の利用を促進することができる。

[0027] 磁気スケール Uが設置されていない区間（例えば、図 18の B区間、 D区間）においては、第二位置検出手段 4Bで可動子 3の位置検出を行うことができる。第一位置検出手段 4Aによる位置決め動作 (リニアスケール駆動）と、第二位置検出手段 4Bによる位置決め動作 (センサレス駆動）は、第一位置検出手段 4Aの磁気ヘッド Tが磁気スケール Uの磁気目盛を読み取って!/、るか否かに基づ!/、て切換えることが可能である力位置決め動作の切換え（リニアスケール用カウンタのリセット処理等）を確実かつ迅速に行うには、磁気ヘッド Tに原点センサ Vを設け、磁気スケール Uの原点位置を検出することが好ましい。原点センサ Vは、磁気スケール Uの原点位置に設けられる原点検出子 Wを磁気ヘッド Tとは異なる方式で検出するものであり、例えば、反射式の光学センサを用いて構成することができる。

[0028] 次に、第一位置検出手段 4A (リニアスケール位置検出システム）及び第二位置検出手段 4B (センサレス位置検出システム）を併用したシャフト型リニアモータ 1の具体的な位置決め制御について、図 19及び図 20を参照して説明する。図 19に示すように、第一位置検出手段 4A及び第二位置検出手段 4Bによる可動子 3の位置情報は、ドライバ X(又はコントローラ）に入力される。第一位置検出手段 4Aからドライバ Xに入力される位置情報は、任意区間の精密位置情報であり、また、原点センサ Vの検出信号も含まれる。一方、第二位置検出手段 4Bからドライバ Xに入力される位置情報は、全区間の粗雑位置情報である。

[0029] ドライバ Xは、第一位置検出手段 4A及び第二位置検出手段 4Bから入力した位置情報を内部でソフトウェア的に処理し、シャフト型リニアモータ 1を位置決め駆動させる。具体的には、図 20に示すように、まず、第一位置検出手段 4Aの磁気ヘッド丁が磁気スケール Uを検出しているか否かを判断し（S 1)、この判断結果力 SYESの場合は、第一位置検出手段 4Aの位置情報に基づいた位置決め動作 (リニアスケール駆動）を行う（S2)。また、リニアスケール駆動状態であっても、第二位置検出手段 4Bによる位置検出動作は続行される。一方、上記ステップ S1の判断結果が NOの場合は、第二位置検出手段 4Bの位置情報に基づいた位置決め動作 (センサレス駆動）を行う（S3)。この状態では、原点センサ Vによる原点検出を判断しており（S4)、この判断結果力 SYESになったら、リニアスケール用カウンタをリセットし（S5)、リニアスケール駆動（S 2)に移行する。

[0030] 叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、シャフト型リニアモータ 1の位置決め装置は、リニアスケールからなる第一位置検出手段 4Aを有し、可動子 3の位置を精密に検出するのである力第一位置検出手段 4Aによる位置検出は、可動子 3の直線駆動範囲に部分的に 1又は複数の任意ストローク（異なるストロークであつても良レ、）に設定された検出区間でのみ行うようになってレ、るので、磁気スケール U ( 位置情報記憶部）の設置範囲を小さくすることができる。これにより、シャフト 2の全長に亘つて磁気スケール Uを並設する場合に比べ、シャフト型リニアモータ 1の周辺をコンパクト化することが可能になり、その結果、コンパクト化が求められる分野でもシャフト型リニアモータ 1の利用を促進することができる。

[0031] また、磁気スケール Uが設置されていない区間においては、第二位置検出手段 4B で可動子 3の位置検出を行うことができる。すなわち、第二位置検出手段 4Bは、シャフト 2の磁束検出により可動子 3の位置を検出するものであり、磁気スケール Uが設置されて!/、な!/、区間でも位置検出を行うことができる。 [0032] そして、第一位置検出手段 4Aによる位置決め動作と、第二位置検出手段 4Bによる位置決め動作は、第一位置検出手段 4Aの磁気ヘッド Tが磁気スケール Uの磁気目盛を読み取っているか否かに基づいて切換えることが可能である力本実施形態では、磁気ヘッド Tに原点センサ Vを設け、磁気スケール Uの原点位置を検出するようにしたので、位置決め動作の切換えを確実かつ迅速に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータ (磁気スケールは省略）の斜視図である。

[図 2]本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの位置決め装置に適用される第二位置検出手段の検出概念を示すブロック図である。

[図 3]シャフトの磁束密度分布例を示すグラフ図である。

[図 4]高調波低減のための重み係数を示す表図である。

[図 5]図 4の重み係数により得られた二相アナログ信号の波形図である。

[図 6]図 5の二相アナログ信号から演算した推定位置の誤差を示す説明図である。

[図 7]3次調波抽出のための重み係数を示す表図である。

[図 8]図 7の重み係数により得られた二相アナログ信号の波形図である。

[図 9]図 8の二相アナログ信号から演算した推定位置の誤差を示す説明図である。

[図 10]5次調波抽出のための重み係数を示す表図である。

[図 11]図 10の重み係数により得られた二相アナログ信号の波形図である。

[図 12] (A)〜（C)は磁気センサの配置例を示す斜視図である。

[図 13]本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの位置決め制御システム（第二位置検出手段）を示すブロック図である。

[図 14]図 13の位置決め制御システムにおいて、補正データテーブルによる補正を行わな力、つた場合の位置検出誤差を示す説明図である。

[図 15]図 13の位置決め制御システムにおいて、リニアスケール値と推定位置の差を 0. 5mm間隔で記録した補正データテーブルによる補正後の位置検出誤差を示す説明図である。

[図 16]図 13の位置決め制御システムにおいて、リニアスケール値と推定位置の差を 0. 2mm間隔で記録した補正データテーブルによる補正後の位置検出誤差を示す説明図である。

園 17]図 13の位置決め制御システムにおいて、リユアスケール値と推定位置の差を 0. 1mm間隔で記録した補正データテーブルによる補正後の位置検出誤差を示す説明図である。

[図 18]第二位置検出手段の説明図である。

[図 19]第一位置検出手段及び第二位置検出手段を併用する位置決め制御システムのブロック図である。

園 20]第一位置検出手段及び第二位置検出手段を併用する位置決め制御システムのフローチャートである。符号の説明

1 シャフト型リニアモータ

2 シャフト

2a 棒状磁石

3 可動子

4A 第一位置検出手段

4B 第二位置検出手段

5 ミキシング部

6 A/D変換部

6a AZD変換器

7 デジタル信号処理部

8 D/A変換部

8a D/A変換器

9 電流アンプ部

9a パワー〇Pアンプ

11 位置推定部

11a 演算ブロック

l ib 周回カウンタプ'ロック l ie 推定位置取得ブロック l id オフセットブロック

12 推定位置補正部

12a 補正データテープノレブ

13 モータ駆動部

13a 位相シフトブロック

13b PIDブロック

14 カウンタプ'ロック

S 磁気センサ

T ¼へッ1" u 磁気スケーノレ

V 原点センサ w 原点検出子

X ドライバ

Claims

請求の範囲

[1] 複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌する可動子とを備え、該可動子の内周部に設けられるコイルの励磁により、前記可動子を直線的に駆動させるシャフト型リニアモータの位置決め装置であって、

前記可動子の直線駆動範囲に部分的に設定された検出区間で前記可動子の位置検出を行う第一位置検出手段と、

前記第一位置検出手段の検出区間を除く直線駆動範囲、又は直線駆動範囲全域で前記可動子の位置検出を行う第二位置検出手段と、を備え、

前記第一位置検出手段は、前記可動子に設けられる位置情報読み取り部と、該位置情報読み取り部の移動軌跡に沿って対向状に配置される位置情報記憶部とを有し、前記位置情報読み取り部で前記位置情報記憶部の位置情報を読み取ることにより前記可動子の位置検出を行レ \

前記第二位置検出手段は、前記可動子に設けられる磁気センサを有し、該磁気センサで前記シャフトの磁束を検出することにより前記可動子の位置検出を行うことを特徴とするシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[2] 前記位置情報読み取り部は、前記位置情報記憶部の原点位置を検出する原点センサを備えている、請求項 1記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[3] 前記第一位置検出手段は、リニアスケールである、請求項 1記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[4] 前記リニアスケールは、磁気方式、レーザ式、光電方式、から選択される、請求項 3 記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[5] 前記リニアスケールは磁気方式であり、前記位置情報読み取り部は磁気ヘッド、前記位置情報記憶部は磁気スケールである、請求項 1記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[6] 前記磁気ヘッドは、前記磁気スケールの原点位置を検出する原点センサを備えている、請求項 5記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[7] 前記第二位置検出手段において、前記シャフトの軸線方向に間隔を存して複数の磁気センサが配列されて!/、る、請求項 1記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[8] 前記シャフトの軸線方向に複数の磁気センサ列が配置されている、請求項 7記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[9] 前記第二位置検出手段において、複数の磁気センサの出力から得られた二相のアナログ信号を用いて位置検出を行う、請求項 1記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。

[10] 前記第一位置検出手段は、前記検出区間で前記可動子の精密位置情報を取得し前記第二位置検出手段は、前記検出区間を除く直線駆動範囲、又は直線駆動範囲全域で前記可動子の粗雑位置情報を取得する、

請求項 1記載のシャフト型リニアモータの位置決め装置。