CN107852122A - 线性致动器的控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

提出了具有线性电动机和对线性电动机的动子进行制动的制动装置的线性致动器的控制装置，具有：磁极位置估算单元，其基于脉冲通电所引起的动子的移动方向来估算动子位于将从0°到360°的磁极位置分割后的多个区间中的哪一个区间；磁极位置设定单元，其以基于由磁极位置估算单元估算出的动子所位于的区间的估算磁极位置进行直流励磁，并将估算磁极位置设定为动子的磁极位置；和制动控制单元，其在由磁极位置估算单元进行脉冲通电之前使制动装置有效，在由磁极位置估算单元对动子所位于的区间进行了估算之后使制动装置无效。

Description

线性致动器的控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及线性致动器的控制装置以及控制方法。本申请基于在2015年8月4日申请的日本特愿2015-153850号主张优先权，并将其内容全部援引于此。

背景技术

用于线性致动器等的线性电动机若不进行与设置于动子或定子中的任意一方的多个线圈和设置于动子或定子中的另一方的驱动用磁铁之间的相对位置关系(磁极位置)相应的通电，则不能产生与线性电动机的推力常数相应的推力。因此，在开始线性电动机的驱动时，需要掌握动子相对于定子的相对位置。例如，在开始线性电动机的驱动时，通过对线性电动机施加一定时间的与预先规定的磁极位置对应的电流从而在该磁极位置处进行动子的牵引(直流励磁)(引用文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平5-15179号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在动子位于相对于预先规定的磁极位置而偏离180°的磁极位置的情况下，即使进行上述的直流励磁也无法牵引动子，有时不能正确地掌握动子的位置。此外，在设置线性电动机使得线性电动机的驱动方向成为铅垂方向的情况下，若重力等外力对动子进行作用，则由于基于直流励磁的牵引力与外力的大小的差异，有时不能将动子牵引到预先规定的磁极位置而无法正确地掌握动子的位置。

本发明鉴于上述课题而作，其目的在于，提供一种能够提高用于线性致动器等的线性电动机中的磁极位置的检测精度的线性致动器的控制装置以及控制方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题，本发明的第一方式所涉及的线性致动器的控制装置是具有线性电动机和对所述线性电动机的动子进行制动的制动装置的线性致动器的控制装置，所述控制装置具有：磁极位置估算单元，其基于脉冲通电所引起的所述动子的移动方向来估算所述动子位于将从0°到360°的磁极位置分割后的多个区间中的哪一个区间；磁极位置设定单元，其以基于由所述磁极位置估算单元估算出的所述动子所位于的区间的估算磁极位置进行直流励磁，并将所述估算磁极位置设定为所述动子的磁极位置；和制动控制单元，其在由所述磁极位置估算单元进行脉冲通电之前使所述制动装置有效，在由所述磁极位置估算单元对所述动子所位于的区间进行了估算之后使所述制动装置无效。

此外，根据本发明的第二方式，也可以构成为在上述第一方式所涉及的线性致动器的控制装置中，所述磁极位置估算单元基于在连续的第一脉冲通电和第二脉冲通电的每一个中所述动子发生了移动的方向，来估算所述动子所位于的区间。

此外，根据本发明的第三方式，也可以构成为在上述第二方式所涉及的线性致动器的控制装置中，所述制动装置在有效的状态下，对向所述动子能够移动的第一方向的移动进行制动，对向与所述第一方向相反方向的第二方向的移动不制动，所述动子受到所述第一方向的外力。

此外，根据本发明的第四方式，也可以构成为在上述第二方式所涉及的线性致动器的控制装置中，所述动子受到所述动子能够移动的第一方向和与所述第一方向相反方向的第二方向中的任一方向的外力，所述制动装置在有效的状态下，施加使所述动子不因所述外力而移动的程度的制动。

此外，本发明的第五方式所涉及的控制方法是具有线性电动机和对所述线性电动机的动子进行制动的制动装置的线性致动器的控制装置中的控制方法，所述控制方法具有：第一步骤，使所述制动装置有效；第二步骤，基于脉冲通电所引起的所述动子的移动方向来估算所述动子位于将从0°到360°的磁极位置分割后的多个区间中的哪一个区间；第三步骤，在所述第二步骤中对所述动子所位于的区间进行了估算之后使所述制动装置无效；第四步骤，以基于在所述第二步骤中估算出的所述动子所位于的区间的估算磁极位置进行直流励磁，并将所述估算磁极位置设定为所述动子的磁极位置。

发明效果

根据上述的线性电动机，能够提高线性电动机中的磁极位置的检测精度。

附图说明

图1是示出本实施方式中的线性致动器的结构图。

图2是示出本实施方式中的制动装置的立体图。

图3是图2所示的箭视A-A剖视图。

图4是示出本实施方式中的制动滑块的立体图。

图5A是用于说明本实施方式中的制动装置的动作的第一图。

图5B是用于说明本实施方式中的制动装置的动作的第二图。

图6是示出对本实施方式中的线性致动器进行控制的控制装置的结构的框图。

图7是示出d-q坐标系中的永磁同步电动机的等效电路的图。

图8是示出本实施方式的控制装置进行的设定初始磁极位置的处理的流程图。

图9是示出在本实施方式中控制装置进行的概略探测子程序的第一流程图。

图10是示出在本实施方式中控制装置进行的概略探测子程序的第二流程图。

图11是示出在本实施方式中控制装置进行的详细探测子程序的流程图。

图12是示出在本实施方式中控制装置进行的电动机动作子程序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的实施方式中的线性致动器的控制装置以及控制方法进行说明。图1是示出本实施方式中的线性致动器1的结构图。如图1所示，线性致动器1具有：直动装置2、旋转装置3和制动装置4。

直动装置2由线性电动机构成，使作为线性电动机的动子的棒杆5直线运动。在棒杆5的前端，固定有连结板6。另一方面，旋转装置3由旋转式电动机构成，使作为动子的棒杆7旋转运动。棒杆7的前端经由设置于连结板6的未图示的轴承而自由旋转地与连结板6连结。该棒杆7被设置在旋转装置3的内部的未图示的花键(spline)装置(直动引导装置)支承，能够进行旋转运动和直线运动。

在棒杆7的前端，设置有安装工具、吸附衬垫等应用装置的安装部8。安装部8通过旋转装置3而围绕棒杆7的中心轴进行旋转。此外，安装部8通过直动装置2而在沿着棒杆7的中心轴的轴向上移动。即，若棒杆5通过直动装置2而在轴向上移动，则棒杆7通过连结板6而与棒杆5一起在轴向上移动，安装部8的轴向的位置发生位移。

制动装置4用于使棒杆7的轴向的移动速度减速，此外使棒杆7的轴向的移动停止。本实施方式的制动装置4安装于旋转装置3。另外，在本实施方式中，棒杆7的轴向与重力方向一致。图2是示出本实施方式中的制动装置4的立体图。图3是图2所示的箭视A-A剖视图。图4是示出本实施方式中的制动滑块32的立体图。

如图2所示，制动装置4形成为圆筒状，在中央贯通地配置棒杆7。如图3所示，制动装置4具有壳体10、驱动部20和制动机构30。壳体10形成为圆筒状。在壳体10的内部，收纳驱动部20和制动机构30。驱动部20由螺线管构成，具有固定芯21和线圈22。

固定芯21具有圆筒部23和凸缘部24。线圈22卷绕于圆筒部23的外周。凸缘部24与圆筒部23一体地形成，相比于圆筒部23沿径向进行扩径，固定于壳体10的一个开口端部。在固定芯21的中央，形成有配置棒杆7的贯通孔25。在壳体10的内部，固定在棒杆7的轴向上与凸缘部24对置的环状构件11。在环状构件11与凸缘部24之间，配置线圈22。在该环状构件11的内侧，固定滑动衬套12。

制动机构30具有：可移动芯31、制动滑块32、球33、压缩弹簧34和球导向件35。可移动芯31形成为圆筒状。可移动芯31的外周由滑动衬套12支承为能够在棒杆7的轴向上移动。在可移动芯31的中央，形成有配置棒杆7的贯通孔36。制动滑块32具有嵌合部37、凸缘部38和球保持部39。

嵌合部37具有可移动芯31能够压入的凹形状，经由未图示的粘接剂与可移动芯31嵌合。由此，可移动芯31和制动滑块32成为一体，能够在棒杆7的轴向上移动。凸缘部38具有沿径向进行了扩径的帽檐状。凸缘部38在棒杆7的轴向上与环状构件11对置。在凸缘部38与环状构件11之间，配置压缩弹簧34。压缩弹簧34向制动滑块32在相对于驱动部20的固定芯21而远离的方向进行施力。

在制动滑块32的中央，形成有配置棒杆7的贯通孔40。球保持部39具有圆锤状，在前端变细的倾斜面形成有球保持孔41。球保持孔41在倾斜方向上使球保持部39的倾斜面与贯通孔40连通。如图4所示，多个该球保持孔41形成于球保持部39。本实施方式的多个球保持孔41在周向上等间隔地形成了3个。球33以自由旋转的方式配置于多个球保持孔41的每一个。

如图3所示，球33从球保持部39的倾斜面向径向外侧突出，能够与球导向件35抵接。球导向件35固定于壳体10的另一个开口端部。球导向件35具有漏斗状，具有随着朝向制动滑块32的前端而直径逐渐变小的倾斜面42。倾斜面42与球保持部39的倾斜面对置，球33进行转动。倾斜面42具有与球保持部39的倾斜面大致相等的锥角。

图5A以及图5B是用于说明本实施方式中的制动装置4的动作的图。

图5A示出制动装置4的制动无效(OFF)的状态。在制动无效时，对线圈22的通电被接通。若进行对线圈22的通电，则驱动部20的固定芯21磁化，对在棒杆7的轴向上对置的制动机构30的可移动芯31进行吸附。若可移动芯31被吸附，则与可移动芯31成为一体的制动滑块32向远离球导向件35的方向移动。

若制动滑块32向远离球导向件35的方向移动，则制动滑块32所保持的球33与球导向件35的倾斜面42中的直径较大的部分抵接。即，在球33的保持位置处，棒杆7的外周面与球导向件35的倾斜面42的间隙变大，球33对棒杆7的楔子被解除。由此，棒杆7能够沿轴向移动。

图5B示出制动装置4的制动有效(ON)的状态。在制动有效时，对线圈22通电被断开。若停止对线圈22的通电，则驱动部20的固定芯21的磁化解除。若固定芯21的磁化解除，则由于压缩弹簧34的作用力，从而制动滑块32向接近球导向件35的方向移动。

若制动滑块32向接近球导向件35的方向移动，则制动滑块32所保持的球33与球导向件35的倾斜面42中的直径较小的部分抵接。即，在球33的保持位置处，棒杆7的外周面与球导向件35的倾斜面42的间隙变小，球33作为楔子而被***到棒杆7与球导向件35的间隙。由此，棒杆7在径向上受到压迫，由于与球33的摩擦力而成为不能向轴向的一方(重力方向)移动。

这样，在本实施方式中，通过球导向件35的倾斜面42的锥角，从而能够产生相比于压缩弹簧34的作用力较大的制动力，能够得到小型并且稳定的制动力。另外，根据上述结构的制动机构30，即使为制动有效的状态，棒杆7也能够容易地向轴向的另一方(反重力方向)移动。即，棒杆7的反重力方向是球33的楔子松弛的方向，即使为制动有效的状态，也能够使棒杆7向轴向的另一方移动。

图6是示出对本实施方式中的线性致动器1进行控制的控制装置100的结构的框图。控制装置100对直动装置2中包含的线性电动机、和制动装置4进行控制。控制装置100通过向直动装置2中包含的线性电动机具备的U、V、W相的线圈流动三相电枢电流，从而产生呈直线地移动的移动励磁，使线性电动机的动子相对于定子呈直线地移动。

即使为励磁呈直线地移动的可动线圈型永磁同步线性电动机，也与励磁旋转的旋转励磁型同步电动机同样地，使用旋转坐标的d-q坐标系来控制d轴以及q轴的电枢电流。d-q变换是将电动机的固定的部分(定子)和旋转的部分(动子)一起变换到旋转的正交坐标系，其坐标系为d-q坐标系。q轴是相对于d轴前进π/2的相位。在永磁同步电动机的情况下，d轴一般取在由磁场产生的磁通的方向上，在旋转励磁型永磁同步电动机的情况下，d-q坐标成为旋转坐标。

图7是示出d-q坐标系中的永磁同步电动机的等效电路的图。在该图中，v_d为d轴电枢电压，v_q为q轴电枢电压。i_d为d轴电枢电流，i_q为q轴电枢电流。φ_f为电枢绕组交链磁通量，R为电枢绕组电阻，L为电枢绕组的自感。若使用q轴电枢电流则永磁同步电动机的推力T可由下式表示。

T＝pφf·i_q

在永磁同步电动机的情况下，电枢绕组交链磁通量数φ_f没有变动，因此能够通过控制q轴电枢电流i_q来控制推力。在此，一般从电动机效率的观点出发，将d轴电枢电流i_d控制为0。为了这样控制这些电流i_d、i_q，需要控制d轴电枢电压v_d以及q轴电枢电压v_q。此外，需要掌握d轴与q轴的位置。此时，若在线性电动机中的实际的d-q坐标与在控制装置100中所掌握的d^-q^坐标之间产生偏差，则线性电动机的控制会产生误差，因此需要高精度地取得d^-q^坐标。

返回到图6，对控制装置100的结构进行说明。控制装置100具有：相位计算器101、速度计算器102、位置计算器103、位置控制器104、速度控制器105、向量旋转器/三相二相变换器106、d轴电流控制器107、q轴电流控制器108、向量旋转器/二相三相变换器109、电力变换器110、变流器111、初始磁极位置设定器112和制动控制器113。

在相位计算器101，从安装于线性电动机的编码器输入线性电动机的动子的移动量。相位计算器101若进行初始磁极位置的设定，则基于初始磁极位置和从编码器输入的移动量，计算线性电动机的磁极位置θ_re(d轴的位置、电角度)。相位计算器101将所计算出的磁极位置输出到向量旋转器/三相二相变换器106以及向量旋转器/二相三相变换器109。

在速度计算器102，从编码器输入线性电动机的动子的移动量。速度计算器102基于在进行初始磁极位置的设定后输入的动子的移动量，计算动子的移动速度。速度计算器102将所计算出的移动速度ω_rm输出到速度控制器105。

在位置计算器103，从编码器输入线性电动机的动子的移动量。位置计算器103基于在进行初始磁极位置的设定后输入的动子的移动量，计算动子的位置。位置计算器103将所计算出的动子的位置θ_rm输出到位置控制器104。

在位置控制器104，从上级控制装置(未图示)输入位置指令值θ^* _rm，并从位置计算器103输入动子的位置θ_rm。位置控制器104基于所输入的位置指令值θ^* _rm与所输入的位置θ_rm的偏差来计算速度指令值ω^* _rm。位置控制器104将所计算出的速度指令值ω^* _rm输出到速度控制器105。

在速度控制器105，从位置控制器104输入速度指令值ω^* _rm，并从速度计算器102输入移动速度ω_rm。速度控制器105基于所输入的速度指令值ω^* _rm和移动速度ω_rm的偏差来计算q轴电流指令值i^* _q。速度控制器105将所计算出的q轴电流指令值i^＊ _q输出到q轴电流控制器108。

在向量旋转器/三相二相变换器106，从变流器111输入三相反馈电流值i_u、i_v，并输出从三相反馈电流值i_u以及i_v计算出的三相反馈电流值i_w。此外，在向量旋转器/三相二相变换器106，输入由相位计算器101计算的电角度(磁极位置)θ_re。向量旋转器/三相二相变换器106基于电角度θ_re，根据三相反馈电流值i_u、i_v、i_w计算d轴电流i_d以及q轴电流i_q。向量旋转器/三相二相变换器106将所计算出的d轴电流i_d输出到d轴电流控制器107。向量旋转器/三相二相变换器106将所计算出的q轴电流i_q输出到q轴电流控制器108。

d轴电流控制器107基于从向量旋转器/三相二相变换器106输出的d轴电流i_d与d轴电流指令i^* _d的偏差，来计算d轴电压指令值V^* _d。d轴电流控制器107将所计算出的d轴电压指令值V^* _d输出到向量旋转器/二相三相变换器109。对d轴电流指令i^* _d设定0。

q轴电流控制器108基于从向量旋转器/三相二相变换器106输出的q轴电流i_q与从速度控制器105输出的q轴电流指令值i^＊ _q的偏差，来计算q轴电压指令值V^* _q。q轴电流控制器108将所计算出的q轴电压指令值V^* _q输出到向量旋转器/二相三相变换器109。

在向量旋转器/二相三相变换器109，从d轴电流控制器107输入d轴电压指令值V^＊ _d，从q轴电流控制器108输入q轴电压指令值V^＊ _q，并从相位计算器101输入电角度θ_re。向量旋转器/二相三相变换器109基于电角度θ_re，根据d轴电压指令值V^＊ _d和q轴电压指令值V^＊ _q来计算三相电压指令值V^＊ _u、V^＊ _v、V^＊ _w。向量旋转器/二相三相变换器109将所计算出的三相电压指令值V^＊ _u、V^＊ _v、V^＊ _w输出到电力变换器110。

电力变换器110基于从向量旋转器/二相三相变换器109输出的三相电压指令值V^＊ _u、V^＊v、V^＊ _w，对从外部的电源供给的电源电压的电压进行变换，施加于线性电动机的U、V、W相各自的线圈。控制装置100通过使基于三相电压指令值V^＊ _u、V^＊ _v、V^＊ _w的电流流过线性电动机的各相的线圈，从而产生移动励磁，进行使作为动子的棒杆5沿轴向移动的控制。

变流器111对在线性电动机的U相以及V相的线圈中流动的电流进行测定，并将测定结果作为三相反馈电流值i_u、i_v而输出到向量旋转器/三相二相变换器106。从三相反馈电流值i_u、i_v计算出的三相反馈电流值i_w也输出到向量旋转器/三相二相变换器106。

初始磁极位置设定器112将q^轴电流设为0，并将d^轴电流设为i_d，产生推力而使线性电动机进行动作。初始磁极位置设定器112基于经由编码器而得到的线性电动机的动子的移动方向以及移动量，检测线性电动机的磁极位置并设定初始磁极位置。另外，在设定初始磁极位置时，位置控制器104以及速度控制器105不动作。

制动控制器113切换制动装置4的有效/无效，来决定是否进行对与作为线性电动机的动子的棒杆5连结的棒杆7的制动。

制动控制器113通过停止对线圈22的通电，从而使制动装置4有效，进行对棒杆5、7的制动。制动控制器113通过进行对线圈22的通电，从而使制动装置4无效，解除对棒杆5、7的制动。

对本实施方式中的控制装置100所涉及的设定初始磁极位置的处理进行说明。图8是示出本实施方式的控制装置100进行的设定初始磁极位置的处理的流程图。该处理是如下情况下的处理，即，线性致动器1被配置为直动装置2中包含的线性电动机的动子(棒杆5)的轴向成为铅垂方向，动子向重力方向移动时磁极位置(电角度)减少，动子向反重力方向移动时磁极位置(电角度)增加。

在控制装置100中，若开始电源的供给或者接受来自上级控制装置的指示而开始初始磁极位置的设定，则制动控制器113使制动装置4有效(步骤S100)。初始磁极位置设定器112作为磁极位置估算单元进行动作而执行概略探测子程序(步骤S200)。在概略探测子程序中，基于脉冲通电所引起的棒杆5的移动方向来估算棒杆5位于将从0°到360°的d^轴磁极位置进行分割而得到的多个区间中的哪一个区间，通过进行与所估算出的区间相应的脉冲通电来限缩对棒杆5的磁极位置进行估算的d^轴磁极位置(电角度θ_re、估算磁极位置)。若概略探测子程序结束，则制动控制器113使制动装置4无效(步骤S300)。初始磁极位置设定器112作为磁极位置设定单元进行动作而执行详细探测子程序(步骤S400)，若设定棒杆5的磁极位置，则结束初始磁极位置的设定。另外，即使在对控制装置100不供给电源的状态下也可以使制动装置4有效。

图9以及图10是示出在本实施方式中控制装置100进行的概略探测子程序的流程图。若概略探测子程序开始，则初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为180°(步骤S201)，执行电动机动作子程序(步骤S202)。

另外，初始磁极位置设定器112在设定d^轴磁极位置时，作为在电动机动作子程序中流动的电流的初始值，设定额定电流的(1/n)倍的电流值作为通电电流值的初始值。n例如为8，将通电电流值的初始值设为额定电流的1/8的电流值。此外，n基于动子通过在线性电动机中产生的推力而开始移动为止的时间等来预先规定。

在此，对电动机动作子程序中的处理进行说明。图12是示出在本实施方式中控制装置100进行的电动机动作子程序的流程图。若电动机动作子程序开始，则初始磁极位置设定器112控制向量旋转器/二相三相变换器109，对线性电动机的U、V、W相各自的线圈在预先规定的微小时间施加与d^轴磁极位置对应的U、V、W相的电压，对线性电动机进行脉冲通电(步骤8501)。微小时间被设定从试图使电流流过各线圈起到实际上在各线圈中流动电流而产生推力为止的最小时间。微小时间例如设定为10毫秒。

初始磁极位置设定器112基于编码器检测的动子的移动量，来判定是否通过步骤S501的通电而使动子进行了移动(步骤S502)，在动子进行了移动的情况下(步骤S502：“是”)，结束电动机动作子程序，并返回到调用(执行)电动机动作子程序的步骤的下一个步骤。

此外，在通过步骤S501的通电而动子未移动的情况下(步骤S502：“否”)，初始磁极位置设定器112判定当前的通电电流值是否为额定电流的2倍以上(步骤S503)，在通电电流值为额定电流的2倍以上的情况下(步骤S503：“是”)，结束电动机动作子程序，并返回到调用(执行)电动机动作子程序的步骤的下一个步骤。

此外，在当前的通电电流值并非额定电流的2倍以上的情况下(步骤S503：“否”)，初始磁极位置设定器112将通电电流值变更为当前的通电电流值的2倍(步骤S504)，并使处理返回到步骤S501，反复进行从步骤S501到步骤S504的处理。在电动机动作子程序中，对U、V、W相各自的线圈施加与所设定的d^轴磁极位置对应的U、V、W相各自的电压，依次进行基于额定电流的1/n倍，2/n倍，…，2倍的电流的通电，直到动子移动为止。

返回到图9，继续设定初始磁极位置的处理的说明。初始磁极位置设定器112判定通过电动机动作子程序(步骤S202)而使线性电动机的动子(棒杆5)动作的方向是否为预先规定的方向(+方向)(步骤S203)。另外，预先规定的方向例如为磁极位置(电角度)增加的方向。

在步骤S203的判定中，棒杆5动作的方向为+方向的情况下(步骤S203：“是”)，初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为90°，并将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S204)。初始磁极位置设定器112执行电动机动作子程序(步骤S205)。另外，在步骤S205中执行的电动机动作子程序、以及以下说明中的电动机动作子程序与图12中示出的电动机动作子程序相同。初始磁极位置设定器112判定通过电动机动作子程序(步骤S205)而使棒杆5动作的方向是否为+方向(步骤S206)。

在步骤S206的判定中，棒杆5动作的方向为+方向的情况下(步骤S206：“是”)，初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为0°，将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S207)，并使处理前进至步骤S214(图10)。

另一方面，在步骤S206的判定中，棒杆5动作的方向并非+方向的情况下(步骤S206：“否”)，初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为90°，将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S208)，并使处理前进至步骤S214(图10)。

在步骤S203的判定中，棒杆5动作的方向并非+方向的情况下(步骤S203：“否”)，初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为270°，并将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S209)。初始磁极位置设定器112执行电动机动作子程序(步骤S210)。初始磁极位置设定器112判定通过电动机动作子程序(步骤S210)而使棒杆5动作的方向是否为+方向(步骤S211)。

在步骤S211的判定中，棒杆5动作的方向为+方向的情况下(步骤S211：“是”)，初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为180°，将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S212)，并使处理前进至步骤S214(图10)。

另一方面，在步骤S211的判定中，棒杆5动作的方向并非+方向的情况下(步骤S211：“否”)，初始磁极位置设定器112对d^轴磁极位置设定270°，将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S213)，并前进至步骤S214(图10)。

初始磁极位置设定器112执行电动机动作子程序(步骤S214)，继续使d^磁极位置增加+5°(第一变化量)，并且将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S215)，执行电动机动作子程序(步骤S216)。

初始磁极位置设定器112判定在上次的电动机动作子程序中棒杆5是否发生了移动(步骤S217)，在棒杆5并未移动的情况下(步骤S217：“否”)，使d^轴磁极位置增加+5°，并且将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S219)，执行电动机动作子程序(步骤S220)，并使处理返回至步骤S217。

在步骤S217的判定中，棒杆5发生了移动的情况下(步骤S217：“是”)，初始磁极位置设定器112判定在本次的电动机动作子程序中棒杆5是否发生了移动(步骤S218)，在棒杆5并未移动的情况下(步骤S218：“否”)，使处理前进至步骤S219。即，初始磁极位置设定器112反复进行从步骤S217到步骤S220的处理，直到在连续两次的电动机动作子程序所进行的脉冲通电的每一次中棒杆5都移动为止。

在步骤S218的判定中，棒杆5发生了移动的情况下(步骤S218：“是”)，初始磁极位置设定器112基于当前的d^轴磁极位置进行伺服开启而开始位置控制(步骤S221)，结束概略探测子程序，并返回至调用(执行)概略探测子程序的步骤S200的下一个步骤S300。

图11是示出在本实施方式中控制装置100进行的详细探测子程序的流程图。若详细探测子程序开始，则初始磁极位置设定器112以由概略探测子程序设定的d^轴磁极位置进行直流励磁(步骤S401)。此时，初始磁极位置设定器112暂时性地中断位置控制，直到概略探测子程序结束为止。初始磁极位置设定器112进行使直流励磁的d^轴磁极位置增加了ΔE(第二变化量)的直流励磁(步骤S402)，并经由位置计算器103取得使d^轴磁极位置变化时的棒杆5的移动量ΔX(步骤S403)。在此，磁极位置的变化量ΔE是预先规定的变化量，根据编码器的检测分辨率、控制装置100的控制分辨率等来规定。变化量ΔE例如使用1°或2°等比步骤S215中的5°(第一变化量)小的值。

初始磁极位置设定器112判定在步骤S403中取得的移动量ΔX是否和与变化量ΔE对应的距离一致(步骤S404)。在此，所谓与变化量ΔE对应的距离，是指在进行直流励磁时使d^轴磁极位置E变换为(E+ΔE)时，棒杆5应移动的距离。

在移动量ΔX和与变化量ΔE对应的距离不一致的情况下(步骤S404：“否”)，初始磁极位置设定器112使处理返回至步骤S402，反复进行从步骤S402到步骤S404的处理。另一方面，在移动量ΔX和与变化量ΔE对应的距离一致的情况下(步骤S404：“是”)，初始磁极位置设定器112视为棒杆5位于当前的d^轴磁极位置，将当前的d^轴磁极位置设定为线性电动机的初始磁极位置(步骤S405)，结束详细探测子程序，并返回至调用(执行)详细探测子程序的步骤S400的下一个步骤。

如以上说明的那样，控制装置100在使制动装置4有效的状态下，进行了通过多次的脉冲通电而粗精度地确定动子的磁极位置的概略探测之后，在使制动装置4无效的状态下，进行基于根据确定的磁极位置的直流励磁的详细探测。具体而言，控制装置100在连续两次的脉冲通电的每一次中棒杆5都移动的情况下，视为已经将估算磁极位置限缩到动子的磁极位置的附近而完成粗精度的确定，进行确定的估算磁极位置下的直流励磁。通过在进行两次脉冲通电的期间中使制动装置4有效，从而能够防止在脉冲通电与脉冲通电之间动子因重力而移动的情况，能够基于向反重力方向的移动来限缩动子的磁极位置。另外，制动装置4即使为有效的状态，也不妨碍动子向反重力方向移动，因此能够通过脉冲通电使动子向反重力方向动作。此外，即使制动装置4为有效的状态，动子也能够向反重力方向受到阻力的同时进行移动。

控制装置100在通过多次的脉冲通电来粗略地确定了动子的磁极位置之后，通过利用所确定的粗略的磁极位置处的直流励磁来牵引动子从而防止外力所引起的移动的同时，使直流励磁的磁极位置变化。控制装置100通过判定在使直流励磁的磁极位置变化时的动子的移动量是否与磁极位置的变化量对应，从而判定是否将动子牵引到该磁极位置。这样，通过在以粗精度限缩磁极位置之后，使直流励磁的磁极位置偏移微少量ΔE来确定动子的磁极位置，从而能够提高磁极位置的检测精度。此外，控制装置100在开始直流励磁时使制动装置4无效，所以能够不受制动装置4的制动地使动子移动，能够提高动子的磁极位置的检测精度。此外，通过使用控制装置100，从而无需在直动装置2的线性电动机中设置磁极传感器，能够实现直动装置2的小型化。

以上，参照附图对本发明所涉及的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。此外，上述的实施方式中示出的各构成构件的各种形状、组合等为一例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够基于设计要求等进行各种变更。

例如，在上述的实施方式中，对制动装置4具有如下结构的情况进行了说明，即，其在有效状态下，不能进行动子向重力方向的移动，能够进行动子向反重力方向的移动。但是，制动装置只要能够施加动子受到重力的作用而不移动的程度的制动，则也可以是动子通过线性电动机的推力而能够向重力方向和反重力方向这两个方向移动的结构。在该情况下，即使制动装置为有效的状态，动子也能够向反重力方向受到阻力的同时进行移动。

此外，在上述的实施方式中，说明了如下情况，即，直动装置2的动子移动的方向为铅垂方向，对动子(棒杆5)作用的外力为重力。但是，控制装置100也能够应用于对棒杆5、棒杆7产生重力以外的外力的情况。

此外，在上述的实施方式中，说明了如下结构，即，在设定初始磁极位置的处理中估算动子的磁极位置处于0°～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°(0°)的以90°间隔分割出的四个区间中的哪一个区间。但是，也可以取代90°间隔的区间而估算动子的磁极位置处于例如30°或45°间隔的区间中的哪一个区间。

此外，上述的实施方式的设定初始磁极位置的处理中的、步骤S215以及步骤S219的+5°、步骤S401的1°或2°为一例，也可以是不同的角度(变化量)。此外，在上述的实施方式中，说明了反重力方向为磁极位置的+方向的情况，但反重力方向也可以为磁极位置的-方向。在该情况下，步骤S207、S208、S212以及S213中的设定给d^轴磁极位置的值取代区间中的最小值而成为最大值。此外，步骤S215以及步骤S219中的第一变化量取代+5°而成为-5°，在步骤S401中取代变化量ΔE的增加而成为减少。

此外，在上述的实施方式中的设定初始磁极位置的处理中，说明了在开始详细探测子程序前使制动装置4无效的结构。但是，也可以与详细探测子程序中的处理并行地使制动装置4无效。例如，既可以在使制动装置4无效之前进行详细探测子程序中的步骤S401的直流励磁，也可以在使制动装置4无效之前进行步骤S402到步骤S404的处理。也可以在详细探测子程序结束之后使制动装置4无效。即，也可以在使制动装置4无效之前进行直流励磁。

此外，在上述的实施方式的概略探测子程序中，也可以省掉从步骤S214到步骤S220的限缩d^轴磁极位置的处理，基于在步骤S207、S208、S212或S213中设定的d^轴磁极位置来进行伺服开启(步骤S221)。

上述的实施方式中的控制装置100也可以在内部具有计算机***。在该情况下，上述的设定初始磁极位置的处理过程以程序的形式存储在计算机可读取的记录介质中，通过计算机读出并执行该程序，从而进行上述处理。在此，所谓计算机可读取的记录介质，是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。此外，也可以通过通信线路将计算机程序发布给计算机，接受到该发布的计算机执行该程序。

工业实用性

也能够应用于提高线性电动机中的磁极位置的检测精度不可缺少的用途。

附图标记说明

2…直动装置(线性电动机)，4…制动装置，100…控制装置。

Claims (5)

1.一种线性致动器的控制装置，所述线性致动器具有线性电动机和对所述线性电动机的动子进行制动的制动装置，所述控制装置具有：

磁极位置估算单元，其基于脉冲通电所引起的所述动子的移动方向来估算所述动子位于将从0°到360°的磁极位置分割后的多个区间中的哪一个区间；

磁极位置设定单元，其以基于由所述磁极位置估算单元估算出的所述动子所位于的区间的估算磁极位置进行直流励磁，并将所述估算磁极位置设定为所述动子的磁极位置；和

制动控制单元，其在由所述磁极位置估算单元进行脉冲通电之前使所述制动装置有效，在由所述磁极位置估算单元对所述动子所位于的区间进行了估算之后使所述制动装置无效。

2.根据权利要求1所述的线性致动器的控制装置，其中，

所述磁极位置估算单元基于在连续的第一脉冲通电和第二脉冲通电的各自中所述动子发生了移动的方向，来估算所述动子所位于的区间。

3.根据权利要求2所述的线性致动器的控制装置，其中，

所述制动装置在有效的状态下，对向所述动子能够移动的第一方向的移动进行制动，对向与所述第一方向相反方向的第二方向的移动不制动，

所述动子受到所述第一方向的外力。

4.根据权利要求2所述的线性致动器的控制装置，其中，

所述动子受到所述动子能够移动的第一方向和与所述第一方向相反方向的第二方向中的任一方向的外力，

所述制动装置在有效的状态下，施加使所述动子不因所述外力而移动的程度的制动。

5.一种线性致动器的控制装置中的控制方法，所述线性致动器具有线性电动机和对所述线性电动机的动子进行制动的制动装置，所述控制方法具有：

第一步骤，使所述制动装置有效；

第二步骤，基于脉冲通电所引起的所述动子的移动方向来估算所述动子位于将从0°到360°的磁极位置分割后的多个区间中的哪一个区间；

第三步骤，在所述第二步骤中对所述动子所位于的区间进行了估算之后使所述制动装置无效；和

第四步骤，以基于在所述第二步骤中估算出的所述动子所位于的区间的估算磁极位置进行直流励磁，并将所述估算磁极位置设定为所述动子的磁极位置。