JP2015027190A - Device and method for controlling linear motor - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method for controlling a linear motor which can withdraw a mover to a predetermined magnetic pole position.SOLUTION: The linear motor control device includes a control section for applying voltages corresponding to a first predetermined electrical angle to a plurality of coils and then applying to the plurality of coils voltages corresponding to a second electrical angle different by 90° from the first electrical angle.

Description

本発明は、リニアモータの制御装置、及び制御方法に関する。   The present invention relates to a linear motor control device and a control method.

リニア同期モータ（以下、リニモータという。）は、可動子又は固定子のいずれか一方に設けられている複数のコイルと、可動子又は固定子のいずれか他方に設けられている駆動用磁石との相対的な位置関係(磁極位置)に応じた通電をしないと、リニアモータの推力定数に応じた推力を発生させることができない。   A linear synchronous motor (hereinafter referred to as a “Lini motor”) is composed of a plurality of coils provided on either the mover or the stator and a drive magnet provided on the other of the mover or the stator. Unless energization is performed according to the relative positional relationship (magnetic pole position), thrust according to the thrust constant of the linear motor cannot be generated.

そこで、リニアモータの駆動を開始する際には、固定子に対する可動子の位置を把握する必要がある。例えば、モータの駆動を開始する際に、予め定められた電気角に対応する電流を一定時間、モータに印加することで当該電気角に可動子を引き込むこと（直流励磁）が行われている（特許文献１）。   Therefore, when driving the linear motor is started, it is necessary to grasp the position of the mover relative to the stator. For example, when starting to drive a motor, a current corresponding to a predetermined electrical angle is applied to the motor for a certain period of time to draw the mover into the electrical angle (DC excitation) ( Patent Document 1).

特開平５−０１５１７９号公報JP-A-5-015179

しかしながら、予め定められた電気角に対して１８０°ずれた磁極位置に可動子が位置している場合には、当該電気角に対応する電流をモータに印加しても推力を発生することができず、可動子を引き込むことができない。また、可動子が位置する磁極位置（電気角）によっては、電流を印加しても可動子を引き込むための推力が発生せず、可動子を引き込むことができないことがある。   However, when the mover is positioned at a magnetic pole position shifted by 180 ° with respect to a predetermined electrical angle, thrust can be generated even if a current corresponding to the electrical angle is applied to the motor. Therefore, the mover cannot be retracted. Further, depending on the magnetic pole position (electrical angle) where the mover is located, there is a case where a thrust for pulling the mover is not generated even when an electric current is applied, and the mover cannot be pulled.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、所定の磁極位置に可動子を引き込むことができるリニアモータの制御装置、及び制御方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear motor control device and a control method capable of pulling a mover to a predetermined magnetic pole position.

本発明は、可動子又は固定子のいずれか一方が複数のコイルを有し、可動子又は固定子のいずれか他方が駆動用磁石を有しているリニアモータの駆動を制御するリニアモータ制御装置であって、予め定められた第１の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加した後に、前記第１の電気角と９０°異なる第２の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加する制御部を備えることを特徴とするリニアモータの制御装置である。   The present invention relates to a linear motor control device that controls the driving of a linear motor in which either the mover or the stator has a plurality of coils, and either the mover or the stator has a drive magnet. And after applying a voltage corresponding to a predetermined first electrical angle to the plurality of coils, a voltage corresponding to a second electrical angle that is 90 ° different from the first electrical angle is applied to the plurality of coils. A control apparatus for a linear motor, comprising a control unit that applies to a coil.

また、本発明は、可動子又は固定子のいずれか一方が複数のコイルを有し、可動子又は固定子のいずれか他方が駆動用磁石を有しているリニアモータの制御方法であって、予め定められた第１の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加した後に、前記第１の電気角と９０°異なる第２の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加する制御ステップを有することを特徴とする制御方法である。   Further, the present invention is a linear motor control method in which either the mover or the stator has a plurality of coils, and either the mover or the stator has a drive magnet, After applying a voltage corresponding to a predetermined first electrical angle to the plurality of coils, a voltage corresponding to a second electrical angle that is 90 ° different from the first electrical angle is applied to the plurality of coils. It is a control method characterized by having a control step.

この発明によれば、第１の電気角と１８０°異なる電気角の磁極位置に可動子があったとしても、当該電気角の磁極位置にある可動子に対して第１の電気角と９０°異なる第２の電気角に対応する電圧を複数のコイルに印加することで、より大きい推力を可動子に作用させることができ、所定の磁極位置に可動子を引き込むことができる。   According to the present invention, even if there is a mover at a magnetic pole position with an electrical angle 180 ° different from the first electrical angle, the first electrical angle is 90 ° with respect to the mover at the magnetic angle magnetic pole position. By applying voltages corresponding to different second electrical angles to the plurality of coils, a larger thrust can be applied to the mover, and the mover can be drawn to a predetermined magnetic pole position.

本発明の一実施形態におけるリニアモータ装置１の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the linear motor apparatus 1 in one Embodiment of this invention. 同実施形態におけるリニアモータ１０の斜視図（一部断面図）である。It is a perspective view (partial sectional view) of linear motor 10 in the embodiment. 同実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil unit hold | maintained at the coil holder 105 in the embodiment. 同実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the magnet 103 and the coil 104 of the linear motor 10 in the embodiment. 同実施形態におけるリニアモータ制御装置２０が行う初期化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the initialization process which the linear motor control apparatus 20 in the embodiment performs. 変形例におけるリニアモータ制御装置２０が行う初期化処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the initialization process which the linear motor control apparatus 20 in a modification performs.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るリニアモータの制御装置、及び制御方法を説明する。図１は、本実施形態におけるリニアモータ装置１の構成例を示す概略ブロック図である。同図に示されているように、リニアモータ装置１は、ロッドタイプのリニアモータ１０と、リニアモータ１０を制御するリニアモータ制御装置２０とを備えている。   Hereinafter, a linear motor control device and a control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a linear motor device 1 according to the present embodiment. As shown in the figure, the linear motor device 1 includes a rod type linear motor 10 and a linear motor control device 20 that controls the linear motor 10.

図２は、本実施形態におけるリニアモータ１０の斜視図（一部断面図）である。リニアモータ１０は、固定子としてのコイル収容ケース１０２に対して、可動子としてのロッド１０１が軸線方向に移動する。コイル収容ケース１０２内には、コイルホルダ１０５に保持された複数のコイル１０４が積層（配列）されている。コイル収容ケース１０２の両端面それぞれには、エンドケース１０９が取り付けられている。エンドケース１０９には、ロッド１０１の直線運動を案内するための軸受けであるブッシュ１０８が取り付けられている。   FIG. 2 is a perspective view (partially sectional view) of the linear motor 10 in the present embodiment. In the linear motor 10, a rod 101 as a mover moves in an axial direction with respect to a coil housing case 102 as a stator. A plurality of coils 104 held by a coil holder 105 are stacked (arranged) in the coil housing case 102. End cases 109 are attached to both end faces of the coil housing case 102. A bush 108 that is a bearing for guiding the linear motion of the rod 101 is attached to the end case 109.

ロッド１０１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１０１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が駆動用磁石として互いに同極を対向させて積層されている。すなわち各マグネット１０３は、隣接するマグネット１０３の一方とＮ極同士を対向させ、隣接するマグネット１０３の他方とＳ極同士を対向させて積層されている。マグネット１０３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー１０７（磁極ブロック）が介在されている。   The rod 101 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel and has a hollow space like a pipe. In the hollow space of the rod 101, a plurality of columnar magnets 103 (segment magnets) are stacked as drive magnets with the same poles facing each other. That is, each of the magnets 103 is stacked such that one of the adjacent magnets 103 is opposed to the N pole and the other of the adjacent magnets 103 is opposed to the S pole. A pole shoe 107 (magnetic pole block) made of a magnetic material such as iron is interposed between the magnets 103.

ロッド１０１は、積層されたコイル１０４内を貫通するとともに、コイル収容ケース１０２に軸線方向に移動可能に支持されている。また、ロッド１０１の両端にはエンドストッパ１１０が取り付けられており、ロッド１０１が可動範囲を超えて移動しないようになっている。   The rod 101 penetrates through the laminated coils 104 and is supported by the coil housing case 102 so as to be movable in the axial direction. End stoppers 110 are attached to both ends of the rod 101 so that the rod 101 does not move beyond the movable range.

２つのエンドケース１０９のうちいずれか一方には、磁気センサ１１２が取り付けられている。磁気センサ１１２は、ロッド１０１から所定の間隔を隔ててエンドケース１０９に取り付けられている。磁気センサ１１２は、ロッド１０１内に積層されているマグネット１０３の磁界を検出する。磁気センサ１１２は、ロッド１０１が軸方向に移動することにより生じる磁界の変化に応じた信号をリニアモータ制御装置２０に出力する。例えば、磁気センサ１１２に異方性磁気抵抗を用いたＡＭＲ（Anisotropic-Magneto-Resistance）センサが用いられ、ロッド１０１内のマグネット１０３による磁束線の変化を検出する。   A magnetic sensor 112 is attached to either one of the two end cases 109. The magnetic sensor 112 is attached to the end case 109 at a predetermined interval from the rod 101. The magnetic sensor 112 detects the magnetic field of the magnet 103 stacked in the rod 101. The magnetic sensor 112 outputs a signal corresponding to a change in the magnetic field generated when the rod 101 moves in the axial direction to the linear motor control device 20. For example, an AMR (Anisotropic-Magneto-Resistance) sensor using anisotropic magnetoresistance is used as the magnetic sensor 112, and changes in magnetic flux lines due to the magnet 103 in the rod 101 are detected.

図３は、本実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。同図に示されるように、コイル１０４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ１０５に保持されている。すなわち、複数のコイル１０４は、ロッド１０１のマグネット１０３が配列されている方向を中心として、ロッド１０１の外周に沿って銅線が巻かれたものであり、各コイル１０４がマグネット１０３の配列されている方向と同じ方向に配列されている。   FIG. 3 is a perspective view showing the coil unit held by the coil holder 105 in the present embodiment. As shown in the figure, the coil 104 is a copper wire spirally wound and is held by a coil holder 105. That is, the plurality of coils 104 are formed by winding a copper wire along the outer periphery of the rod 101 around the direction in which the magnets 103 of the rod 101 are arranged, and each coil 104 is arranged with the magnets 103 arranged. Are arranged in the same direction as

隣接するコイル１０４を絶縁させる必要があるので、コイル１０４間にはリング状の樹脂製スペーサ１０５ａが介在される。コイルホルダ１０５上にはプリント基板１０６が設けられる。コイル１０４の巻線の端部１０４ａは、プリント基板１０６に結線される。   Since adjacent coils 104 need to be insulated, a ring-shaped resin spacer 105 a is interposed between the coils 104. A printed circuit board 106 is provided on the coil holder 105. A winding end 104 a of the coil 104 is connected to the printed circuit board 106.

本実施形態では、コイル１０４及びコイルホルダ１０５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース１０２をコイル１０４と一体に成形する。図２に示されるように、コイル収容ケース１０２には、コイル１０４の放熱性を高めるためにフィン１０２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ１０５に保持されたコイル１０４をアルミ製のコイル収容ケース１０２に収納し、コイル１０４とコイル収容ケース１０２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル１０４及びコイルホルダ１０５をコイル収容ケース１０２に固定してもよい。   In the present embodiment, the coil housing case 102 is formed integrally with the coil 104 by insert molding in which the coil 104 and the coil holder 105 are set in a mold and molten resin or special ceramics is injected into the mold. As shown in FIG. 2, a plurality of fins 102 a are formed in the coil housing case 102 in order to improve the heat dissipation of the coil 104. The coil 104 held by the coil holder 105 is housed in an aluminum coil housing case 102, the gap between the coil 104 and the coil housing case 102 is filled with an adhesive, and the coil 104 and the coil holder 105 are coiled. You may fix to the storage case 102. FIG.

なお、リニアモータ１０のロッド１０１の両端それぞれにエンドストッパ１１０が設けられた構成例を図１及び図２に示したが、エンドストッパ１１０を設けずともよい。   In addition, although the example of a structure by which the end stopper 110 was each provided in the both ends of the rod 101 of the linear motor 10 was shown in FIG.1 and FIG.2, it is not necessary to provide the end stopper110.

図４は、本実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。ロッド１０１内の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル１０４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイル１０４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル１０４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１０１は、駆動用磁石としての各マグネット１０３が生じさせている磁界と、移動磁界との作用により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル１０４に対して相対的に直線運動を行う。   FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between the magnet 103 and the coil 104 of the linear motor 10 in the present embodiment. A plurality of cylindrical magnets 103 (segment magnets) are arranged in the hollow space in the rod 101 so that the same poles face each other. Three coils 104 constitute a set of three-phase coils composed of U, V, and W phases. A coil unit is configured by combining a plurality of sets of three-phase coils. When a three-phase current having a phase difference of 120 ° is passed through a plurality of coils 104 divided into U, V, and W phases, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coil 104 is generated. The rod 101 obtains a thrust by the action of the magnetic field generated by each magnet 103 as a driving magnet and the moving magnetic field, and moves linearly relative to the coil 104 in synchronization with the speed of the moving magnetic field. I do.

図１に戻って、リニアモータ制御装置２０の構成について説明する。リニアモータ制御装置２０は、制御部２０１、電力変換器２０２、変流器２０３、及び、位置検出部２０４を備えている。   Returning to FIG. 1, the configuration of the linear motor control device 20 will be described. The linear motor control device 20 includes a control unit 201, a power converter 202, a current transformer 203, and a position detection unit 204.

制御部２０１は、上位の装置から制御開始信号が入力されると、リニアモータ１０の可動子であるロッド１０１を所定の磁極位置に移動させる初期化処理を行う。また、制御部２０１は、上位の装置から入力される位置指令信号と、リニアモータ１０のＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に流れる電流値とに基づいて、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する電圧を算出する。制御部２０１は、算出した電圧を示す電圧指令信号を電力変換器２０２に出力する。   When a control start signal is input from the host device, the control unit 201 performs an initialization process for moving the rod 101 that is the mover of the linear motor 10 to a predetermined magnetic pole position. Further, the control unit 201 determines each of the U, V, and W phases based on the position command signal input from the host device and the current value that flows through each of the U, V, and W coils of the linear motor 10. The voltage applied to the coil 104 is calculated. The control unit 201 outputs a voltage command signal indicating the calculated voltage to the power converter 202.

電力変換器２０２は、制御部２０１から入力される電圧指令信号に応じた電圧をリニアモータ１０のＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する。変流器２０３は、電力変換器２０２とリニアモータ１０とを接続している電力線に取り付けられており、当該電力線に流れている電流値を測定し、測定結果を制御部２０１に出力する。   The power converter 202 applies a voltage corresponding to the voltage command signal input from the control unit 201 to each of the coils 104 of the U, V, and W phases of the linear motor 10. The current transformer 203 is attached to a power line connecting the power converter 202 and the linear motor 10, measures a current value flowing through the power line, and outputs a measurement result to the control unit 201.

位置検出部２０４は、リニアモータ１０に備えられている磁気センサ１１２から出力される信号に基づいて、ロッド１０１の移動量を示す情報を制御部２０１に出力する。位置検出部２０４は、初期化処理によりロッド１０１の磁極位置（電気角）が定まると、磁気センサ１１２から出力される信号に基づいてロッド１０１の移動量を測定するインクリメンタル式のエンコーダとして機能する。   The position detection unit 204 outputs information indicating the amount of movement of the rod 101 to the control unit 201 based on a signal output from the magnetic sensor 112 provided in the linear motor 10. The position detector 204 functions as an incremental encoder that measures the amount of movement of the rod 101 based on a signal output from the magnetic sensor 112 when the magnetic pole position (electrical angle) of the rod 101 is determined by the initialization process.

図５は、本実施形態におけるリニアモータ制御装置２０が行う初期化処理を示すフローチャートである。
制御部２０１は、例えばリニアモータ装置１に対して電力の供給が開始された後などに、制御開始信号が入力されると、予め定められた所定の磁極位置（電気角α）にロッド１０１を引き込むように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に電圧を印加する電圧指令信号を電力変換器２０２に入力する。電力変換器２０２は、入力される電圧指令信号に応じた電圧をＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する（ステップＳ１１）。すなわち、リニアモータ制御装置２０は電気角αの直流励磁をリニアモータ１０に対して行う。 FIG. 5 is a flowchart showing an initialization process performed by the linear motor control device 20 in the present embodiment.
When a control start signal is input, for example, after power supply to the linear motor device 1 is started, the control unit 201 moves the rod 101 to a predetermined magnetic pole position (electrical angle α). A voltage command signal for applying a voltage to each of the coils 104 of the U, V, and W phases is input to the power converter 202 so as to be pulled in. The power converter 202 applies a voltage corresponding to the input voltage command signal to the coils 104 of the U, V, and W phases (step S11). That is, the linear motor control device 20 performs DC excitation of the electrical angle α on the linear motor 10.

続いて、制御部２０１は、制御部２０１は、電気角（α＋９０°）の磁極位置にロッド１０１を引き込むように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に電圧を印加する電圧指令信号を電力変換器２０２に入力する。電力変換器２０２は、入力される電圧指令信号に応じた電圧をＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する（ステップＳ１２）。リニアモータ制御装置２０は電気角（α＋９０°）の直流励磁をリニアモータ１０に対して行い、初期化処理を終了する。   Subsequently, the control unit 201 outputs a voltage command signal for applying a voltage to the coils 104 of the U, V, and W phases so that the rod 101 is pulled into the magnetic pole position of the electrical angle (α + 90 °). Input to the converter 202. The power converter 202 applies a voltage corresponding to the input voltage command signal to the coils 104 of the U, V, and W phases (step S12). The linear motor control device 20 performs DC excitation of the electrical angle (α + 90 °) on the linear motor 10 and ends the initialization process.

以上のように、本実施形態におけるリニアモータ制御装置２０は、電気角αの直流励磁を行った後に、電気角（α＋９０°）の直流励磁を再度行う。電気角（α＋９０°）の直流励磁は、電気角α及び電気角（α＋１８０°）、又はその近傍の磁極位置に位置するロッド１０１に対して最も大きい推力を作用させることができるので、電気角αの直流励磁を行った際の推力よりも大きい推力でロッド１０１を引き込むことができる。   As described above, the linear motor control device 20 in this embodiment performs DC excitation of the electrical angle (α + 90 °) again after performing DC excitation of the electrical angle α. The direct current excitation of the electrical angle (α + 90 °) can cause the largest thrust to act on the rod 101 located at the electrical angle α and the electrical angle (α + 180 °) or the magnetic pole position in the vicinity thereof. The rod 101 can be pulled with a thrust larger than the thrust when the direct current excitation is performed.

これにより、初期化処理を行うときに、電気角（α＋１８０°）又は電気角（α＋１８０°）の近傍にロッド１０１が位置し、電気角αの磁極位置にロッド１０１を引き込むことができなくても、２回目の直流励磁により電気角（α＋９０°）の磁極位置にロッド１０１を引き込むことができる。その結果、初期化処理を終了した際には、ロッド１０１が電気角（α＋９０°）の磁極位置に移動しているので、制御部２０１は、ロッド１０１の磁極位置を把握した上でリニアモータ１０の制御を行うことができ、リニアモータ１０の推力定数に応じた推力を発生させることができる。   Thus, when the initialization process is performed, the rod 101 is positioned near the electrical angle (α + 180 °) or the electrical angle (α + 180 °), and the rod 101 cannot be pulled into the magnetic pole position of the electrical angle α. The rod 101 can be drawn into the magnetic pole position of the electrical angle (α + 90 °) by the second direct current excitation. As a result, when the initialization process is finished, the rod 101 has moved to the magnetic pole position of the electrical angle (α + 90 °), so that the control unit 201 grasps the magnetic pole position of the rod 101 and then the linear motor 10. And the thrust according to the thrust constant of the linear motor 10 can be generated.

なお、ステップＳ１２における電気角（α＋９０°）の直流励磁に代えて、電気角（α−９０°）の直流励磁を行うようにしてもよい。この場合においても、電気角（α＋９０°）の直流励磁を行うときと同様に、電気角α及び電気角（α＋１８０°）、又はその近傍の磁極位置に位置するロッド１０１に対して最も大きい推力を作用させることができるので、電気角αの直流励磁を行った際の推力よりも大きい推力でロッド１０１を引き込むことができる。   Note that, instead of the direct current excitation at the electrical angle (α + 90 °) in step S12, direct current excitation at the electrical angle (α−90 °) may be performed. In this case as well, as in the case of direct current excitation of the electrical angle (α + 90 °), the largest thrust is applied to the rod 101 located at the electrical angle α and the electrical angle (α + 180 °) or the magnetic pole position in the vicinity thereof. Therefore, the rod 101 can be retracted with a thrust larger than the thrust when the direct current excitation of the electrical angle α is performed.

＜変形例＞
図５において示した本実施形態の初期化処理を以下のように変更してもよい。図６は、変形例におけるリニアモータ制御装置２０が行う初期化処理を示すフローチャートである。
制御部２０１は、例えばリニアモータ装置１に対して電力の供給が開始された後などに、制御開始信号が入力されると、予め定められた所定の磁極位置（電気角α）にロッド１０１を引き込むように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に電圧を印加する電圧指令信号を電力変換器２０２に入力する。電力変換器２０２は、入力される電圧指令信号に応じた電圧をＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する（ステップＳ２１）。すなわち、リニアモータ制御装置２０は電気角αの直流励磁をリニアモータ１０に対して行う。 <Modification>
The initialization process of this embodiment shown in FIG. 5 may be changed as follows. FIG. 6 is a flowchart illustrating an initialization process performed by the linear motor control device 20 according to the modification.
When a control start signal is input, for example, after power supply to the linear motor device 1 is started, the control unit 201 moves the rod 101 to a predetermined magnetic pole position (electrical angle α). A voltage command signal for applying a voltage to each of the coils 104 of the U, V, and W phases is input to the power converter 202 so as to be pulled in. The power converter 202 applies a voltage corresponding to the input voltage command signal to the U / V / W phase coils 104 (step S21). That is, the linear motor control device 20 performs DC excitation of the electrical angle α on the linear motor 10.

続いて、制御部２０１は、電気角（α＋９０°）に対応する磁極位置にロッド１０１を引き込むように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に電圧を微小時間印加する電圧指令信号を電力変換器２０２に入力する。電力変換器２０２は、入力される電圧指令信号に応じたパルス状の電圧をＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加してパルス電流励磁を行う（ステップＳ２２）。   Subsequently, the control unit 201 converts the voltage command signal for applying a voltage to the coils 104 of the U, V, and W phases for a short time so as to pull the rod 101 to the magnetic pole position corresponding to the electrical angle (α + 90 °). Input to the device 202. The power converter 202 applies a pulse voltage corresponding to the input voltage command signal to the U / V / W phase coils 104 to perform pulse current excitation (step S22).

制御部２０１は、位置検出部２０４から入力される信号に基づいて、ステップＳ２２におけるパルス電流励磁により所定の方向（＋方向）にロッド１０１（可動子）が移動したか否かを判定する（ステップＳ２３）。   Based on the signal input from the position detection unit 204, the control unit 201 determines whether or not the rod 101 (movable element) has moved in a predetermined direction (+ direction) by pulse current excitation in step S22 (step S22). S23).

ロッド１０１が所定の方向に移動していなかった場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、制御部２０１は、電気角（α−９０°）の磁極位置にロッド１０１を引き込むように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に電圧を印加する電圧指令信号を電力変換器２０２に入力する。電力変換器２０２は、入力される電圧指令信号に応じた電圧をＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する（ステップＳ２４）。リニアモータ制御装置２０は電気角（α−９０°）の直流励磁をリニアモータ１０に対して行い、初期化処理を終了する。   When the rod 101 has not moved in the predetermined direction (step S23: NO), the control unit 201 draws the rod 101 into the magnetic pole position of the electrical angle (α−90 °) so that the U / V / W phase is drawn. A voltage command signal for applying a voltage to each coil 104 is input to the power converter 202. The power converter 202 applies a voltage corresponding to the input voltage command signal to the coils 104 of the U, V, and W phases (step S24). The linear motor control device 20 performs DC excitation of the electrical angle (α-90 °) on the linear motor 10 and ends the initialization process.

一方、ロッド１０１が所定の方向に移動していた場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御部２０１は、電気角（α＋９０°）に対応する磁極位置にロッド１０１を引き込むように、Ｕ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に電圧を印加する電圧指令信号を電力変換器２０２に入力する。電力変換器２０２は、入力される電圧指令信号に応じた電圧をＵ・Ｖ・Ｗ相それぞれのコイル１０４に印加する（ステップＳ２５）。リニアモータ制御装置２０は電気角（α＋９０°）の直流励磁をリニアモータ１０に対して行い、初期化処理を終了する。   On the other hand, when the rod 101 has moved in a predetermined direction (step S23: YES), the control unit 201 uses U, V, and W so as to pull the rod 101 into the magnetic pole position corresponding to the electrical angle (α + 90 °). A voltage command signal for applying a voltage to each phase coil 104 is input to power converter 202. The power converter 202 applies a voltage corresponding to the input voltage command signal to the U / V / W phase coils 104 (step S25). The linear motor control device 20 performs DC excitation of the electrical angle (α + 90 °) on the linear motor 10 and ends the initialization process.

以上のように、本実施形態におけるリニアモータ制御装置２０は、電気角αの直流励磁を行った後に、電気角（α＋９０°）又は電気角（α−９０°）の直流励磁を再度行う。電気角（α＋９０°）又は電気角（α−９０°）の直流励磁は、電気角α及び電気角（α＋１８０°）又はその近傍の磁極位置に位置するロッド１０１に対して最も大きい推力を作用させることができるので、電気角αの直流励磁を行った際の推力よりも大きい推力でロッド１０１を引き込む。   As described above, the linear motor control device 20 in this embodiment performs DC excitation of the electrical angle (α + 90 °) or the electrical angle (α−90 °) again after performing DC excitation of the electrical angle α. The direct current excitation of the electrical angle (α + 90 °) or the electrical angle (α−90 °) causes the largest thrust to act on the rod 101 located at the electrical angle α and the electrical angle (α + 180 °) or in the vicinity of the magnetic pole position. Therefore, the rod 101 is pulled with a thrust larger than the thrust when the direct current excitation of the electrical angle α is performed.

これにより、初期化処理を行うときに、電気角（α＋１８０°）又は電気角（α＋１８０°）の近傍にロッド１０１が位置し、電気角αの磁極位置にロッド１０１を引き込むことができなくても、２回目の直流励磁により電気角（α＋９０°）又は電気角（α−９０°）の磁極位置にロッド１０１を引き込むことができる。その結果、初期化処理を終了した際には、ロッド１０１が電気角（α＋９０°）又は電気角（α−９０°）の磁極位置に移動しているので、制御部２０１は、ロッド１０１の磁極位置を把握した上でリニアモータ１０の制御を行うことができ、リニアモータ１０の推力定数に応じた推力を発生させることができる。   Thus, when the initialization process is performed, the rod 101 is positioned near the electrical angle (α + 180 °) or the electrical angle (α + 180 °), and the rod 101 cannot be pulled into the magnetic pole position of the electrical angle α. The rod 101 can be pulled into the magnetic pole position of the electrical angle (α + 90 °) or the electrical angle (α−90 °) by the second DC excitation. As a result, when the initialization process is completed, the rod 101 has moved to the magnetic pole position of the electrical angle (α + 90 °) or the electrical angle (α−90 °). The linear motor 10 can be controlled after grasping the position, and thrust according to the thrust constant of the linear motor 10 can be generated.

例えば、リニアモータ１０を鉛直方向に設置して利用する際、電気角が０°から３６０°に増加する方向が鉛直方向の下向きとなるようにリニアモータ１０が設置され、位置検出部２０４が検出する所定の方向（＋方向）が鉛直方向の上向きになっている場合には、リニアモータ１０のロッド１０１を初期化処理において常に上向きに移動させ、ロッド１０１の磁極位置を把握することができる。リニアモータ１０を産業用ロボットなどのピック・アンド・プレース装置の駆動部分に用いる場合には、下向きに移動させると他の装置やワークに干渉することがあるため、前述のように上向きにロッド１０１を移動させる初期化処理を行うことにより、ロッド１０１の磁極位置を正確に把握することができる。   For example, when the linear motor 10 is installed and used in the vertical direction, the linear motor 10 is installed so that the direction in which the electrical angle increases from 0 ° to 360 ° is downward in the vertical direction, and the position detection unit 204 detects the linear motor 10. When the predetermined direction (+ direction) to be performed is upward in the vertical direction, the rod 101 of the linear motor 10 can always be moved upward in the initialization process, and the magnetic pole position of the rod 101 can be grasped. When the linear motor 10 is used as a drive part of a pick-and-place device such as an industrial robot, if it is moved downward, it may interfere with other devices or workpieces. The magnetic pole position of the rod 101 can be accurately grasped by performing the initialization process for moving the.

なお、図６に示したフローチャートのステップＳ２２における電気角（α＋９０°）に代えて、電気角（α−９０°）としてもよい。この場合、ステップＳ２４では電気角（α＋９０°）に直流励磁をし、ステップＳ２５では電気角（α−９０°）に直流励磁をすることになる。   In addition, it is good also as an electrical angle ((alpha) -90 degrees) instead of the electrical angle ((alpha) +90 degrees) in step S22 of the flowchart shown in FIG. In this case, DC excitation is performed at the electrical angle (α + 90 °) in step S24, and DC excitation is performed at the electrical angle (α-90 °) in step S25.

上述のリニアモータ制御装置２０は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した初期化処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。   The linear motor control device 20 described above may have a computer system inside. In this case, the above-described initialization process is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing the program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

モータを駆動する際に、可動子の磁極位置を把握することが不可欠な用途にも適用できる。   It can also be applied to applications where it is essential to know the magnetic pole position of the mover when driving the motor.

１０…リニアモータ、２０…リニアモータ制御装置、２０１…制御部、２０４…位置検出部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Linear motor, 20 ... Linear motor control apparatus, 201 ... Control part, 204 ... Position detection part

Claims (3)

可動子又は固定子のいずれか一方が複数のコイルを有し、可動子又は固定子のいずれか他方が駆動用磁石を有しているリニアモータの駆動を制御するリニアモータ制御装置であって、
予め定められた第１の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加した後に、前記第１の電気角と９０°異なる第２の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加する制御部
を備えることを特徴とするリニアモータの制御装置。 A linear motor control device that controls driving of a linear motor in which either the mover or the stator has a plurality of coils, and either the mover or the stator has a drive magnet,
After applying a voltage corresponding to a predetermined first electrical angle to the plurality of coils, a voltage corresponding to a second electrical angle that is 90 ° different from the first electrical angle is applied to the plurality of coils. A linear motor control device comprising a control unit. 請求項１に記載のリニアモータの制御装置であって、
前記可動子の移動を検出する移動検出部を更に備え、
前記制御部は、
前記第２の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルにパルス状に印加して、前記可動子が所定の方向に移動した場合には前記第２の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加し、前記可動子が所定の方向に移動しなかった場合には第１の電気角と９０°異なる第３の電気角であって前記第２の電気角と異なる第３の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加する
ことを特徴とするリニアモータの制御装置。 The linear motor control device according to claim 1,
A movement detector for detecting movement of the mover;
The controller is
When a voltage corresponding to the second electrical angle is applied in a pulsed manner to the plurality of coils, and the mover moves in a predetermined direction, the voltage corresponding to the second electrical angle is applied to the plurality of coils. A third electrical angle different from the second electrical angle, which is a third electrical angle different from the first electrical angle when applied to the coil and the mover does not move in a predetermined direction. A linear motor control device, wherein a voltage corresponding to is applied to the plurality of coils. 可動子又は固定子のいずれか一方が複数のコイルを有し、可動子又は固定子のいずれか他方が駆動用磁石を有しているリニアモータの制御方法であって、
予め定められた第１の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加した後に、前記第１の電気角と９０°異なる第２の電気角に対応する電圧を前記複数のコイルに印加する制御ステップ
を有することを特徴とする制御方法。 One of the mover or the stator has a plurality of coils, and the other of the mover or the stator has a drive magnet,
After applying a voltage corresponding to a predetermined first electrical angle to the plurality of coils, a voltage corresponding to a second electrical angle that is 90 ° different from the first electrical angle is applied to the plurality of coils. A control method comprising a control step.

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