JP5092206B2 - リニアアクチュエータの位置決め制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、リニアアクチュエータの位置決め制御方法及び装置に関する。

チップマウンタやチップ部品検査装置に使用されるヘッドを鉛直方向に駆動するＺ軸アクチュエータには、高速・高精度位置決めが要求されており、現状は回転モータ＋ボールネジで構成されたものが使用されることが多い。
一用途として、リニアアクチュエータとして使用される、レシプロモータは、固定子と、可動子と、可動子を支持する軸受で構成され、可動子が固定子に対し軸方向に往復動可能に構成されている。

このリニアアクチュエータ（レシプロモータ）の構成例を、図１に示す。同図において、リニアアクチュエータ１は、可動子７１と、可動子７１の周囲に配置された固定子９０と、自らが弾性変形することにより可動子７１を固定子９０に対して往復動可能に支持する２枚の板バネ７３とを備えている。

可動子７１は円柱状をなし、軸方向に往復移動するシャフト８１と、シャフト８１を内側に挿嵌されてシャフト８１の軸方向の途中位置に固定された可動磁極としての鉄片８２とを備えている。
固定子９０は、ヨーク９１（積層コア）と、可動子７１を間に挟むように配置され、ヨーク９１の内側に固定された一対のコイル９２、９３とを備えている。コイル９２は、ヨーク９１に内側に突き出すように形成された磁極部９１ａに巻き胴９６が取り付けられ、この巻き胴９６に金属線９７が多重に巻き付けられて構成されている。コイル９３は、可動子７１を挟んで磁極部９１ａと相対する位置に形成された磁極部９１ｂに同じく巻き胴９６が取り付けられ、この巻き胴９６に金属線９７が多重に巻き付けられて構成されている。

磁極部９１ａの可動子７１に向かう先端面には、永久磁石９４、９５が、シャフト８１の軸方向に配列されて固定されている。磁極部９１ｂの可動子７１に向かう先端面にも、永久磁石９４、９５が、シャフト８１の軸方向に配列されて固定されている。これら永久磁石９４、９５は、同軸同径同長をなす円弧状磁石からなるもので、互いに軸線方向に隣り合った状態で並べられている。
尚、シャフト８１の中点には、後述するような、磁気中心が存在していている。

上記のように構成されたリニアアクチュエータ１の作動の原理について説明する。
コイル９２、９３に電流が流れていないときは、図２（ａ）に示すように、磁束が、永久磁石９４においてＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク９１の外周部、磁極部９１ａ、永久磁石９５、鉄片８２、ヨーク９１の外周部の順に循環する磁束ループが形成され、また、永久磁石９５においてＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク９１の外周部、磁極部９１ａ、永久磁石９４、鉄片８２、ヨーク９１の外周部の順に循環する磁束ループが形成される。

また、コイル９２、９３に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流すと、コイル９２、９３に、図２（ｂ）に示す方向の電流が流れる状態においては、磁束が、永久磁石９４においてＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク９１の外周部、磁極部９１ａ、永久磁石９４、鉄片８２、ヨーク９１の外周部の順に循環する磁束ループＦｌｘ1が形成される。その結果、可動子７１には、鉄片８２の後端から先端に向かう軸方向に力が作用し、可動子７１はその力に押されて同方向に移動する。

また、コイル９２、９３に、図２（ｃ）に示すように、上記とは逆方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石９５においてＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク９１の外周部、磁極部９１ａ、永久磁石９５、鉄片８２、ヨーク９１の外周部の順に循環する磁束ループＦｌｘ2が形成される。その結果、可動子７１には、鉄片８２の先端から後端に向かう軸方向に力が作用し、可動子７１はその力に押されて同方向に移動する。

可動子７１は、交流電流によるコイル９２、９３への電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の作動を繰り返し、固定子７２に対して鉄片８２の軸方向に往復動することになる。
レシプロモータは位置決め用のリニアセンサを用いることで、位置・速度・力制御ができる高精度リニアサーボモータとして構成できるため、上記装置のＺ軸アクチュエータに使用することが可能である（特許文献１参照）。

また、上記のような高精度位置決めが要求されないが、大まかな位置決めを行いたいような用途においては、センサを用いずに電流の大きさを変えて磁気的な安定点を移動させ、ここに停止させるオープンループ制御による位置決め方法も提案されている。
特開２００３−３３９１４７号公報

しかしながら、電流変化のみでレシプロモータの可動子の位置決めをした場合には、以下のような問題が有る。
すなわち、
（１）可動子の移動時間を短縮できない。
図３に示すように、可動子をオープンループでＸｏ[ｍｍ]位置へ移動させる場合にはＸｏ[ｍｍ]位置で推力がゼロになる電流Ｉoを流す必要がある。０[mm]位置から移動させる場合には電流を流すとFf[N]の力で動き始め、移動するにしたがって推力は減っていき、Ｘｏ位置直前では推力はほぼ０[N]となる。可動子の移動時間は推力と可動部質量の関係で決定されるため、Ff[N]以上の推力が必要になる場合には要求を満足できない。

（２）停止時に振動が発生する。
（１）の方法で位置決めさせると、高い速度を保った状態で停止位置：Ｘｏに到達し停止位置Ｘoを行き過ぎてしまう。そしてある位置まで来ると磁気バネにより戻され、またＸoを逆方向に行き過ぎる。これを数回繰り返し、図４に示すように振動的に停止する。位置決め装置においては、整定までに時間がかかる、オーバーシュートにより部品がぶつかる等の理由により振動を抑えなければならない。
電流波形をなまらせて停止時の振動を抑える方法もあるが、移動時間が長くかかってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、オープンループ制御で可動子の位置決めさせる際に、高速移動が可能で、かつ振動を抑制して停止させることができるリニアアクチュエータの位置決め制御方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子と、前記可動子を前記固定子に対して往復動可能に支持するバネとを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる際に、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御方法において、前記電流パターンにおける第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２、時間Ｔ１、Ｔ２は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す際に、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にするようにしたことを特徴とする。
。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御方法において、前記電流パターンにおける第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子と、前記可動子を前記固定子に対して往復動可能に支持するバネとを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御装置であって、前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御手段とを有し、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる場合には、前記パラメータ設定手段により、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電するように設定されることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置において、前記電流パターンにおける第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２、時間Ｔ１、Ｔ２は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて設定されることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御装置であって、前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御手段とを有し、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す場合には、前記パラメータ設定手段により前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にするように設定されることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置において、前記電流パターンにおける第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子と、前記可動子を前記固定子に対して往復動可能に支持するバネとを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御装置であって、前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間のパラメータを予め、複数種類記憶している記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記パラメータのうち外部入力により選択されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御手段とを有し、前記制御手段は、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる場合には、前記パラメータ設定手段により、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電することを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置において、前記電流パターンにおける第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２、時間Ｔ１、Ｔ２は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて設定されることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置において、前記制御手段は、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す場合には、前記パラメータ設定手段により前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にすることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置において、前記電流パターンにおける第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる際に、可動子の移動距離及び移動時間に応じて、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子の停止位置を決定するための第２の電流Ｉ２を通電するようにしたので、オープンループ制御で可動子の位置決めをさせる際に、高速移動が可能で、かつ振動を抑制して停止させることができるリニアアクチュエータの位置決め制御方法及び装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

本発明のリニアアクチュエータの位置決め制御方法の第１実施形態について説明する。
[位置決め制御方法の第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御方法は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる際に、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電するようにしたことを特徴としている。

図５にリニアアクチュエータの可動子を駆動するためのコイルに与える電流パターンを示す。
第１の実施形態に係るリニアアクチュエータの位置制御方法では、
（１）第１の電流（加速度を高く移動時間は速くするための電流）の大きさＩ1とその通電時間Ｔ１
（２）無通電区間:Ｔ２（（１）の電流による加速を抑制するための休止時間）
（３）第２の電流（可動子の停止位置決定のための電流）の大きさＩ２を前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて調整することにより、可動子を高速移動させ、かつ可動子の停止位置における変位のオーバーシュートの低減を図ることができる。

図６に本実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御方法による電流パターンでリニアアクチュエータを動作させた場合の、起動信号、コイルに供給する電流および可動子の変位波形を示す。図４に示した波形に比較し、可動子が短時間で目的位置まで移動し、振動せずに停止していることが分かる。

上記と同様にリニアアクチュエータの可動子が０[ｍｍ]位置からＸｏ[ｍｍ]位置へ移動させる場合について図７及び図８を参照して説明する。
この場合、リニアアクチュエータにおける可動子を駆動するためのコイルに供給する電流パターンのうち電流Ｉ２はＸｏ[ｍｍ]位置で推力が零になる電流である必要があるため、図３に示したＩ０[Ａ]となる。
電流Ｉ１は可動子を高加速させるために必要な力を発生させるための電流（Ｉ１＞Ｉ２）であり、Ｔ１は加速を継続させる時間となる。

図７に示すように、無通電区間を設けないでＩ2に切り替えてしまうと、大きな速度を持ったままで停止位置Ｘoに到達するため、電流Ｉ2のみを可動子を駆動するためのコイルに通電するよりも大きな振動を伴って停止する。
このように、無通電区間が無い場合は正方向の推力のみが働いているため、速度は上がり続ける。
一方、無通電区間がある場合は、図８に示すように、正方向に大きな力を加えた後に負方向の力が働いており、速度を低減している。可動子がある速度になった状態で電流Ｉ２を上記コイルに通電してやると、可動子は振動せずに停止位置Ｘｏに到達することができる。
電流Ｉ1、Ｉ2、時間Ｔ1、Ｔ2は移動距離、移動時間により決定する。

[位置決め制御方法の第２実施形態]
本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御方法について説明する。本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御方法は、動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す際に、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にするようにしたことを特徴としている。

０[ｍｍ]位置からＸｏ[ｍｍ]位置に移動して、停止した後、停止位置Ｘｏ[ｍｍ]から０[ｍｍ]位置に戻る場合について説明する。０[ｍｍ]位置からＸｏ[ｍｍ]位置に移動する場合については説明を省略する。ここでは、停止位置Ｘｏ[ｍｍ]から０[ｍｍ]位置に戻る場合について説明する。
リニアアクチュエータのコイルに電流Ｉ２を通電して位置Ｘｏ[ｍｍ]に停止している状態から、上記コイルに流す電流を零にすると、リニアアクチュエータは図３に示す−Frの力を発生し、可動子は負方向の力で加速され０[mm]位置に振動的に停止する。

可動子を高速で移動させ、振動を抑えながら停止させるためには図９に示す電流パターンでコイルに電流を与えればよい。
０[ｍｍ]位置からＸｏ[ｍｍ]位置に可動子を移動させる場合と同様に、図９において、電流Ｉ３および時間Ｔ3は可動子を高加速させるための電流と加速を継続させる時間である。この状態で電流を零にすると大きな振動を伴って停止するため、逆方向の電流Ｉ４を通電し減速させる。可動子がある速度になった状態で電流を零にしてやると振動せずに０[ｍｍ]位置に到達する。

上記コイルに供給する電流パターンにおける電流Ｉ３、Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は移動距離、移動時間により決定する。
図１０に第２実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御方法による電流パターンで往復移動させた場合のコイルに流れる電流および可動子の変位波形を示す。
本実施形態においては、電流Ｉ３を０[A]に設定している。

[位置決め制御装置の第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御装置の構成を図１１に示す。
本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御装置は、可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータ１の位置決め制御装置である。

前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間等のパラメータを設定するパラメータ設定用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０と、前記パラメータ設定用により設定されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御装置２０とを有している。
制御装置２０は、設定されたパラメータに基づいて電流指令を生成する電流指令生成部２００と、電流指令生成部２００により生成された電流指令に基づいてリニアアクチュエータ１のコイルに設定された電流パターンで電流を供給するパワー回路２０２とを有している。パラメータ設定用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０は本発明のパラメータ設定手段に、制御装置２０は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。

また、前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間等のパラメータを設定するパラメータ設定用パーソナルコンピュータ１０の代わりに、制御装置２０内部(又は外部)に設けたパラメータ設定用ボリューム２１０により行うことが可能である。
リニアアクチュエータ１の前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる場合には、パラメータ設定用パーソナルコンピュータ１０または、パラメータ設定用ボリューム２１０により、図５に示すように、可動子の移動距離及び移動時間に応じて前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子の停止位置を決定するための第２の電流Ｉ２を通電するように設定される。

また、リニアアクチュエータ１の前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す際に、パラメータ設定用パーソナルコンピュータ１０または、パラメータ設定用ボリューム２１０により、図９に示すように前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にするように設定される。

上記構成において、起動信号が外部から入力されることにより、制御装置２０はリニアアクチュエータ１を設定されたパラメータにより可動子の移動、位置決め制御を行う。

[位置決め制御装置の第２実施形態]
本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御装置の構成を図１２に示す。本実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御装置が第１実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御装置と構成上、異なるのは、パラメータ設定用パーソナルコンピュータ１０または、パラメータ設定用ボリューム２１０のパラメータ設定手段により、制御装置２０内の電流指令生成部２００に、可動子を駆動するコイルに供給する電流パターンのパラメータを設定する代わりに、制御装置２０の電流指令生成部２００Ａに予め複数種の移動用パラメータを記憶する記憶部２０００を設け、外部から入力する選択信号により移動用パラメータを選択するようにした点であり、他の構成は第１実施形態に係るリニアアクチュエータの位置決め制御装置と同様であるので、重複する説明は省略する。

図１２に示すように電流指令生成部２００Ａ内の記憶部２０００に数種類の設定値を用意しておく(移動距離：１[ｍｍ]用、２[ｍｍ]用、３[ｍｍ]用など)。外部から接点入力信号などの選択信号で移動用パラメータを選択することで、電流指令生成部２０Ａ内に設定値が書き込まれ最適な電流パターンで動作できるようにする。
可動子が基準位置、例えば、０[ｍｍ]から目的位置Ｘ０[ｍｍ]まで移動するときの電流パターン（図５）、あるいは基準位置から目標位置まで、移動した後、元の位置に戻るように往復動するときの電流パターン（図９）は、リニアアクチュエータの位置決め制御装置の第１実施形態と同様である。

本発明の実施形態よれば、リニアアクチュエータをオープンループで位置決め制御させる場合に、高速移動が可能になるとともに、目標位置に振動を抑えた状態で停止させることができる。

リニアアクチュエータの構成の一例を示す斜視図。 図１に示したリニアアクチュエータの動作原理を示す断面図。 リニアアクチュエータのコイル電流をパラメータとした可動子の変位と推力との関係を示す特性図。 リニアアクチュエータの従来方式による１ｍｍ移動時のコイル電流及び可動子の変位を示す波形図。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータの可動子を駆動するコイルに供給する電流パターンの一例を示す波形図。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータを図５に示す電流パターンで駆動したときの１ｍｍ移動時のコイル電流及び可動子の変位を示す波形図。 コイル電流をパラメータとした無通電区間が無い場合の変位と推力との関係を示す特性図。 コイル電流をパラメータとした無通電区間がある場合の変位と推力との関係を示す特性図。 可動子を往復移動させる場合の電流パターンを示す波形図。 可動子を１ｍｍ往復移動させる場合のコイル電流及び可動子の変位ヲ示す波形図。 本発明の第１実施形態に係るリニアアクチュエータの構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態に係るリニアアクチュエータの構成を示すブロック図。

符号の説明

１…リニアアクチュエータ、１０…パラメータ設定用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、２０…制御装置、２００、２００Ａ…電流指令生成部、２０２…パワー回路、２１０…パラメータ設定用ボリューム、２０００…記憶部

Claims (12)

1. 可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子と、前記可動子を前記固定子に対して往復動可能に支持するバネとを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、
   前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる際に、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電するようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータの位置決め制御方法。
2. 前記電流パターンにおける第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２、時間Ｔ１、Ｔ２は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御方法。
3. 可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御方法であって、
   前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す際に、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にするようにしたことを特徴とするリニアアクチュエータの位置決め制御方法。
4. 前記電流パターンにおける第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御方法。
5. 可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子と、前記可動子を前記固定子に対して往復動可能に支持するバネとを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御装置であって、
   前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
   前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御手段とを有し、
   前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる場合には、前記パラメータ設定手段により、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電するように設定されることを特徴とするリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
6. 前記電流パターンにおける第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２、時間Ｔ１、Ｔ２は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて設定されることを特徴とする請求項５に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
7. 可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子とを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御装置であって、
   前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間のパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
   前記パラメータ設定手段により設定されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御手段とを有し、
   前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す場合には、前記パラメータ設定手段により前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にするように設定されることを特徴とするリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
8. 前記電流パターンにおける第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
9. 可動子と、該可動子の周囲に配設された固定子と、前記可動子を前記固定子に対して往復動可能に支持するバネとを備え、該固定子は、積層コアと、該積層コアに固定されたコイルと、前記可動子に臨んで設けられた永久磁石とを備えるリニアアクチュエータの位置決め制御装置であって、
   前記コイルに供給する電流の極性を含む電流値及び通電時間のパラメータを予め、複数種類記憶している記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記パラメータのうち外部入力により選択されたパラメータに基づいてリニアアクチュエータの前記コイルに供給する電流を制御して前記可動子を所望の位置に移動させる制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させる場合には、前記パラメータ設定手段により、前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記基準位置から正方向に加速するための第１の電流Ｉ１を所定時間Ｔ１だけ前記コイルに通電し、次いで前記第１の電流Ｉ１の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ２経過後に前記可動子を前記所定位置に停止させるための第２の電流Ｉ２（Ｉ２＜Ｉ１）を通電することを特徴とするリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
10. 前記電流パターンにおける第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２、時間Ｔ１、Ｔ２は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて設定されることを特徴とする請求項９に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
11. 前記制御手段は、前記可動子を基準位置から正の推力により所定位置まで移動させ、停止させた後、元の位置に前記可動子を戻す場合には、前記パラメータ設定手段により前記コイルに供給する電流パターンを、前記可動子を前記停止位置から負の推力により加速するための第３の電流Ｉ３を所定時間Ｔ３だけ前記コイルに通電し、次いで前記第３の電流Ｉ３の通電による前記可動子の加速を抑制するための前記コイルに電流を供給しない所定の無通電時間Ｔ４経過後に前記可動子を減速するための前記第３の電流と逆方向の第４の電流Ｉ４（│Ｉ４│＜│Ｉ３│）を所定時間Ｔ５だけ通電した後、前記コイルに流す電流を零にすることを特徴とする請求項９に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置。
12. 前記電流パターンにおける第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、前記可動子の移動距離及び移動時間に応じて決定することを特徴とする請求項１１に記載のリニアアクチュエータの位置決め制御装置。

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