直線電機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適于長距離化的直線電機系統(tǒng)。所述直線電機系統(tǒng)包括空出規(guī)定間隔來配置多個電樞繞組單元的定子；具有永久磁鐵的可動部件；以及控制裝置?？刂蒲b置將可動部件所對置的電樞繞組單元作為供電對象，針對每個供電對象進行基于速度指令的供電控制的運算，并對電樞繞組單元依次進行供電。另外，控制裝置具有切換供電對象時的供電切換補償功能。
【專利說明】直線電機系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及直線電機系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，已有如下直線電機系統(tǒng)，其包括具有多個電樞繞組單元的定子、與定子相對置地配置的可動部件、以及進行對定子的供電控制的控制裝置(例如，參照專利文獻I)。
[0003]在該直線電機系統(tǒng)中，電樞繞組單元在可動部件的移動方向上劃分成多個來連續(xù)地被配置，并設(shè)置有與多個電樞繞組單元分別相對應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換器。控制裝置根據(jù)可動部件的當(dāng)前位置來切換電力轉(zhuǎn)換器，并從切換后的電力轉(zhuǎn)換器向與可動部件相對應(yīng)的電樞繞組單元供給驅(qū)動電力以產(chǎn)生推力，由此使可動部件移動。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2011 — 120454號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008]然而，在上述直線電機系統(tǒng)中，如果要實現(xiàn)長距離化，則電樞繞組單元的數(shù)量增多，因此導(dǎo)致成本變高。
[0009]本發(fā)明實施方式的一個方式是鑒于上述問題而做出的，其目的是提供適于長距離化的直線電機系統(tǒng)。
[0010]為解決技術(shù)問題的方法
[0011]本發(fā)明實施方式的一個方式涉及的直線電機系統(tǒng)包括:定子，其中多個電樞繞組單元空出規(guī)定間隔來配置成列狀；可動部件，其具有永久磁鐵并與所述定子相對置地配置；以及控制裝置，其驅(qū)動所述可動部件。所述控制裝置將所述可動部件所對置的所述電樞繞組單元作為供電對象，針對每個所述供電對象，進行基于速度指令的供電控制的運算，并基于該運算的結(jié)果對所述供電對象的所述電樞繞組單元依次進行供電，由此驅(qū)動所述可動部件。另外，所述控制裝置具有在切換所述供電對象時，對切換目標的電樞繞組單元進行所述供電控制的切換補償?shù)墓╇娗袚Q補償功能。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施方式的一個方式，能夠抑制高成本的同時實現(xiàn)長距離化，并且能夠提高對電樞繞組單元進行供電控制的切換補償?shù)墓╇娗袛嘌a償功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1A是表示實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)的說明圖。
[0015]圖1B是表示實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例的圖。
[0016]圖2A是表示實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖2B是表示與配置在進給區(qū)域的電樞繞組單元相對應(yīng)的第二控制裝置所具有的速度/磁極運算部的框圖。
[0018]圖3是表不移動路的一部分的說明圖。
[0019]圖4是表示供電切換補償部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0020]圖5是表示進行無傳感器控制的第二控制裝置的供電控制部所具有的估算部的框圖。
[0021]圖6是表示供電切換補償前的動作波形的圖。
[0022]圖7是表示供電切換補償后的動作波形的圖。
[0023]圖8是表示定位區(qū)域和進給區(qū)域中的速度指令和推力指令的變化的圖。
[0024]圖9A是將轉(zhuǎn)矩指令切換時的速度指令和速度偏差作為比較例示出的圖。
[0025]圖9B是表示實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)中的速度指令切換時的速度指令和速度偏差的圖。
[0026]附圖標記說明如下:
[0027]I直線電機2控制裝置
[0028]4直線標尺5標尺檢測頭(位置傳感器)
[0029]11電樞繞組單元12定子
[0030]13可動部件23通信連接用總線
[0031]24供電控制部25供電切換補償部
[0032]31定位區(qū)域32進給區(qū)域
[0033]71估算部100直線電機系統(tǒng)
[0034]111第一單元112第二單元
[0035]113第三單元114第四單元
[0036]115第五單元116第六單元
[0037]211速度指令輸出部212控制放大器選擇部
[0038]221第一放大器222第二放大器
[0039]223第三放大器224第四放大器
[0040]225第五放大器226第六放大器
[0041]243速度控制部245電流控制部

【具體實施方式】
[0042]以下，參照附圖對本發(fā)明所公開的直線電機系統(tǒng)的實施方式進行具體說明。此外，本發(fā)明不限于以下所示的實施方式。
[0043]圖1A是表示實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)的說明圖。如圖1A所示，直線電機系統(tǒng)100包括直線電機I和控制裝置2。
[0044]本實施方式涉及的直線電機I包括配置有多個作為繞組的集合體的電樞繞組單元11的定子12、以及與定子12相對置地配置的可動部件13。
[0045]電樞繞組單元11的設(shè)置數(shù)量可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，但是，在下面，為了易于說明，定子12為配置有6個電樞繞組單元11的結(jié)構(gòu)。此外，在下面，有時將6個電樞繞組單元11簡便地記載為第一單元111至第六單元116。
[0046]另外,直線電機I是所謂的麗(Moving Magnet:動磁鐵式)形直線電機，可動部件13包括永久磁鐵131。
[0047]定子12中，6個電樞繞組單元11空出規(guī)定間隔來配置成列狀，并構(gòu)成可動部件13的移動路3。即，6個電樞繞組單元11在可動部件13的移動方向上隔開間隔來被配置。因此，節(jié)省配線，能夠?qū)崿F(xiàn)成本下降，例如，能夠適合用于長距離搬運。
[0048]如圖所示，可動部件13的移動路方向長度被設(shè)定為各電樞繞組單元11的移動路方向長度以上。并且，6個電樞繞組單元11被配置為至少一個電樞繞組單元11的整體被可動部件13覆蓋。
[0049]控制裝置2具有供電控制功能，將位于整體覆蓋相對置的可動部件13的位置上的電樞繞組單元11作為供電對象來依次進行切換，并向成為供電對象的電樞繞組單元11依次供電，由此驅(qū)動可動部件13。
[0050]該供電控制功能具體地說是如下的功能，針對每個成為供電對象的電樞繞組單元11，進行基于速度指令的供電控制的運算，并基于該運算的結(jié)果向成為供電對象的電樞繞組單元11依次供電。如此，控制裝置2能夠驅(qū)動可動部件13。
[0051]另外，控制裝置2具有在切換作為供電對象的電樞繞組單元11時對于切換目標的電樞繞組單元11進行供電控制的切換補償?shù)墓╇娗袚Q補償功能。
[0052]即，本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100的控制裝置2在切換作為供電對象的電樞繞組單元11時，關(guān)于供電控制的處理，也針對每個供電對象依次進行切換。
[0053]當(dāng)對該供電控制的處理進行切換時，有可能發(fā)生因可動部件13的速度變化產(chǎn)生的沖擊、所謂的切換沖擊。因此，通過附加供電切換補償功能，在實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，能夠有效地抑制作為供電對象的電樞繞組單元11切換時的切換沖擊。
[0054]在此，對于實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100，參照通過更具體的構(gòu)成例表示的圖1B來說明控制裝置2。圖1B是表示本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100的具體的構(gòu)成例的圖。
[0055]如圖1B所示，控制裝置2包括:與6個電樞繞組單元11分別相對應(yīng)地設(shè)置的6個第二控制裝置22 ;以及成為所述第二控制裝置22的上位裝置的第一控制裝置21。
[0056]第一控制裝置21將速度指令向第二控制裝置22輸出，并且將與可動部件13所對置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22依次選擇為供電控制對象。
[0057]與作為6個電樞繞組單元11的第一單元111至第六單元116分別相對應(yīng)的6個第二控制裝置22向一對一地對應(yīng)的電樞繞組單元11供電。各第二控制裝置22在被選擇為供電控制對象時，基于從第一控制裝置21輸出的速度指令，進行供電控制的運算，并基于該運算的結(jié)果，向相對應(yīng)的電樞繞組單元11供電。另外，在進行供電控制的運算時，對于供電控制處理進行上述的切換補償。此外，在以下的說明中，有時將6個第二控制裝置22表示為與第一單元111至第六單元116分別一對一地對應(yīng)的第一放大器221至第六放大器226。
[0058]如圖1B所示，根據(jù)可動部件13的當(dāng)前位置，對于隔開間隔來被配置的第一單元111至第六單元116，從分別一對一地相對應(yīng)的6個第一放大器221至第六放大器226依次供給驅(qū)動電力。例如，如圖1B所示，在可動部件13所對置的第二控制裝置22從第五單元115向第六單兀116移動時,供給電力的第二控制裝置22從第五放大器225向第六放大器226切換。
[0059]另外，如圖1B所示，可動部件13的移動路3中的多個電樞繞組單元11的配置區(qū)域被劃分為定位區(qū)域31和進給區(qū)域32。
[0060]定位區(qū)域31是利用后述的位置傳感器的檢測信號來進行可動部件13的高精度定位的區(qū)域。另一方面，進給區(qū)域32是無需利用來自位置傳感器的檢測信號而使可動部件13以大致恒定速度移動的區(qū)域。
[0061]在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，如圖所示，可動部件13具有直線標尺4，在定位區(qū)域31上所配置的電樞繞組單元11上設(shè)置有作為位置傳感器的一例的標尺檢測頭5。在此，如圖所示，標尺檢測頭5分別設(shè)置在定位區(qū)域31上所配置的第一、第二單元111、112以及第五、第六單元115、116。
[0062]標尺檢測頭5構(gòu)成為以磁性方式或光學(xué)方式檢測出直線標尺4，并基于對直線標尺4進行檢測的結(jié)果，生成由脈沖信號組成的位置檢測信號。而且，標尺檢測頭5通過電纜51與第二控制裝置22電連接，從標尺檢測頭5輸出的位置檢測信號被輸入到第二控制裝置22。
[0063]如此，控制裝置2在定位區(qū)域31中，基于來自標尺檢測頭5的位置檢測信號的輸入，導(dǎo)出可動部件13的位直，并控制可動部件13的驅(qū)動。
[0064]另一方面，在進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11上沒有設(shè)置標尺檢測頭5。在進給區(qū)域32中，控制裝置2進行不利用由標尺檢測頭5檢測出的位置檢測信號的無傳感器控制。關(guān)于該無傳感器控制，在后面詳細敘述。
[0065]如上所述，在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，在可動部件13上設(shè)置直線標尺4，并通過多個標尺檢測頭5檢測出該直線標尺4。因此，能夠縮短直線標尺4，無需擔(dān)心標尺偏斜等，并且還能夠有利于成本降低。
[0066]另外，如上所述，在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，在定位區(qū)域31上所配置的電樞繞組單元11上設(shè)置標尺檢測頭5。但是，考慮到擴大定位區(qū)域31或者在可動部件13的移動路3中增設(shè)定位區(qū)域31的情況，對于進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11，也可以預(yù)先設(shè)置標尺檢測頭5。
[0067]在此，參照圖2A至圖4，對本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100的構(gòu)成，更具體地進行說明。圖2A是表示本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100的構(gòu)成的框圖，圖2B是表示與進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22所具有的速度/磁極運算部的框圖。另外，圖3是表示移動路3的一部分的說明圖，圖4是表示供電切換補償部的構(gòu)成的框圖。
[0068]如圖2A所示，直線電機系統(tǒng)100具有直線電機I和控制裝置2。
[0069]直線電機I包括具有省略圖示的多個電樞繞組單元11的定子12(參照圖1A、圖1B)和可動部件13。另外，控制裝置2包括多個第二控制裝置22、以及作為所述第二控制裝置22的上位裝置的第一控制裝置21。
[0070]此外，所述多個第二控制裝置22與在圖1A、1B所示的表示可動部件13的移動方向的X軸方向(移動路3的長度方向)上隔開間隔來被配置的多個電樞繞組單元11分別相對應(yīng)地被配置。
[0071]并且，所述多個第二控制裝置22經(jīng)由與第一控制裝置21的通信連接用總線23相互分別連接。另外，在此，電樞繞組單元11的配置區(qū)域也被劃分為定位區(qū)域31和進給區(qū)域32 (參照圖1B)。
[0072]如圖所示，第一控制裝置21包括:向各第二控制裝置22輸出速度指令Spd*的速度指令輸出部211 ;運算可動部件13的位置的可動部件位置運算部213 ;以及輸出ID的控制放大器選擇部212 (以下，表示為“選擇部212”)。
[0073]S卩，第一控制裝置21根據(jù)可動部件13的位置，從多個第二控制裝置22中選擇向電樞繞組單元11進行供電控制的第二控制裝置22而作為供電控制對象，并輸出用于供電控制的指令。
[0074]此時，可動部件位置運算部213將表示是供電控制對象的ID輸出至第二控制裝置22。該ID是表示第二控制裝置22的選擇編號的ID。例如，當(dāng)作為第二控制裝置22具有與6個電樞繞組單元11分別相對應(yīng)的第一放大器221至第六放大器226時(參照圖1B)，IDl?ID6與第一放大器221至第六放大器226相對應(yīng)。
[0075]可動部件位置運算部213基于經(jīng)由通信連接用總線23獲得的可動部件13的位置檢測信號Posl?6，將表示可動部件13的位置的位置信號Pos輸出至選擇部212。
[0076]在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，直線標尺4沒有遍及整個移動路3，而僅設(shè)置在可動部件13上。因此，在這種狀態(tài)下無法獲得可動部件13的位置。因此，第一控制裝置21 —邊切換輸入來自標尺檢測頭5的位置檢測信號的第二控制裝置22，一邊基于從兩個第二控制裝置22獲得的位置信息來運算可動部件13的位置。
[0077]圖3是示出移動路3的一部分的說明圖。在此，將多個電樞繞組單元11如圖1A、圖1B相同地，區(qū)分表示為第一單元111、第二單元112、第三單元113……。另外，同樣地，對于第二控制裝置22，也區(qū)分表示為第一放大器221、第二放大器222、第三放大器223……。
[0078]在此，如圖所示，假設(shè)為可動部件13位于定位區(qū)域31，且從第一單元111向第二單元112移動的情況。從標尺檢測頭5獲得的標尺信息從第一放大器221作為初始值Pos (A)被輸出。另一方面，從直線標尺4獲得的差分位置從與第二單元112相對應(yīng)的第二放大器222作為dPos (B)被輸出。
[0079]第一控制裝置21的可動部件位置運算部213根據(jù)上述的兩個位置信息，基于下式
(I)獲得可動部件13的位置(Posi)。
[0080]Posi = Pos (A) +d Pos(B).......(I)
[0081]另一方面，在可動部件13位于進給區(qū)域32時，由于沒有由標尺檢測頭5產(chǎn)生的位置檢測信號，因此可動部件位置運算部213基于由第二控制裝置22估算的位置信息來導(dǎo)出可動部件13的位置(Posi)。此外，對于由進給區(qū)域32中的第二控制裝置22進行的可動部件13的位置估算將在后敘述。
[0082]從可動部件位置運算部213輸入了表示可動部件13的位置(Posi)的位置信號Pos的選擇部212根據(jù)該位置信號Pos，向第二控制裝置22輸出用于將可動部件13所對置的電樞繞組單元11切換成供電對象的ID。
[0083]S卩，選擇部212通過表示可動部件13的位置的位置信號Pos來識別成為供電對象的電樞繞組單元11。然后，選擇作為與其相對應(yīng)的供電控制對象的第二控制裝置22，并將表示所選擇的供電對象的ID輸出至第二控制裝置22而執(zhí)行供電控制。
[0084]此外，在圖2A中，為了方便，示出了速度指令Spd*和ID的信號傳遞從第一控制裝置21僅向規(guī)定的第二控制裝置22直接輸出，但實際上經(jīng)由通信連接用總線23向所有的第二控制裝置22通信。
[0085]如此，第一控制裝置21能夠基于可動部件13的位置，將與可動部件13所對置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22依次切換作為供電控制對象。而且，從第二控制裝置22向成為供電對象的電樞繞組單元11依次供電而產(chǎn)生推力，由此能夠驅(qū)動可動部件13。
[0086]接下來，對第二控制裝置22進行說明。第二控制裝置22在基于來自上述的第一控制裝置21的速度指令Spd*，輸入ID并被選擇為供電控制對象時，進行針對所對應(yīng)的電樞繞組單元11的供電控制。該第二控制裝置22例如是作為圖1B所示的第一放大器221至第六放大器226而發(fā)揮作用的裝置，并向一對一地對應(yīng)的電樞繞組單元11供電。
[0087]多個第二控制裝置22分別具有供電控制部24和供電切換補償部25。
[0088]供電控制部24包括速度/磁極運算部241 (以下，有時簡稱為“運算部241”)、減法部242、速度控制部243、乘法部244、以及電流控制部245。
[0089]而且，供電控制部24基于從第一控制裝置21的速度指令輸出部211輸出的速度指令Spd*進行供電控制的運算，并基于該運算結(jié)果，以規(guī)定的電壓Vuvw向?qū)?yīng)的電樞繞組單元11供電。
[0090]運算部241經(jīng)由通信連接用總線23輸入與切換為供電對象之前的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22的位置信息即X軸的位置脈沖P0SX(P0SX’)。而且，將該位置脈沖Posx (Posx’ )通過差分運算等轉(zhuǎn)換成速度，并將可動部件13的速度信號Spdx輸出至減法部242，并且運算可動部件13的磁極位置Θ，將其輸出至電流控制部245。此外，在此，X軸表示移動路3中的可動部件13的移動方向。
[0091]在此,對位置脈沖Posx、Posx’、以及速度反饋值Spdx’進行追加說明。此外,在以下的說明中，有時將與可動部件13所對置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22記載為本地裝置，將除此以外的裝置記載為外部裝置。
[0092]位置脈沖Posx是從標尺檢測頭5輸出的信號，相當(dāng)于本地裝置經(jīng)由標尺檢測頭5輸入的信息、即用于控制可動部件13的移動路3上的位置的位置信息。另一方面，位置脈沖Posx’是外部裝置將本地裝置經(jīng)由標尺檢測頭5輸入的信號經(jīng)由通信連接用總線23輸入的信號。或者，位置脈沖Posx’是本地裝置以外的外部裝置進行估算運算得到的信號。
[0093]另外，速度反饋值Spdx’是對從其他的第二控制裝置22 (外部裝置)獲得的可動部件13的估算速度、或者被輸入到與可動部件13所對置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22 (本地裝置)的信號進行微分運算得到的信號。
[0094]另外，如圖2B所示，與在進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22的運算部241，輸入通過規(guī)定的檢測器檢測出的電流值Iuvw、以及從電流控制部245輸出的電壓指令V uvw*0而且，通過后述的估算部71 (參照圖5)對估算相位Θ八[k]和估算速度ω八lpf[k]進行估算，并且基于所估算的估算相位Θ八[k]和估算速度ωa lpf[k]，對可動部件位置posx a [k]和可動部件速度spdx a [k]進行估算。進而，根據(jù)可動部件位置posx八[k]和上述的位置脈沖Posx’計算出磁極Θ，并且根據(jù)可動部件速度spdx八[k]和上述的速度反饋值Spdx’計算出可動部件速度spdx。
[0095]減法部242對經(jīng)由通信連接用總線23獲得的來自第一控制裝置21的速度指令Spd*與從運算部241輸入的速度信號Spdx進行比較，并將速度指令Spd*與速度信號Spdx的偏差、即速度偏差輸出至速度控制部243。
[0096]速度控制部243輸入來自減法部242的速度偏差和從后述的供電切換補償部25的積分值補償部251輸入的X軸的積分補償值Intg comp并進行運算，然后輸出規(guī)定的轉(zhuǎn)矩指令F*。
[0097]該速度控制部243如圖4所示，具有積分器TsK1、加法器246、以及轉(zhuǎn)矩過濾器248，利用對從減法部242輸入的速度偏差進行積分得到的速度積分值來生成轉(zhuǎn)矩指令Fx*。
[0098]乘法部244將來自速度控制部243的轉(zhuǎn)矩指令F*和從下述的供電切換補償部25的分配率運算部252輸出的分配率α相乘，并將補償后的適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩指令F*輸出至電流控制部245。
[0099]電流控制部245包括由逆變電路等組成的未圖示的電力轉(zhuǎn)換部等。該電流控制部245基于與速度指令Spd*相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩指令F*，控制向?qū)?yīng)的電樞繞組單元11的供電電流，并以規(guī)定的電壓Vuvw向構(gòu)成定子12的電樞繞組單元11供電。
[0100]接下來，對供電切換補償部25進行說明。供電切換補償部25具有在從第一控制裝置21輸出的ID被輸入時對供電控制部24進行切換補償?shù)墓δ?。即，具有補償由供電控制部24進行的供電控制的運算的功能。
[0101]本實施方式涉及的切換補償例如是積分值補償、分配率運算，如圖2所示，供電切換補償部25包括積分值補償部251和分配率運算部252。
[0102]本實施方式涉及的積分值補償部251將剛剛被選擇為供電控制對象的第二控制裝置22所具有的速度積分值設(shè)定為作為切換目標的第二控制裝置22的速度控制部243的速度積分值。例如，若參照圖1B進行說明，則當(dāng)可動部件13經(jīng)過第五單元115向第六單元116移動時,積分值補償部251將第五放大器225所具有的速度積分值設(shè)定為在第六放大器226的速度控制部243中利用的速度積分值。
[0103]如圖4所示，積分值補償部251具有開關(guān)部255和加法部256。執(zhí)行由該積分值補償部251進行的處理的時間是從第一控制裝置21輸出的ID被輸入之時。
[0104]如圖所示，本實施方式涉及的積分值補償部251構(gòu)成為當(dāng)從第一控制裝置21輸入表示被選擇為供電對象的ID時，開關(guān)部255進行切換。
[0105]并且，如前所述，例如，如果是可動部件13經(jīng)過第五單元115向第六單元116移動的情況，則作為在第六放大器226的速度控制部243中利用的速度積分值，輸入第五放大器225的速度偏差積分值Intgx’。之后，開關(guān)部255進行切換而成為通常的循環(huán)，X軸的積分補償值Intg comp作為速度積分值從積分值補償部251被輸出至速度控制部243。
[0106]如此，本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，在被切換為供電控制對象的兩個第二控制裝置22、22之間，繼續(xù)利用將要切換之前的速度積分值，由此抑制切換時的沖擊。此外，作為從切換前的第二控制裝置22輸入速度偏差積分值Intgx’的結(jié)構(gòu)，無需一定要包括開關(guān)部255。只要是在供電控制對象被切換的時間輸入將要切換之前的第二控制裝置22的速度偏差積分值Intgx’的結(jié)構(gòu)，則可以是任意的結(jié)構(gòu)。
[0107]另外，分配率運算部252包括分配率運算器258，例如，為了在可動部件13移動時可動部件13能夠順暢地移動，運算轉(zhuǎn)矩的分配率，來抑制第二控制裝置22彼此之間的輸出干涉。
[0108]S卩，分配率運算部252當(dāng)從第一控制裝置21輸入表示被選擇為供電對象這一情況的ID時，為了抑制與剛剛被選擇為供電控制對象的第二控制裝置22之間的控制干涉，通過可動部件13的位置關(guān)系來確定轉(zhuǎn)矩分配率α。而且，該轉(zhuǎn)矩分配率α被乘法部244與被輸入到電流控制部245的轉(zhuǎn)矩指令F*相乘，由此進行切換補償。
[0109]例如，如圖1B所示，假定是移動中的可動部件13處于跨越第五單元115和第六單元116的狀態(tài)之時。分配率運算部252以使第五單元115和第六單元116的推力的上升、下降成為線形的轉(zhuǎn)矩指令F*輸出至電流控制部245的方式，確定轉(zhuǎn)矩分配率α。
[0110]S卩，分配率運算部252確定相應(yīng)于可動部件13與第五單元115以及第六單元116之間的各個距離的轉(zhuǎn)矩分配率α，以使第五單元115和第六單元116之間的控制干涉得到抑制。
[0111]因此，以在第五單元115中推力以規(guī)定的傾角逐漸減小、且在第六單元116中推力以規(guī)定的傾角逐漸增加的方式，進行切換補償，其結(jié)果是，可動部件13從第五單元115到第六單元116之間順暢地移動。
[0112]如此，本實施方式涉及的供電切換補償部25在電樞繞組單元11切換為供電對象時，基于剛剛被選擇為供電控制對象的第二控制裝置22的控制狀態(tài)，來對切換目標的電樞繞組單元11進行供電控制的切換補償。因此，能夠抑制作為供電對象的電樞繞組單元11切換時的對于可動部件13的切換沖擊。
[0113]在此，對與在可動部件13以大致恒定速度移動的進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22所執(zhí)行的無傳感器控制進行說明，并對利用了由該估算部71估算的估算結(jié)果的切換補償進行說明。
[0114]圖5是進行無傳感器控制的第二控制裝置22的供電控制部24在運算部241內(nèi)所具有的估算部71的框圖。此外，此時的第二控制裝置22為圖1B中與在進給區(qū)域32上所配置的第三單元113和第四單元114分別相對應(yīng)的作為第二控制裝置22的第三放大器223和第四放大器224。因此，圖5的上部所示的是第三放大器223的估算部71，圖5的下部所示的是第四放大器224的估算部71。此外，所述兩個估算部71的結(jié)構(gòu)均是相同的。
[0115]如圖所示，估算部71包括感應(yīng)電壓估算部711、相位估算部712、以及相位運算部713。感應(yīng)電壓估算部711例如是感應(yīng)電壓估算器、觀測器等，并將估算感應(yīng)電壓E?Y、E八s輸出至相位估算部712。
[0116]相位估算部712包括PLL電路，并基于所輸入的估算感應(yīng)電壓E八y>E ^ δ來輸出估算速度ω八lpf[k]。另外，通過將估算速度ω八lpf[k]輸入到相位運算部713并進行積分，輸出估算相位Θ a [k]。另外，估算部71如上所述，基于估算相位Θ ^ [k]和估算速度ω a lpf[k]，來估算用于計算磁極Θ的可動部件位置P0SX a [k]、以及用于計算可動部件速度spdx的可動部件速度spdx八[k] ο如圖所示,可動部件位置posx八[k]通過第一運算部714乘以作為磁極一可動部件位置的轉(zhuǎn)換系數(shù)的Kl來得到。另外，可動部件速度spdx a [k]通過第二運算部715乘以電角速度一可動部件速度的轉(zhuǎn)換系數(shù)K2而得到。
[0117]在該估算部71中，將由與切換為供電對象之前的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22的估算部71運算出的估算相位Θ ^ [k]以及估算速度ω a lpf[k]在第二控制裝置22彼此之間進行交接(參照箭頭al)。即，在切換作為供電對象的電樞繞組單元11之時，將由估算部71估算的估算相位Θ八[k]以及估算速度ω八lpf[k]在第二控制裝置22彼此之間進行交接。如此，切換為供電對象之前的估算相位Θ ^ [k]以及估算速度ωa lpf[k]直接被設(shè)定為切換后的估算相位Θ a [k]以及估算速度ω a ipf[k]。
[0118]并且，將基于該估算相位Θ a [k]和估算速度ω a ipf[k]的估算位置脈沖Posx’作為估算位置信息進行輸出。即，與在進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22無法利用來自標尺檢測頭5的位置脈沖Posx。因此，作為取代來自標尺檢測頭5的位置脈沖Posx的信息，輸出由估算部71估算的估算位置脈沖Posx’。
[0119]此外，利用由該估算部71估算的估算結(jié)果的切換補償?shù)膱?zhí)行時間優(yōu)選是，比從第一控制裝置21輸出ID的時間稍微提前的時間、S卩比積分值補償、由分配率運算進行的補償提前的時間。因此，例如，在第一控制裝置21判斷為可動部件13位于進給區(qū)域32的情況下，可以采用輸出與上述的ID不同的，成為由估算部71估算的切換補償?shù)膱?zhí)行時間的指令的信號等適當(dāng)?shù)姆椒ā?br> [0120]如此，在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，關(guān)于進行無傳感器控制的第二控制裝置22的供電控制部24所具有的估算部71，也作為供電切換補償部的一例發(fā)揮作用。通過進行該切換補償，在進行無傳感器控制的進給區(qū)域32中，能夠使供電控制對象切換時的上升提前，并且能夠提高無傳感器控制的響應(yīng)性而使估算誤差盡可能快地收斂。
[0121]然而，在上述的例子中，如箭頭al所示，將由與切換為供電對象之前的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22的估算部71運算出的估算相位Θ - [k]以及估算速度ω?lpf[k]在第二控制裝置22彼此之間進行交接。但是，例如，如圖5中的箭頭a2所示，也可以將通過速度估算部712獲得的估算速度ω a [k]在第二控制裝置22彼此之間進行交接。
[0122]如此，與在定位區(qū)域31上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22和與在進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22的不同之處僅在于，由供電控制部24的運算部241進行的處理的設(shè)定。在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，多個第二控制裝置22的結(jié)構(gòu)為通用的結(jié)構(gòu)。而且，對于與在進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22的運算部241，估算可動部件13的估算相位Θ a [k]以及估算速度ω Alpf[k]。當(dāng)然，也可以使與在進給區(qū)域32上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22和與在定位區(qū)域31上所配置的電樞繞組單元11相對應(yīng)的第二控制裝置22為彼此不同的結(jié)構(gòu)。
[0123]圖6是表示供電切換補償前的動作波形的圖，圖7是表示供電切換補償后的動作波形的圖。如圖7所示，本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100包括供電切換補償部25，因此在供電對象被切換前后，表示速度偏差的動作波形穩(wěn)定，不會產(chǎn)生急劇的變動。即，與圖6所示的供電切換補償前的動作波形相比，在供電切換補償后，如圖7所示，動作波形的變動平穩(wěn)。
[0124]此外，圖6和圖7的上部曲線圖表示速度偏差，圖6和圖7的下部曲線圖表示推力指令。此外，在圖6和圖7的上部曲線圖中，將包含作為供電控制對象的第二控制裝置22被切換的時間250的區(qū)域用圓形包圍來示出。
[0125]圖8是表示本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中的定位區(qū)域31和進給區(qū)域32上的速度指令和推力指令的變化的圖。圖8的上部曲線圖表示速度指令的變化，圖8的下部曲線圖表示推力指令的變化。此外，在圖中，示作進給動作區(qū)間(無傳感器)的區(qū)域相當(dāng)于進給區(qū)域32,示作高精度定位區(qū)間(帶傳感器)的區(qū)域相當(dāng)于定位區(qū)域31。
[0126]如圖所示，根據(jù)本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100，在進給區(qū)域32中，推力指令相應(yīng)于速度指令來變動。例如可知，在執(zhí)行不利用基于標尺檢測頭5的檢測信號的無傳感器控制的進給區(qū)域32中，可動部件13相應(yīng)于速度指令以固定速度移動，但此時的推力指令如圖所示地變動極其小。
[0127]即可知，在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，由于在包含成為供電控制對象的第二控制裝置22進行切換的時間T的進給區(qū)域32中，也進行上述的切換補償，因此切換沖擊得到抑制。
[0128]然而，在由圖2A所示的結(jié)構(gòu)形成的本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，基于速度指令進行對電樞繞組單元11的供電控制。相對于此，有時根據(jù)來自上位的控制裝置的轉(zhuǎn)矩指令，作為下位裝置的放大器進行對成為供電對象的電樞繞組單元11的供電控制。
[0129]在此，一邊比較圖9A和圖9B，一邊對基于速度指令的供電控制的優(yōu)越性進行說明。圖9A是將轉(zhuǎn)矩指令切換中的速度指令和速度偏差作為比較例示出的圖，圖9B是表示實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中的速度指令切換中的速度指令和速度偏差的圖。此夕卜，在圖9A、圖9B的各圖中，上部曲線圖表示針對速度指令的響應(yīng)速度，下部曲線圖表示速度偏差。
[0130]如圖9A的比較例所示，由于將上位裝置和下位裝置之間經(jīng)由通信連接用總線23進行連接，因此，因通信延遲而表示速度偏差的信號的變動變大。從而可知，難以提高控制的精度。
[0131]對此，如圖9B所示，在基于速度指令進行供電控制時，速度偏差比較穩(wěn)定。從而可知，基于速度指令的供電控制相比于基于轉(zhuǎn)矩指令的供電控制，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的控制。
[0132]以上，如上所說明，本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100利用包括具有永久磁鐵的可動部件13的麗(Moving Magnet:動磁鐵式)形直線電機,將電樞繞組單元11在可動部件13的移動方向上隔開間隔來配置。因此，該直線電機系統(tǒng)100能夠?qū)崿F(xiàn)省配線化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低，因此能夠適合用于長距離搬運。
[0133]另外，在本實施方式涉及的直線電機系統(tǒng)100中，多個第二控制裝置22經(jīng)由與第一控制裝置21的通信連接用總線23相互分別連接。并且，被選擇為供電控制對象的第二控制裝置22的供電切換補償部25構(gòu)成為:將剛剛被選擇為供電控制對象的第二控制裝置22在供電控制中所利用的控制值在切換前后繼續(xù)利用來進行切換補償。
[0134]從而，能夠提高供電控制的切換補償精度，并且在直線電機系統(tǒng)100中能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的供電控制。并且，作為切換補償?shù)膱?zhí)行時間，不限于上述的例子，能夠適當(dāng)?shù)剡M行設(shè)定。
[0135]另外，直線電機系統(tǒng)100中的移動路3上的定位區(qū)域31和進給區(qū)域32的數(shù)量、設(shè)定位置，不限于上述實施方式的方式，而能夠自由地進行設(shè)定。
[0136]此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地導(dǎo)出本發(fā)明的進一步的效果、變形例。因此，本發(fā)明的更廣泛的方式并不限定于如上所示且記述的特定的詳細和典型的實施方式。因而，在不脫離所附的權(quán)利要求書及其等同物定義的總的發(fā)明概念的精神或范圍的情況下，能夠進行各種變更。
【權(quán)利要求】
1.一種直線電機系統(tǒng)，其特征在于，包括: 定子，其中多個電樞繞組單元空出規(guī)定間隔來配置成列狀； 可動部件，其具有永久磁鐵并與所述定子相對置地配置；以及控制裝置，其將所述可動部件所對置的所述電樞繞組單元作為供電對象，針對每個所述供電對象，進行基于速度指令的供電控制的運算，并基于該運算的結(jié)果對所述供電對象的所述電樞繞組單元依次進行供電，由此驅(qū)動所述可動部件， 所述控制裝置具有供電切換補償功能，所述供電切換補償功能為在切換所述供電對象時對切換目標的電樞繞組單元進行所述供電控制的切換補償?shù)墓δ堋?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置包括第一控制裝置、以及與所述多個電樞繞組單元分別相對應(yīng)地設(shè)置的多個第二控制裝置， 所述第一控制裝置具有: 速度指令輸出部，其向所述第二控制裝置輸出所述速度指令；以及選擇部，其將與所述可動部件所對置的電樞繞組單元相對應(yīng)的第二控制裝置依次選擇為供電控制對象， 所述多個第二控制裝置分別具有: 供電控制部，其在所述第二控制裝置被選擇為所述供電控制對象時，基于從所述第一控制裝置輸出的速度指令來進行供電控制的運算，并基于該運算的結(jié)果向?qū)?yīng)的電樞繞組單元進行供電；以及 供電切換補償部，其在所述供電控制部進行所述供電控制的運算時，對于所述供電控制部進行所述切換補償。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述直線電機系統(tǒng)包括檢測所述可動部件的位置的位置傳感器， 所述選擇部基于來自所述位置傳感器的檢測信號，將與所述可動部件所對置的電樞繞組單元相對應(yīng)的第二控制裝置選擇為所述供電控制對象。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個電樞繞組單元的配置區(qū)域被劃分為定位區(qū)域和進給區(qū)域， 與所述定位區(qū)域上所配置的電樞繞組單元相對應(yīng)的所述第二控制裝置利用由所述位置傳感器檢測的位置檢測信號進行位置控制，另一方面，與所述進給區(qū)域上所配置的電樞繞組單元相對應(yīng)的所述第二控制裝置進行不利用所述位置檢測信號的無傳感器控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述位置傳感器是標尺檢測頭，所述標尺檢測頭設(shè)置在所述電樞繞組單元上，并且通過檢測出所述可動部件上所設(shè)置的直線標尺來檢測所述可動部件的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個第二控制裝置經(jīng)由與所述第一控制裝置的通信連接而相互分別連接， 被選擇為所述供電控制對象的第二控制裝置的供電切換補償部，基于剛剛被選擇為所述供電控制對象的第二控制裝置的供電控制的狀態(tài)，來進行所述切換補償。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述供電控制部具有速度控制部，所述速度控制部利用對所述速度指令與所述可動部件的速度的偏差進行積分得到的速度積分值來生成轉(zhuǎn)矩指令， 所述供電切換補償部將剛剛被選擇為所述供電控制對象的第二控制裝置所具有的所述速度積分值設(shè)定為所述速度控制部的速度積分值，由此進行所述切換補償。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述供電控制部具有對所述可動部件的估算相位以及估算速度進行運算的估算部， 所述供電切換補償部將剛剛被選擇為所述供電控制對象的第二控制裝置中運算出的所述估算相位以及所述估算速度設(shè)定為所述估算部的估算相位以及估算速度，由此進行所述切換補償。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線電機系統(tǒng)，其特征在于， 所述供電控制部具有電流控制部，所述電流控制部基于與所述速度指令相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩指令來控制向?qū)?yīng)的電樞繞組單元供給的供電電流， 所述供電切換補償部將利用與剛剛被選擇為所述供電控制對象的第二控制裝置之間的所述可動部件的位置關(guān)系來確定的轉(zhuǎn)矩分配率乘以被輸入到所述電流控制部的轉(zhuǎn)矩指令，由此進行所述切換補償。
【文檔編號】H02P25/18GK104348399SQ201410258070
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】高瀨善康, 森本進也, 鹿山透, 古賀稔, 梅田信弘 申請人:株式會社安川電機