JP3206355B2

JP3206355B2 - リニアモータの速度補正装置

Info

Publication number: JP3206355B2
Application number: JP02760295A
Authority: JP
Inventors: 昌也高橋
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH08205572A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータの速度補
正装置に関し、特に、複数の磁気検出センサを用いて可
動子の速度及び位置を検出して速度制御を行うリニアモ
ータの速度補正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、リニアモータが自動ドアの開
閉、物品搬送装置等に用いられている。図８は、従来技
術に係る三相ブラシレス直流リニアモータの構造の概略
を示している。この三相ブラシレス直流リニアモータ
は、固定子レール４０内に長手方向に沿って長さ２４mm
の永久磁石４８を複数配置している。また、固定子レー
ル４０内には、可動子３０が配置されている。可動子３
０には、可動子コイル３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けら
れ、これら可動子コイル３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、ス
ター結線が成されている。また、可動子３０には、ホー
ルＩＣの磁気検出センサ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設け
られており、この磁気検出センサ３４ａ〜３４ｃのピッ
チは、永久磁石４８の１／３である８mmに設定されてい
る。

【０００３】ここで、従来技術のリニアモータ２０の制
御回路１５０及びその動作について図９、図１０及び図
１１を参照して説明する。ホールＩＣ３４Ａは、図１０
に示すように永久磁石４８の正弦波状に変化する磁束密
度Ａ１を検出し、しきい値θ１を越える磁束密度に応答
して矩形状の出力信号Ｂ１を出力する。図１１は、各ホ
ールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ１、Ｂ
２，Ｂ３を示している。図９に示す制御回路１５０のパ
ルス発生器１６４は、この出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３の
波形の立ち上がり及び立ち下がりを捕らえて、パルスＰ
１〜Ｐ７を発生する。位置カウンタ１５２は、ホールＩ
Ｃ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３
とパルスＰ１〜Ｐ７とが入力され、出力信号Ｂ１、Ｂ
２，Ｂ３によりパルス入力の数をカウントアップ・カウ
ントダウンして行くことにより可動子３０の位置を検出
する。他方、速度検出器１５８は、各磁気検出センサ３
４ａ，３４ｂ，３４ｃの間隔（８mm）を各パルスＰ１〜
Ｐ７の発生間隔時間で割っていくことにより速度を算出
する。ＣＰＵ１５５は、位置カウンタ１５２の検出した
位置及び速度検出器１５８の検出した速度に基づき、モ
ータ駆動用のトランジスタ１６３を制御して選択的に可
動子３０の可動子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通電
することによりリニアモータの制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リニアモータが、病
院、オフィス等の内装用自動ドアエンジンとして好適に
用いられており、現在更に重いドアをも開閉し得るリニ
アモータが求められている。本発明者は、係る要請に答
えるべく、従来の倍の重量である１００ｋｇのドアを開
閉し得るリニアモータを製作した。しかしながら、この
高推力リニアモータは、定速駆動において振動が発生
し、円滑な開閉動を行えないばかりか、比較的大きな
「がた付き音」を生じた。

【０００５】そこでこの原因を突き止めるべくドアの速
度を測定したところ、図１２に示すように一定速度でド
アを駆動しているつもりが周期的に速度が変動している
ことが判明した。さらに、この測定結果を検討したとこ
ろ、この速度変化が８mmピッチで発生していることが分
かった。

【０００６】以上の結果から、本発明者は、上記定速運
転時の振動を以下の理由によるものであることを突き止
めた。図１０に示すように、ホールＩＣ３４Ａ，３４
Ｂ，３４Ｃは永久磁石４８の正弦波状に変化する磁束密
度Ａ１（磁性）を検出して方形波状の出力信号Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３を発生する。ここで、ホールＩＣ３４Ａ，３４
Ｂ，３４Ｃの磁気検出素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、
出力極性を反転するために一定のしきい値θ１を越える
必要がある。このため、磁束の極性がＳ側からＮ側に切
り換わったタイミングｔ１から一定の遅延時間を経て、
しきい値θ１を越えたタイミングｔ２にて出力信号Ｂ１
が立ち上がる。他方、磁束密度Ａ１がしきい値θ１を下
回ったタイミングｔ３にて出力信号Ｂ１が立ち下がり、
その後、タイミングｔ４において磁束の極性がＮ側から
Ｓ側に切り換わっている。即ち、磁束の極性がＳ側から
Ｎ側に切り換わった時点から遅れて出力信号Ｂ１が立ち
上がり、反対に、磁束の極性がＮ側からＳ側に切り換わ
るより早く出力信号Ｂ１が立ち下がっている。

【０００７】ここで、パルス発生器１６４は、図１１に
示すように、各ホールＩＣ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの出
力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３の立ち上がり及び立ち下がりを
捕らえてパルスＰ１〜Ｐ７を発生している。ホールＩＣ
３４Ｃの立ち上がりを捕らえたパルスＰ３と、ホールＩ
Ｃ３４Ａの立ち下がりを捕らえたパルスＰ４との間隔
は、パルスＰ３が遅れ、パルスＰ４が進んでいるため短
くなる。このためパルスＰ３、Ｐ４のタイミングに基づ
き速度を算出すると、算出速度が実速度よりも早くな
る。他方、ホールＩＣ３４Ｃの立ち下がりを捕らえたパ
ルスＰ６と、ホールＩＣ３４Ａの立ち上がりを捕らえた
パルスＰ７との間隔は、パルスＰ６が進み、パルスＰ７
が遅れているため長くなる。このためパルスＰ６、Ｐ７
のタイミングに基づき速度を算出すると算出速度が実速
度よりも遅くなる。即ち、このように誤差のある算出速
度に基づき一定速度となるよう制御を行っているため
に、図１２を参照して前述した速度むらの発生したこと
が判明した。

【０００８】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、可動子
の速度を正確に把握し、精密な速度制御を可能にするリ
ニアモータの速度補正装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１のリニアモータの速度補正装置は、可動子
３０と、固定子レール４０と、可動子３０又は固定子レ
ール４０に配設された磁石列４８の磁性を検出する複数
の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、該磁気検
出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの信号に基づき可動子
３０を固定子レール４０上に駆動する制御回路５０とか
らなり、前記複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３
２ｃが出力する信号の立ち上がり及び立ち下がりのエッ
ジでパルスを発生するパルス発生手段６４と、前記パル
ス信号６４に基づき可動子３０の速度を算出する速度算
出手段５８と、前記複数の磁気検出センサ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃの出力状態から、前記磁気検出センサの検出
感度に起因して発生する、複数の磁気検出センサが出力
する信号の立ち上がり及び立ち下がりの磁石列４８に対
するタイミングのずれを推定して、前記速度算出手段が
算出する速度を補正する補正手段５９と、を有すること
を特徴とする。

【００１０】また、請求項２のリニアモータの速度補正
装置は、請求項１において、前記検出手段５９が、前記
複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力状
態の組み合わせを基に、複数の磁気検出センサ３２ａ，
３２ｂ，３２ｃの出力の立ち上がりＰ３に続く立ち下が
りＰ４を検出し、前記速度補正手段５９が、前記速度算
出手段５８により算出される速度を、該検出手段５９の
該立ち下がりＰ４の検出に基づき、遅くなるように補正
する。

【００１１】更に、請求項３のリニアモータの速度補正
装置は、請求項１において、前記検出手段５９が、前記
複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力状
態の組み合わせを基に、複数の磁気検出センサ３２ａ，
３２ｂ，３２ｃの出力の立ち下がりＰ６に続く立ち上が
りＰ７を検出し、前記速度補正手段５９が、前記速度算
出手段５８により算出される速度を、該検出手段５９の
該立ち上がりＰ７の検出に基づき、早くなるように補正
する。

【００１２】上記の目的を達成するため、請求項４のリ
ニアモータの速度補正装置は、可動子３０と、固定子レ
ール４０と、可動子３０又は固定子レール４０に配設さ
れた磁石列４８の磁性を検出する複数の磁気検出センサ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、該磁気検出センサ３２ａ，
３２ｂ，３２ｃの信号に基づき可動子３０を固定子レー
ル４０上に駆動する出力を送出する制御回路５０とから
なり、前記複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２
ｃからの出力の立ち上がり及び立ち下がりのタイミング
に基づき可動子３０の速度を算出する速度算出手段５８
と、前記複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ
の出力を基に可動子３０の位置を算出する位置算出手段
５２と、前記位置算出手段５２により算出された位置を
基に、複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの
出力の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングがずれる
位置を検出する検出手段５９と、前記速度算出手段５８
により算出される速度を、前記検出手段５９のずれの検
出に基づき補正する速度補正手段５９と、を有すること
を特徴とする。

【００１３】また、請求項５のリニアモータの速度補正
装置は、請求項４において、前記検出手段５９が、前記
位置算出手段５２により算出された位置を基に、複数の
磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の立ち上
がりＰ３に続く立ち下がりＰ４を検出し、前記速度補正
手段５９が、前記速度算出手段５８により算出される速
度を、該検出手段５９の該立ち下がりＰ４の検出に基づ
き、遅くなるように補正する。

【００１４】更に、請求項６のリニアモータの速度補正
装置は、請求項４において、前記検出手段５９が、前記
位置算出手段５２により算出された位置を基に、複数の
磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の立ち下
がりＰ６に続く立ち上がりＰ７を検出し、前記速度補正
手段５９が、前記速度算出手段５８により算出される速
度を、該検出手段５９の該立ち上がりＰ７の検出に基づ
き、早くなるように補正する。

【００１５】また更に、請求項７のリニアモータの速度
補正装置は、請求項１乃至６において、前記磁気検出セ
ンサが３個の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃか
らなる。

【００１６】

【作用】請求項１のリニアモータの速度補正装置では、
速度算出手段５８が、複数の磁気検出センサ３２ａ，３
２ｂ，３２ｃからの出力の立ち上がり及び立ち下がりの
タイミングに基づき速度を検出する。出力を立ち上げ、
立ち下げる際に、磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２
ｃは、一定の磁束密度θ１を越える必要がある。従っ
て、図１０に示すように立ち上がりｔ２は、本来のタイ
ミングｔ１よりも遅れ、他方、立ち下がりｔ３は、本来
のタイミングｔ４よりも進む。このため、立ち上がり及
び立ち下がりのタイミング（信号の周期）に基づき速度
を算出すると、立ち上がり信号に続く立ち下がり信号の
ときは、両信号間の周期が短くなり、反対に立ち下がり
信号に続く立ち上がり信号のときは、両信号間の周期が
長くなり、算出した速度は正しい値にならない。このた
め、検出手段５９が、複数の磁気検出センサ３２ａ，３
２ｂ，３２ｃの出力状態を監視し、複数の磁気検出セン
サ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力から立ち上がり及び立
ち下がりのタイミングがずれる点を検出する。そして、
速度補正手段５９が、速度算出手段５８により算出され
る速度を、前記検出手段５９のずれの検出に基づき補正
する。

【００１７】請求項２のリニアモータの速度補正装置で
は、立ち上がりＰ３に続く立ち下がりＰ４のときは、信
号の周期が短くなり、算出した速度が早くなる。このた
め、検出手段５９が、複数の磁気検出センサ３２ａ，３
２ｂ，３２ｃの出力状態に基づき、立ち上がりＰ３に続
く立ち下がりＰ４を検出し、そして、速度補正手段５９
が、該速度算出手段５８により算出される速度を、遅く
なるように補正する。

【００１８】請求項３のリニアモータの速度補正装置で
は、立ち下がりＰ６に続く立ち上がりＰ７のときは、信
号の周期が長くなり、算出した速度が遅くなる。このた
め、検出手段５９が、複数の磁気検出センサ３２ａ，３
２ｂ，３２ｃの出力状態に基づき、立ち下がりＰ６に続
く立ち上がりＰ７を検出し、そして、速度補正手段５９
が、該速度算出手段５８により算出される速度を、早く
なるように補正する。

【００１９】請求項４のリニアモータの速度補正装置で
は、速度算出手段５８が、複数の磁気検出センサ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃからの出力の立ち上がり及び立ち下
がりのタイミング（信号の周期）に基づき速度を検出す
る。この際に、立ち上がり信号に続く立ち下がり信号の
ときは、両信号間の周期が短くなり、反対に立ち下がり
信号に続く立ち上がり信号のときは、両信号間の周期が
長くなり、算出した速度は正しい値にならない。このた
め、位置算出手段５２が前記複数の磁気検出センサ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃの出力を基に可動子３０の位置を算
出し、検出手段５９が、該算出された位置を基に、複数
の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力の立ち
上がり及び立ち下がりのタイミングがずれる位置を検出
する。そして、速度補正手段５９が、速度算出手段５８
により算出される速度を、前記検出手段５９のずれの検
出に基づき補正する。

【００２０】請求項５のリニアモータの速度補正装置で
は、立ち上がりＰ３に続く立ち下がりＰ４のときは、信
号の周期が短くなり、算出した速度が早くなる。このた
め、検出手段５９が、位置算出手段５２により算出され
た位置を基に、立ち上がりＰ３に続く立ち下がりＰ４を
検出し、そして、速度補正手段５９が、該速度算出手段
５８により算出される速度を、遅くなるように補正す
る。

【００２１】請求項６のリニアモータの速度補正装置で
は、立ち下がりＰ６に続く立ち上がりＰ７のときは、信
号の周期が長くなり、算出した速度が遅くなる。このた
め、検出手段５９が、位置算出手段５２により算出され
た位置を基に、立ち下がりＰ６に続く立ち上がりＰ７を
検出し、そして、速度補正手段５９が、該速度算出手段
５８により算出される速度を、早くなるように補正す
る。

【００２２】請求項７のリニアモータの速度補正装置で
は、３個の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを用
いているため、磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ
の出力の組み合わせ、例えば、オン、オン、オンの組み
合わせから、複数の磁気検出センサ３２ａ，３２ｂ，３
２ｃの出力の立ち上がり及び立ち下がりのずれるタイミ
ング又は位置を容易に検出することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について図
を参照して説明する。まず、本発明の第１実施例に係る
ブラシレス直流リニアモータの機械的構成について図２
及び図３を参照して説明する。図２は、第１実施例に係
るブラシレス直流リニアモータ２０を構成するコイルユ
ニット３２及び該コイルユニット３２に一体的に付設さ
れるセンサユニット３４とからなる可動子３０の斜視図
である。コイルユニット３２には、同一形状の３個の可
動子コイル３２ａ、３２ｂ、３２ｃが組み込まれてい
る。また、センサユニット３４には、ホールＩＣの３個
の磁気検出センサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃが組み込まれ
ている。そして、各可動子コイル３２ａ、３２ｂ、３２
ｃへ通電するための給電線と、各磁気検出センサ３４
ａ、３４ｂ、３４ｃの信号線とが、図示しない電力線を
用いて後述する制御回路５０へ接続されている。

【００２４】図３は、上記ブラシレス直流リニアモータ
２０の断面を示している。上記可動子３０は、アウター
レール４２とインナレール４４とから形成される固定子
レール４０の走行部４０’に移動自在に架装されて、コ
イル可動型の三相ブラシレス直流リニアモータ２０を構
成している。アウターレール４２とインナレール４４と
の間には、ヨーク４６を介在させて等長の永久磁石４
８、４８を長手方向に複数配列した磁石体４９が配置さ
れている。この永久磁石４８、４８は、長手方向に隣り
合うもの、及び向かい合うものを逆極性とし、向かい合
う永久磁石４８、４８の間に一様な磁界を形成するよう
になっている。

【００２５】図１は、第１実施例のブラシレス直流リニ
アモータ２０を自動ドアの開閉に用いるための制御回路
５０を示している。ここで、制御回路５０は、図示しな
いＣＰＵとメモリとからなり制御動作を司る主制御部５
５と、複数のトランジスタからなる通電装置６３と、ホ
ールＩＣ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃから入力された出力信
号に基づきパルスを発生するパルス発生装置６４とから
構成されているが、動作説明の便宜上、該主制御部５５
の行う動作を５６〜６１の各ブロックで表している。

【００２６】人体検出センサ５４は、人体等を非接続で
検出する赤外線センサ、或いは、タッチセンサ、マット
スイッチ等から構成され、人体を検出すると制御回路５
０側へ検出信号を送出する。これに応じて主制御部５５
は、可動子３０を駆動するために後述する演算処理を行
い、通電装置６３の各トランジスタＴＲａ、ＴＲｂ，Ｔ
Ｒｃ，ＴＲａ’，ＴＲｂ’，ＴＲｃ’を通電させて、可
動子３０の可動子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃを選択
的に通電し、可動子３０を駆動する。

【００２７】可動子３０の移動に伴い、磁気検出センサ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃが、固定子レール４０側に取り
付けられた永久磁石４８の磁束密度を検出する。この動
作について図１０を参照して説明する。ホールＩＣ３４
Ａは、図１０に示すように永久磁石４８の正弦波状に変
化する磁束密度Ａ１を検出し、しきい値θ１を越える磁
束密度に応答して矩形状の出力信号Ｂ１を出力する。こ
こで、ホールＩＣ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの磁気検出素
子３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、出力極性を反転するため
に一定のしきい値θ１を越える必要がある。このため、
磁束の極性がＳ側からＮ側に切り換わったタイミングｔ
１から一定の遅延時間を経てから、しきい値θ１を越え
たタイミングｔ２にて出力信号Ｂ１を立ち上げる。他
方、磁束密度Ａ１がしきい値θ１を下回ったタイミング
ｔ３にて出力信号Ｂ１を立ち下げ、その後、タイミング
ｔ４において磁束の極性がＮ側からＳ側に切り換わる。
即ち、磁束の極性がＳ側からＮ側に切り換わった時点か
ら遅延して出力信号Ｂ１が立ち上がり、反対に、磁束の
極性がＮ側からＳ側に切り換わるより早く出力信号Ｂ１
が立ち下がる。

【００２８】ここで、図１１は、可動子３０の移動に伴
う各ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ
１、Ｂ２，Ｂ３を示している。図１に示すパルス発生装
置６４には、この出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３が加えら
れ、この波形の立ち上がり及び立ち下がりを捕らえて、
パルスＰ１〜Ｐ７を発生し、速度算出部５８及び位置算
出部５２に加える。

【００２９】このパルスＰ１〜Ｐ７の周期を基に速度算
出部５８が可動子３０の速度を算出する。そして、この
算出された速度に速度補正部５９が補正を加える。この
処理について図４のフローチャートを参照して詳細に説
明する。ここでは、パルスＰ１〜Ｐ２が順次、速度算出
部５８に加えられたときの処理について説明する。先
ず、可動子３０の速度を算出する（Ｓ１０１）。ここで
は、磁気センサの間隔８mmをパルス間時間（パルスＰ１
からパルスＰ２までの時間）で割ることにより速度を求
める。そして、このパルスＰ２に基づき速度が算出され
たタイミングで、パルスＰ２入力前のホールＩＣ３４
Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３が全て
オンかを判断する（Ｓ１０３）。ここでは、ホールＩＣ
３４Ｂの出力信号Ｂ２がオフであるため該ステップ１０
３がＮｏとなり、次に、パルスＰ２入力前のホールＩＣ
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３が
全てオフかを判断する（Ｓ１０５）。ここで、ホールＩ
Ｃ３４Ａの出力信号Ｂ１がオンであるため、該ステップ
１０５がＮｏとなり、ステップ１１１に進み、ステップ
１０１で算出した速度をそのまま補正速度として出力演
算部５７へ出力する。そして、上述したと同様な処理
が、パルスＰ３についても行われる。

【００３０】ここで、パルスＰ４が速度算出部５８に加
えられたときの処理について説明する。図１１に示すよ
うにホールＩＣ３４Ｃの立ち上がりを捕らえたパルスＰ
３と、ホールＩＣ３４Ａの立ち下がりを捕らえたパルス
Ｐ４との間隔は、パルスＰ３が遅れ、パルスＰ４が進ん
でいるため短くなり、上述したように８mmに設定してあ
る磁気センサの距離を、７mm程度として検出することに
なる。即ち、磁気センサの間隔８mmをパルス間時間（Ｐ
３からＰ４）で割る（Ｓ１０１）ことにより求めた算出
速度は、実際の速度より早くなる。そこで、ステップ１
０３で、パルスＰ３入力前のホールＩＣ３４Ａ、３４
Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３が全てオンかを
判断することにより、この立ち上がりを捕らえたパルス
Ｐ３に続く、立ち下がりを捕らえたパルスＰ４を検出す
る。即ち、パルスＰ３、パルスＰ４間で出力信号Ｂ１、
Ｂ２，Ｂ３が全てオンになるため（Ｓ１０３がＹｅ
ｓ）、ステップ１０７へ進み、ステップ１０１で算出し
た速度に、検出した距離７mm／磁気センサの間隔８mmを
掛けることにより補正速度を求める。その後、パルスＰ
５、Ｐ６について、上述したＰ２と同様に処理を進め
る。

【００３１】次に、パルスＰ７が速度算出部５８に加え
られたときの処理について説明する。図１１に示すよう
にホールＩＣ３４Ｃの立ち下がりを捕らえたパルスＰ６
と、ホールＩＣ３４Ａの立ち上がりを捕らえたパルスＰ
７との間隔は、パルスＰ６が進み、パルスＰ７が遅れて
いるため長くなり、そして、上述したように８mmに設定
してある磁気センサの距離を、９mm程度として検出する
ことになる。即ち、磁気センサの間隔８mmをパルス間時
間（Ｐ６からＰ７）で割る（Ｓ１０１）ことにより求め
た算出速度は、実際の速度より遅くなる。そこで、ステ
ップ１０３の判断を経て、ステップ１０５で、パルスＰ
７入力前のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信
号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３が全てオフかを判断することによ
り、立ち下がりを捕らえたパルスＰ６に続く、立ち上が
りを捕らえたパルスＰ７を検出する。即ち、パルスＰ
６、パルスＰ７間で出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３が全てオ
フになるため（Ｓ１０５がＹｅｓ）、ステップ１０９へ
進み、ステップ１０１で算出した速度に、検出した距離
９mm／磁気検センサの間隔８mmを掛けることにより補正
速度を求める。このようにして速度算出部５８及び速度
補正部５９は、速度を正確に算出して出力演算部５７側
へ出力する。

【００３２】他方、位置算出部５２には、上述したよう
にホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号Ｂ１、
Ｂ２，Ｂ３とパルスＰ１〜Ｐ７とが入力される。該位置
算出部５２は、出力信号Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３によりパルス
入力の数をカウントアップ・カウントダウンして行くこ
とにより可動子３０の位置を検出し、主制御部５５及び
目標算出部５６へ出力する。

【００３３】主制御部５５は、ドアを動作させる目標位
置を出力する。目標速度演算部５６は、主制御部５５か
ら出力された目標位置と、位置算出部５２からの現在位
置との差、及び、速度設定部５３から設定速度とによ
り、動作すべき目標速度を算出する。出力演算部５７
は、目標速度演算部５６からの目標速度と、速度算出部
５８及び速度補正部５９で算出された実速度との差よ
り、可動子３０の出力（推力）及び、その出力の方向を
演算する。ＰＷＭ変換部６０は、出力演算部５７により
演算された出力値をＰＷＭ値（パルス幅変調値）に変換
する。トランジスタ設定装置６１は、出力演算部５７に
より示された出力（推力）の方向と、ホールＩＣ３４Ａ
〜３４Ｃからの出力信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３（可動子３０
と永久磁石４８との相対位置）とにより、通電すべき可
動子コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、通電方向とを決
定し、通電装置６３の各駆動トランジスタＴＲａ〜ＴＲ
ｃ’のオン／オフを設定する。そして、通電装置６３
は、トランジスタ設定部６１で示されたオンすべきトラ
ンジスタを、ＰＷＭ変換部６０で示されたＰＷＭ値に従
って駆動することで、出力演算部５７で設定された出力
（推力）となるよう電流を各可動子コイル３２ａ，３２
ｂ，３２ｃに流す。

【００３４】上記制御回路５０により制御されたブラシ
レス直流リニアモータによって、１００Ｋｇのドアを一
定速度（０．２ｍ／ｓ）で駆動した実験結果について図
７に示す。図１２を参照して前述したように、比較的重
量の重いドアを駆動するためにリニアモータの推力を高
めると、「がた付き」が発生したが、この第１実施例で
は、上述したように正確に実速度を算出するため、なめ
らかにドアを駆動することができた。なお、ここには示
さないが、自動ドアの駆動は、駆動開始時に加速し、目
標速度に達したなら定速で送り、停止位置に近づくと減
速した後停止する一連の動作を行う。本実施例のリニア
モータの速度補正装置では、加速時及び減速時にも正確
に実速度を算出できるため、加速時に滑らかに加速でき
ると共に減速時にも滑らかに減速することが可能とな
る。

【００３５】次に本発明の第２実施例に係るリニアモー
タの速度補正装置について図５及び図６を参照して説明
する。なお、この第２実施例に係るリニアモータは、図
２及び図３を参照して前述した第１実施例と同様である
ため、図示及び説明を省略する。図５は、第２実施例の
制御回路５０を示している。ここで、図５中で第１実施
例の制御回路５０と同様な構成の部材については同一の
参照符号を用いると共に説明を省略する。この第２実施
例では、速度補正を行うタイミングを、ホールＩＣ３４
Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの出力信号からではなく、位置算出
部５２からの信号から判断するようにになっている。

【００３６】位置算出部５２には、上記出力信号Ｂ１、
Ｂ２，Ｂ３とパルス発生装置６４からのパルスＰ１〜Ｐ
７とが入力されている。該位置算出部５２は、出力信号
Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３によりパルス入力の数をカウントアッ
プ・カウントダウンして行くことにより可動子３０の位
置を検出し、主制御部５５、目標算出部５６へ出力し、
更に、図１１に示すように、磁気検出センサ３４ａ，３
４ｂ，３４ｃに対する永久磁石４８の位置を位置カウン
ト値１、２、３・・・として速度補正部５９へ出力して
いる。

【００３７】他方、速度算出部５８には、第１実施例と
同様にパルスＰ１〜Ｐ７が入力され、この周期を基に可
動子３０の速度を算出している。そして、この算出され
た速度に速度補正部５９が補正を加えている。この処理
について図６のフローチャートを参照して説明する。こ
こでは、パルスＰ１〜Ｐ２が順次、速度算出部５８に加
えられた処理について説明する。先ず、可動子３０の速
度を算出する（Ｓ２０１）。ここでは、磁気センサの間
隔８mmをパルス間時間（パルスＰ１からパルスＰ２まで
の時間）で割ることにより速度を求める。そして、パル
スＰ２入力前の位置カウント値が６ｎ−３（ここで、ｎ
は１以上の整数）かを判断する（Ｓ２０３）。ここで
は、図１１に示すように位置カウンタ値が“１”である
ため該ステップ２０３がＮｏとなり、次に、位置カウン
タ値が６ｎかを判断するが（Ｓ２０５）、該ステップ２
０５もＮｏとなり、ステップ２１１に進み、ステップ２
０１で算出した速度をそのまま補正速度として出力演算
部５７側へ出力する。上述したと同様な処理が、パルス
Ｐ３についても行われる。

【００３８】ここで、パルスＰ４が速度算出部５８に加
えられたときの処理について説明する。図１１に示すよ
うに出力信号Ｂ３の立ち上がりを捕らえたパルスＰ３
と、出力信号Ｂ１の立ち下がりを捕らえたパルスＰ４と
の間隔は、パルスＰ３が遅れ、パルスＰ４が進んでいる
ため短くなり、８mmに設定してある磁気センサの距離
を、７mm程度として検出することになる。即ち、磁気セ
ンサの間隔８mmをパルス間時間（Ｐ３からＰ４）で割る
（Ｓ２０１）ことにより求めた算出速度は、実際の速度
より早くなる。そこで、ステップ２０３で、パルスＰ３
入力前の位置カウント値が６ｎ−３かを判断することに
より、この立ち上がりを捕らえたパルスＰ３に続く立ち
下がりを捕らえたパルスＰ４かを検出する。即ち、ここ
ではパルスＰ３入力前の位置カウント値“３”が入力さ
れ、６ｎ−３＝３となるため（Ｓ２０３がＹｅｓ）、ス
テップ２０７へ進み、ステップ２０１で算出した速度
に、検出した距離７mm／磁気センサの間隔８mmを掛ける
ことにより補正速度を求める。その後、パルスＰ５、Ｐ
６について、上述したＰ２と同様に処理を進める。

【００３９】次に、パルスＰ７が速度算出部５８に加え
られたときの処理について説明する。図１１に示すよう
に出力信号Ｂ３の立ち下がりを捕らえたパルスＰ６と、
出力信号Ｂ１の立ち上がりを捕らえたパルスＰ７との間
隔は、パルスＰ６が進み、パルスＰ７が遅れているため
長くなり、８mmに設定してある磁気センサの距離を、９
mm程度として検出することになる。即ち、磁気センサの
間隔８mmをパルス間時間（Ｐ６からＰ７）で割る（Ｓ２
０１）ことにより求めた算出速度は、実際の速度より遅
くなる。そこで、ステップ２０３の判断を経て、ステッ
プ２０５で、パルスＰ７入力前の位置カウント値が６ｎ
かを判断することにより、立ち下がりを捕らえたパルス
Ｐ６に続く、立ち上がりを捕らえたパルスＰ７を検出す
る。即ち、ここではパルスＰ７入力前の位置カウント値
“６”が入力されているため、ステップ２０５がＹｅｓ
となりステップ２０９へ進み、ステップ２０１で算出し
た速度に、検出した距離９mm／磁気センサの間隔８mmを
掛けることにより補正速度を求める。

【００４０】このようにして速度算出部５８及び速度補
正部５９は、速度を正確に算出して出力演算部５７側へ
出力する。他方、目標速度演算部５６は、主制御部５５
から出力された目標位置と、位置算出部５２からの現在
位置との差、及び、速度設定部５３から設定速度とによ
り、動作すべき目標速度を算出している。出力演算部５
７は、目標速度演算部５６からの目標速度と、速度算出
部２８及び速度補正部５９で算出された実速度との差よ
り、可動子３０の出力（推力）及びその出力の方向を演
算する。これに基づきＰＷＭ変換部６０及びトランジス
タ設定装置６１が指令値を算出し、これに従い通電装置
６３は、トランジスタを制御して可動子コイル３２ａ，
３２ｂ，３２ｃを励磁し、可動子３０を駆動する。

【００４１】なお、前述した第１、第２実施例では、リ
ニアモータによりドアを駆動する例を挙げたが、本発明
はドアに限らず、物品を略直線状に搬送するもの、例え
ば、工場等で組立部品の搬送に用いられている物品搬送
装置等にも好適に適用できる。また、磁気検出センサと
して３個のセンサを用いる例を挙げたが、本発明は、２
以上のセンサが用いられる場合には好適に適用すること
ができる。また、上述した実施例では、可動子側にコイ
ルが、また固定子側に永久磁石が配置される構成を例に
挙げて説明したが、本発明は、固定子側にコイルが、そ
して、可動子側に永久磁石が配置されるリニアモータの
速度制御にも好適に用いることができる。更に、上述し
た実施例では、図４に示す処理において、ステップ１０
１で予め速度を算出してから必要に応じてステップ１０
７及びステップ１０９で補正を加えたが、各パルスＰ１
〜Ｐ７に対応させてそれぞれ速度算出することにより、
最初から補正された正確な速度を算出することも勿論可
能である。

【００４２】また、上述した実施例では、図１０を参照
してホールＩＣのしきい値θ１は、出力信号Ｂ１を立ち
上げる際も、立ち下げる際も均一の値であるものとして
説明を行ったが、実際にはホール素子にヒステリシス特
性があるため、立ち上げと立ち下げで僅かに異なる。本
発明は、ヒステリシスによる誤差分をも含めて図４で参
照したステップ１０７及び１０９、或いは、図６で参照
したステップ２０７及び２０９で補正を行い、正しい速
度を算出している。

【００４３】

【効果】以上記述したように本発明のリニアモータの速
度補正装置によれば、算出速度が正確でないタイミング
において補正を行うことにより、可動子の速度を正確に
求めることが可能となる。このため、リニアモータの速
度を正しく制御し、重量物をも滑らかに搬送することが
できる。更に、本発明は、リニアモータの制御装置の制
御用プログラムに上述した機能を書き加えることにより
具現化可能であるため、部品コストを増大させることな
く容易に実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る三相ブラシレス直流
リニアモータの制御回路の電気的構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の第１実施例に係る三相ブラシレス直流
リニアモータの可動子を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る三相ブラシレス直流
リニアモータを示す断面図である。

【図４】第１実施例の速度算出及び速度補正処理を示す
フローチャートである。

【図５】本発明の第２実施例に係る三相ブラシレス直流
リニアモータの制御回路の電気的構成を示すブロック図
である。

【図６】第２実施例の速度算出及び速度補正処理を示す
フローチャートである。

【図７】本発明の第１実施例に係る三相ブラシレス直流
リニアモータの速度試験の結果を示すグラフである。

【図８】従来技術に係るリニアモータの構成を示す説明
図である。

【図９】従来技術に係るリニアモータの制御回路の回路
図である。

【図１０】ホールＩＣの出力を示すタイムチャートであ
る。

【図１１】パルス発生装置の波形を示すタイムチャート
である。

【図１２】従来技術に係るリニアモータの速度試験の結
果を示すグラフである。

【符号の説明】

２０ブラシレス直流リニアモータ３０可動子３２ａ可動子コイル３４ａ磁気検出センサ４０固定子レール４８永久磁石５０制御回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可動子と、固定子レールと、可動子又は
固定子レールに配設された磁石列の磁性を検出する複数
の磁気検出センサと、該磁気検出センサの信号に基づき
可動子を固定子レール上に駆動する制御回路とからなる
リニアモータの速度補正装置であって、前記複数の磁気検出センサが出力する信号の立ち上がり
及び立ち下がりのエッジでパルスを発生するパルス発生
手段と、前記パルス信号に基づき可動子の速度を算出する速度算
出手段と、前記複数の磁気検出センサの出力状態から、前記磁気検
出センサの検出感度に起因して発生する、複数の磁気検
出センサが出力する信号の立ち上がり及び立ち下がりの
磁石列に対するタイミングのずれを推定して、前記速度
算出手段が算出する速度を補正する補正手段と、を有す
ることを特徴とするリニアモータの速度補正装置。