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JPH082187B2 - リニアモ−タ用サ−ボ増幅器 - Google Patents
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JPH082187B2 - リニアモ−タ用サ−ボ増幅器 - Google Patents

リニアモ−タ用サ−ボ増幅器

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Publication number
JPH082187B2
JPH082187B2 JP59280389A JP28038984A JPH082187B2 JP H082187 B2 JPH082187 B2 JP H082187B2 JP 59280389 A JP59280389 A JP 59280389A JP 28038984 A JP28038984 A JP 28038984A JP H082187 B2 JPH082187 B2 JP H082187B2
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JP
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linear motor
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deviation
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義文 原
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/002Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; for control of magnetic suspension or levitation for vehicles for propulsion purposes
    • B60L15/005Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; for control of magnetic suspension or levitation for vehicles for propulsion purposes for control of propulsion for vehicles propelled by linear motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は保護回路を内蔵したりリニアモータのサーボ
増幅器に関する。
従来の技術 第4図aはリニアモータの外観図の1例で、1がリニ
アモータ、2はリニアモータの可動部で上下方向に動
く。3は可動部2に固着された指示板、4は可動部2に
取付けられた工具、5はリニアモータの電源オフ時に治
具4が下降しないようにするためのバネ、6は上下方向
の位置を検出する位置検出器、7は速度検出器である。
第4図bはリニアモータの概略構成図で、可動部2には
コイルが巻かれ、電流をコイルに流すことにより磁石10
との間に発生する電磁気力でコイルが上下方向に動く、
このようなリニアモータの最大の特長は他のモータに比
べ移動速度が速く、位置決め時間が短かくできることで
あるが、第4図aのようにバネ5をつけた構造ではバネ
の反発力を受け、バネなしに比べ位置決め時間が長くな
る。
一方、リニアモータの可動部がなんらかの故障(たと
えば機械的なこじれや位置検出器の故障など)で目標位
置へ移動が完了しない状態が起こることがある。このと
きサーボ増幅器の電源を切らずに放置しておくとリニア
モータのコイルには過大な電流が流れつづけ、コイルが
焼損する。
第5図は従来のモータの過電流保護回路付のサーボ増
幅器の1例である。第5図において、数値制御装置など
からの目標位置指令12は、デジタルアナログ変換器13で
アナログ電圧に変換され、加算点14で位置検出器7の出
力(現在位置)との差である位置偏差量ΔPとなる。Δ
Pは偏差増幅器15と駆動増幅器17で増幅され、リニアモ
ータ1にΔPに比例した電流が流れて、サーボ系の平衡
がとれるようにリニアモータの可動部を動かす。ところ
が、上記のように、仮に可動部が完全に目標位置まで行
かない状態の時は、前記位置偏差量ΔPがいつまでも零
にならず、リニアモータに過電流が流れ続けるので、オ
ンデイレー型のサーマルリレー18が動作してリニアモー
タの電流を遮断する。サーマルリレー18を電子回路に置
き換えたコイルの焼損保護回路も考案されている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成のサーボ増幅器を使い、上下
方向が可動方向のリニアモータを駆動する場合、過電流
保護回路の動作時には可動部が下降する。下降したリニ
アモータの先端工具4がその下にあるXYテーブルなどの
移動機構部(図示せず)に当たってしまうため誤って移
動機構部が動くと工具4が破損してしまうという事故が
起こる。したがって第4図aのようにバネ5で下降しな
いように支える構造にしなければならなかった。すると
前述のようにバネなしに比べリニアモータの位置決め時
間が長くなる欠点がある。そこで本発明はバネなしのリ
ニアモータ用のコイル焼損保護回路持つサーボ増幅器を
提案するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、可動部が上下方向に移動する構造のリニア
モータと、目標指令位置と現在位置との偏差を増幅する
偏差増幅器と、リニアモータを駆動する電力増幅するた
めの駆動増幅器と、前記偏差増幅器の出力が零ボルトを
中心にあらかじめ設定された電圧以内でオフするウィン
ドコンパレータと、前記ウィンドコンパレータの出力が
オン状態があらかじめ設定された時間Tを超えて続く場
合セットし、ウィンドコンパレータがオフすると前記、
時間Tに比べて短い時間でリセットされるタイマー回路
と、前記タイマーの出力でオン・オフされるリレーと、
リニアモータの可動部を上方向に移動可能な電流指令値
imを与えるバイアス電源とで構成され、前記リレーのb
接点は前記偏差増幅器へ、リレーのa接点は前記バイア
ス電源へ、リレーのコモン接点は前記駆動増幅器の入力
に接続され、前記バイアス電源の電流指令値imは、前記
リニアモータ可動部の重量を支えて落下しない値を下限
とし、かつ前記リニアモータにその電流を流し続けた場
合、発熱と放熱が均衡した状態で焼損しない値と上限と
するものである。
作用 上記の構成において、リニアモータの可動部が目標位
置へ到達しない時は、上記焼損警報がオンして、サーボ
増幅器の駆動増幅器の入力信号が一定の低電圧となり、
リニアモータコイルには可動部を上方向に動かす一定電
流が流れる。この電流値を可動部の重量を支えかつコイ
ルが焼損しないような小さな値に設定しておくと、リニ
アモータの可動部はリニアモータの上限に弱い力で押付
けられたままの状態に保持される。
実 施 例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。第1図の1点鎖線で囲んだ部分が本発明のサー
ボ増幅器のブロック図である。1はリニアモータ、6は
リニアモータに機械的に結合された位置検出器、7は速
度検出器である。数値制御装置などからの目標位置指令
値12はデジタル・アナログ変換器13でアナログ電圧に変
換され、加算点20ではこの目標位置指令と位置検出器の
出力PSとの差則ち位置偏差量ΔPとなる。位置偏差量Δ
Pは偏差増幅器21で増幅され、第2の加算点22で速度検
出器7の出力vSとの差△vとなる。Δvは偏差増幅器23
で増幅されリレー29の接点を介して、第3の加算点24へ
接続される。26は電流検出器でその出力iSも加算点24へ
接続される。今駆動増幅器25の利得が1より十分大(20
倍以上)とすると電流検出器26からの負帰還の働きで、
加算点24の正の入力iaと電流検出器の出力iSとはほぼ等
しい。したがって加算点24の正の入力側の電圧iaと比例
して、電流がリニアモータ1に流れることになる。
27はウインドコンパレータで、偏差増幅器2323の出力
iCが+Vx〜−Vx(V)の時のみオフする。Vxはリニアモ
ータが正常に位置決めした時にパワーアンプ25の不感帯
や機械的な摩擦、ヒステリシスなどが原因で生ずる目標
位置と現在位置との最大の誤差電圧である。したがっ
て、偏差増幅器23の出力は位置決めが完了すると+Vx
−VX(V)の範囲になるが、位置決めが完了しないと前
記範囲外になる。28はタイマー回路でウインドコンパレ
ータ27の出力がオン状態のままで所定の時間T(数秒
間)が経過するとさらにこのタイマー回路28はウインド
コンパレータの出力がわずかの時間(数ミリ秒)でもオ
フすればリセットする。したがって、一旦タイマー回路
28が作動した後、人手によりリニアモータ1の可動部を
動かして目標位置を通過させてやるとタイマー回路がリ
セットされ、サーボ増幅器は元の状態に復帰する。さ
て、30はバイアス電源で、リレー29がオンするとバイア
ス電源30の電圧imが加算点24の正入力に切換る。すると
リニアモータのコイルには、リニアモータの可動部を上
の方向に動かすように電流が流れる。バイアス電源の電
圧iはリニアモータの発熱量(Im 2Rm:Imはリニアモータ
の電源、Rmは抵抗値)とリニアモータの表面等からの放
熱量とが均衡した状態で焼損しない値を上限とする。実
施例ではその温度上昇分は30℃以下にした。また、電圧
iは可動部が重力に従って上方向に移動できる推力を発
生する値を下限とする。よって常時電流が流れていても
コイルは焼損せず、可動部が下降しない状態に保持でき
る。
第2の本発明の一実施例としてのウインドコンパレー
タとタイマー回路を示す。一点鎖線で囲んだ部分がウイ
ンドコンパレータを示す。図においてR1〜R6は抵抗VR1,
VR2は可変抵抗、C1はコンデンサ、D1,D2はダイオード、
Q1はトランジタ、IC1〜IC3は集積回路化されたコンパレ
ータ回路(NS社LM311相当)である。R2とR3は等しい値
の抵抗で、VR1を調整し、IC1の負の入力端子を前述の−
Vs(V)にIC2の正の入力端子に+Vs(V)にする。入
力電圧ic(V)が+Vs〜−Vsの範囲の時、IC1,IC2の出
力は+Vcc(V)になる。この時トランジスタQ1がオン
し、コンデンサC1の電荷はT1=C1R6の時定数で放電さ
れ、IC3の負の入力端子電圧が下がりリレー29がオフに
なる。入力電圧ic(V)が+Vs(V)超過もしくは−Vs
(V)の未満の時はIC1またはIC1の出力がO(V)にな
るのでトランジスタQ1がオフする。するとコンデンサC1
にはT2=C1・(VR2)の時定数で電荷が充電され、IC3
入力端子の電圧が1/2Vcc以上の時リレー29がオンする。
VR2の抵抗値はR6に比べて約1000倍以上である。したが
って、このタイマー回路はリレー29がオンするためには
数秒かかるが、オフするのには数ミリ秒で良い。したが
って通常のリニアモータの位置決め動作時には、リニア
モータの位置決め移動時間は1秒未満であり、その間に
停止時間即ち前記icが+Vx〜−Vx(V)の範囲にある時
間が1/100秒以上確保されるので、リレー29はオフのま
まである。なお、ダイオードD1はサーボ増幅器の電源オ
フ時のコンデンサC1の電荷放電用として、D2はレベルシ
フト用として使用している。またリレー29は、動作時間
が短かい方が良いので、リードリレーか半導体アナログ
スイッチを使用する。
第3図は本発明の第2の実施例で、速度検出器を使用
しない場合のブロック図を示す。第1の実施例と同様の
原理でリニアモータのコイルの焼損を防止できる。
発明の効果 以上のようにサーボ増幅器の駆動増幅器と偏差増幅器
のリレー回路を入れ、偏差増幅器の出力をウインドコン
パレータで監視し、ウインドコンパレータの出力が設定
時間以上オンすることをタイマー回路で検知し、タイマ
ー回路の出力で焼損警報信号として上記リレーをオンさ
せ、リレーがオンの時、バイアス電源の出力を駆動増幅
器の入力に切換えるように構成することにより、リニア
モータの位置決めが設定時間以上完了しない時のリニア
モータコイルの焼損を防止するとともに、移動方向が上
下方向のリニアモータの可動部の下降防止用バネをなく
して、位置決めに要する時間を短くできる。また、外部
からのリセット信号によらず、偏差量の所定値以下にな
るとウィンドコンパレータでこれを検知して短時間リセ
ットするため、上記のような場合、障害物を取り除き、
人手でリニアモータの可動部を動かして目標位置に持っ
ていくと正常に復帰できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例におけるリニアモータ用
サーボ増幅器のブロック図、第2図は第1図のウインド
コンパレータとタイマー回路の具体回路図、第3図は本
発明の第2の実施例におけるリニアモータ用サーボ増幅
器のブロック図、第4図aはリニアモータの斜視図、第
4図bは同断面図、第5図は従来のリニアモータのサー
ボ増幅器のブロック図である。 1……リニアモータ、6……位置検出器、7……速度検
出器、13……デジタル・アナログ変換器、20,22,24……
加算点、21,23……偏差増幅器、25……駆動増幅器、26
……電流検出器、27……ウインドコンパレータ、28……
タイマー回路、29……リレー回路、30……バイアス電
源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可動部が上下方向に移動する構造のリニア
    モータと、目標指令位置と現在位置との偏差を増幅する
    偏差増幅器と、リニアモータを駆動する電力増幅するた
    めの駆動増幅器と、前記偏差増幅器の出力が零ボルトを
    中心にあらかじめ設定された電圧以内でオフするフィン
    ドコンパレータと、前記フィンドコンパレータの出力の
    状態があらかじめ設定された時間Tを超えて続く場合セ
    ットし、ウィンドコンパレータがオフすると前記、時間
    Tに比べて短い時間でリセットされるタイマー回路と、
    前記タイマーの出力でオン・オフされるリレーと、リニ
    アモータの可動部を上方向に移動可能な電流指令値im
    与えるバイアス電源とで構成され、前記リレーのb接点
    は前記偏差増幅器へ、リレーのa接点は前記バイアス電
    源へ、リレーのコモン接点は前記駆動増幅器の入力に接
    続され、前記バイアス電源の電流指令値imは、前記リニ
    アモータ可動部の重量を支えて落下しない値を下限と
    し、かつ前記リニアモータにその電流を流し続けた場
    合、発熱と放熱が均衡した状態で焼損しない値を上限と
    することを特徴とするリニアモータ用サーボ増幅器。
JP59280389A 1984-12-28 1984-12-28 リニアモ−タ用サ−ボ増幅器 Expired - Lifetime JPH082187B2 (ja)

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