[发明专利]直线电动机的控制方法及直线电动机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线电动机的控制方法及控制装置，其使滑块沿着与线性标度尺平行配置的基芯移动，利用上述线性标度尺检测上述滑块的位置，并基于检测位置对使滑块移动的电动机进行换流控制，从而进行定位控制。

背景技术

图4是表示相关技术的直线电动机的构成例的功能框图。参照标号1是上级装置，其发出按脉冲数供给的位置指令信号SX。模块2是位置控制部，参照标号3是位置控制驱动器，参照标号4是滑块，参照标号5是光学式线性标度尺。

在位置控制部2中，参照标号21是累加计数器，其对由上级装置1按脉冲数供给的位置指令信号SX进行累加，并变换为数字式位置指令信号Pi。参照标号22是周期检测部，用于使后述的位置检测部42的位置检测信号Px输入，而计算其周期。

参照标号23是位置变换部，参照标号24是速度变换部，它们取得来自周期检测部22的周期信号，而分别变换为位置测定信号Pf和速度测定信号Vf。由于专利文献1中详细地公开了其动作原理，因此这里省略其说明。

参照标号25是位置控制部，用于计算位置指令信号Pi与位置测定信号Pf之间的偏差，而输出速度指令信号Vi。参照标号26是速度控制部，其计算速度指令信号Vi与速度测定信号Vf之间的偏差，而输出推力指令F。

在位置控制驱动器3中，参照标号31是相位差检测部，用于检测位置检测信号Px与扫描周期fo的相位差，并输出到换流控制部32。该换流控制部32的输出sinωt及sin(ωt+120°)的信号、和推力指令F，分别由乘法器33和34进行乘法运算后，输出Fsinωt和Fsin(ωt+120°)。

将上述乘法器的输出与电流检测部35、36的检测信号之间的偏差输入到电流控制部37。电流控制部37输出通过使用偏差进行运算而进行脉宽调制(PWM)后的开关信号，对形成逆变器的3相开关电路38进行开关控制，向搭载在滑块4中的3相电动机部41的U相、V相、W相线圈供给控制电流。

电流检测部35检测与U相线圈串联连接的电流检测电阻Ru的电压降，并反馈到电流控制部37。同样地，电流检测部36检测与V相线圈串联连接的电流检测电阻Rv的电压降，并反馈到电流控制部37。对于W相线圈则不进行反馈。

搭载在滑块4上的3相电动机部41是所谓的混合型平面电动机，通过向卷绕在多个铁芯上的线圈供给交流控制电流，而在其与图5所示的基芯6之间产生推力，所述铁芯与由磁性体形成的基芯的槽相对。由于专利文献1中公开了换流控制中对3相平面电动机的PWM电流控制的详细内容，因此这里省略其详细说明。

图5是表示滑块4、线性标度尺5和基芯6的配置关系的平面图。直线状的光学式线性标度尺5具有大于或等于滑块4移动行程的长度，以一定间距(例如2mm)形成刻度(槽)。

由磁性体形成的基芯6靠近线性标度尺5并与其平行配置，形成有与该线性标度尺5的刻度间距相同的槽，与线性标度尺的刻度机械对齐地配置。

通过电动机部41的换流控制而使滑块4沿着该基芯6移动。利用搭载在滑块4上的位置检测部42，使用线性标度尺5检测滑块4的位置，基于检测位置对使滑块移动的电动机部41进行换流控制，从而进行定位控制。

由于定位控制的分辨能力是利用差补处理将1个刻度间距(例如2mm)等间隔地分割(例如1/8000)后的距离(例如0.25μm)，因此，线性标度尺5的刻度间距和基芯6的槽间距设计为通过高精度机械加工而使它们一致。

专利文献1中记载了下述XY载物台，其具有方格台板和滑块部，该滑块部通过位置控制而在该方格台板上表面沿X轴方向和Y轴方向滑动。

专利文献1：日本国专利公开公报，特开2000-65970号。

发明内容

线性标度尺5的刻度间距和基芯6的槽间距设计为通过高精度机械加工而使它们一致，但仍会因制造加工精度的差异而具有由加工误差导致的偏差。在相关技术的直线电动机的定位控制中，由该偏差引起以下问题。

(1)由于在用于大型定位装置的直线电动机中，滑块4的行程变长，与此相应，线性标度尺5和基芯6也变长。在将线性标度尺的刻度位置与基芯的槽位置设置为在某个位置完全对齐的情况下，在将滑块4定位控制于在位置控制循环中通过位置检测获得的线性标度尺上的指令位置的状态下，由加工偏差导致电动机部41的换流角产生偏差，这会成为电动机扭矩减小的主要原因。