動磁式線性馬達控制系統及部件製造方法與流程

2024-03-07 23:36:15

本發明涉及用於對工廠自動化(FA)的輸送裝置的臺車(cart)的驅動等的線性馬達控制系統，並且更具體地涉及動磁式(moving-magnet)線性馬達的控制系統。

背景技術：

一般而言，在用於組裝工業產品的工廠自動化生產線中，用於輸送部件等的輸送系統被使用。作為這種輸送系統，已經提出了動磁式線性馬達系統，其具有設有多個永磁體的動子、沿著該動子的移動路徑布置的線圈以及用於給這些線圈提供電流的電流控制器。

日本專利申請特開No.H05-30784提出了垂直式線性馬達的驅動器控制裝置。根據這種驅動器控制裝置，其具有多個電樞線圈，每個電樞線圈的激勵電流根據動子的位置檢測值而被控制，並且僅當位置檢測值位於預定閾值內時，電樞線圈被通電，從而降低電力消耗。

日本專利申請特開No.2011-50220提出了分散布置的線性馬達。根據這種分散布置的線性馬達，基於相鄰定子之間的距離來控制向線圈提供的電流。

日本專利申請特開No.05-191962提出了動場式線性馬達。根據這種線性馬達，引導開關被用於對定子側的線圈的通電控制，從而僅向特定線圈提供電流。更具體地說，根據動場式線性馬達，通過在動子的永磁體的尖端已經到達電樞線圈時的時間點打開引導開關，電流被提供給線圈。

技術實現要素：

然而，根據在日本專利申請特開No.H05-30784中公開的技術，因為僅根據動子的位置來控制通電的通/斷，因此銅損耗和與銅損耗相關聯的發熱增加。如果這種發熱被傳播到殼體等，則殼體等的變形增加並且難以高精度地控制動子。根據在日本專利申請特開No.2011-50220中公開的技術，因為其與其中僅一個動子根據定子而被控制的系統有關，因此以多個動子不同時進入一個定子的方式進行控制，動子之間的距離無法被設置為比預定值更小的值，並且多個動子無法被高精度地控制。根據在日本專利申請特開No.H05-191962中公開的技術，因為通過切換與每個電樞線圈相連的引導開關來進行對每個電樞線圈的通電控制，因此不論其它動子的位置如何而確定對線圈的通電的切換。因此，如果多個動子存在於它們接收到來自一個電樞線圈的推力的位置處，則難以高精度地控制動子。

本發明是鑑於前述情形而做出的並且本發明的一個方面是提供動磁式線性馬達控制系統，其中即使在多個線圈單元向臺車施加推力的情況下，臺車也可被高精度地控制。

根據本發明的一個方面，動磁式線性馬達控制系統包括：多個線圈單元，具有多個線圈；位置檢測單元，被配置成檢測沿著這多個線圈單元移動的多個臺車的位置；以及控制單元，被配置成基於這多個臺車的位置以及多個線圈單元中的每個線圈單元的阻抗和推力特性來確定提供給多個線圈單元的電流的比例。

根據本發明的實施例，提供給線圈單元的電流的比例是基於多個臺車的位置以及多個線圈單元中的每個線圈單元的阻抗和推力特性來確定的。因此，即使當臺車被多個線圈單元控制時，也可以基於該比例針對每個線圈單元精確地計算用來獲得臺車所必需的推力的電流。因此，即使當多個線圈單元向臺車施加推力時，臺車也可以被高精度地控制。

參考附圖根據對示例性實施例的以下描述，本發明的另外特徵將變得清楚。

附圖說明

圖1是例示出根據本發明的第一實施例的工件加工系統的整體構造的示意圖。

圖2是根據本發明的第一實施例的工件加工系統中的臺車的布局圖。

圖3是根據本發明的第一實施例的線圈單元的示意圖。

圖4是根據本發明的第一實施例的輸送系統控制器的框圖。

圖5是例示出對根據本發明的第一實施例的臺車的控制的流程圖。

圖6A和圖6B是例示出根據本發明的第一實施例的推力常數配置文件(thrust constant profile)的示圖。

圖7A和圖7B是例示出根據本發明的第一實施例的相等推力配置文件和相等損耗配置文件的示圖。

圖8是根據本發明的第二和第五實施例的臺車的布局圖。

圖9是例示出根據本發明的第二實施例的推力常數配置文件的示圖。

圖10是根據本發明的第三實施例的臺車的布局圖。

圖11是例示出根據本發明的第三實施例的推力常數配置文件的示圖。

圖12是根據本發明的第四實施例的臺車的布局圖。

圖13是例示出根據本發明的第五實施例的推力比的時間依賴的變化的示圖。

具體實施方式

現在將根據附圖詳細描述本發明的優選實施例。

[第一實施例]

在下文中將參考附圖來描述作為根據本發明的第一實施例的動磁式線性馬達控制系統的工件加工系統100。圖1是例示出工件加工系統100的整體構造的示意圖。工件加工系統100具有輸送路徑101、輸送系統控制器121、處理裝置131a至131c、RFID讀取器141、處理控制器151和臺車201i至201l，並且工件加工系統100被放置在水平架臺(未示出)上。

臺車201i至201l被放置在輸送路徑101上以便可以沿著將在下文中描述的導軌161移動。輸送系統控制器121具有CPU(中央處理單元)和諸如RAM、ROM等的存儲器(未示出)，並且控制輸送路徑101上的所有臺車201i至201l的運行操作。諸如推力常數配置文件、線圈單元116的阻抗等的信息——即，計算提供給線圈單元116的電流所必需的信息——已被存儲在存儲器中。處理裝置131a至131c執行對放在臺車201上的工件206的加工。處理裝置131a至131c執行各種處理，諸如向工件206塗覆粘合劑、附接和分離構件、照射光束等，從而製造部件。RFID讀取器141被連接到輸送系統控制器121。RFID讀取器141讀取附接於臺車201的RFID標籤207並且將包括臺車ID在內的臺車通過信息傳輸到輸送系統控制器121。基於接收到的信息，輸送系統控制器121標明(specify)已經通過RFID讀取器141的檢測範圍的臺車。

處理控制器151被連接到處理裝置131a至131c和輸送系統控制器121。處理控制器151使處理裝置131a至131c可操作於被輸送系統控制器121移動的臺車201i至201l，從而向分別安裝到臺車201i至201l的工件206順序地執行處理。臺車201i至201l中的每個都具有工件支架205和RFID標籤207。工件支架205是將工件206保持在臺車201i至201l中的每個上的支架。作為用來區分臺車201i至201l中的每個臺車的特有標識符的臺車ID已被登記在RFID標籤207中。臺車201i至201l被沿著輸送路徑101移動。雖然在圖1中示出了四個臺車201i至201l，但是臺車的數目不限於4個。雖然輸送路徑101形成了橢圓形的循環路徑，但是其不限於這種形狀。在圖1中，分別地，臺車201i的輸送方向被定義為X軸，垂直方向被定義為Z軸，並且與X軸和Z軸垂直相交的軸被定義為Y軸。

圖2是根據實施例的工件加工系統100中的臺車201i的布局圖。雖然在圖2中臺車201i將作為示例被描述，但是臺車201j至201l中的每個臺車的構造也類似於臺車201i的構造。臺車201i具有臺車託架(bracket)202、永磁體203、刻度(scale)204、工件支架205和RFID標籤207。永磁體203、刻度204、工件支架205和RFID標籤207被附接到臺車託架202。導向塊(未示出)被固定到臺車託架202。通過將導向塊附接到導軌161，臺車201被支撐以便可以在導軌161的延伸方向上移動。三個永磁體203被布置在臺車託架202上並且每個永磁體203的N極和S極交替地布置。雖然永磁體203在該實施例中由三個永磁體構成，但是永磁體的數目不限於3個。臺車201i的沿著移動方向的位置信息已被記錄在刻度204上。

輸送路徑101具有殼體(未示出)、導軌161、編碼器(位置檢測單元)113a至113e、線圈單元116a至116c以及電流控制器112a至112c。電流控制器112a至112c、編碼器113a至113e、線圈單元116a至116c和導軌161被附接到殼體。電流控制器112a至112c基於臺車的從輸送系統控制器121傳輸的位置信息等來控制提供給線圈單元116a至116c的電流。

編碼器113a至113e被按照如下間隔沿著輸送路徑101附接：即使臺車201i位於輸送路徑101上的任何位置，臺車201i的位置也可以被檢測到。編碼器113a至113e讀取刻度204的圖案(pattern)並且通過傳輸路徑(未示出)將刻度204上的位置——即，刻度位置信息——傳輸到輸送系統控制器121。希望的是，為了檢測臺車201i的位置，編碼器113a至113e和刻度204具有比控制系統所必需的定位精度足夠小的位置解析度。作為示例，為了獲取±5μm的定位精度，具有大約0.5μm的解析度的高精度編碼器113a至113e和刻度204被使用。當電流被提供給線圈單元116a至116c並且在它們與永磁體203之間存在預定位置關係時，線圈單元116a至116c可以生成電磁力。臺車201i通過所生成的電磁力而在輸送路徑101上移動或停止。輸送系統控制器121根據臺車201i的從編碼器113a至113e傳輸的位置信息來控制線圈單元116a至116c的電流。因此，輸送系統控制器121可以移動臺車201i和在恰當位置使臺車201i停止。

圖3是根據實施例的線圈單元116的示意圖。在該實施例中，線圈單元116以如下方式具有六個線圈301：為了使得能夠驅動包括U相、V相和W相的三個相，每個相的每兩個線圈301被串聯。雖然線圈單元116在該實施例中由六個線圈構成，但是其可以由三個線圈或僅一個線圈構成。

電流檢測器302被連接到電流控制器112並且檢測從電流控制器112向每個相的線圈301提供的電流。更具體地說，電流檢測器302具有電阻器302u、302v和302w並且基於電阻器302u、302v和302w中的每個電阻器的電阻值以及每個電阻器兩端的電壓來測量電流。電流控制器112基於輸入到電流控制器112的電流指令值以及電流檢測器302所檢測到的電流的信息來控制提供給線圈單元116的電流。開關303——即，開關303u、303v和303w——被布置在電流控制器112與電流檢測器302之間。電流控制器112分別控制開關303u、303v和303w的通/斷。

圖4是輸送系統控制器121的示意圖。輸送系統控制器121具有臺車組控制器401、臺車控制器403、電流計算單元407、電流組控制單元409、臺車位置計算單元411和推力常數剖析(profiling)單元416。臺車組控制器401和處理控制器151通過傳輸路徑432而被電氣連接。處理控制器151將每個臺車ID的目標位置作為目標位置信息傳輸到臺車組控制器401。臺車組控制器401通過傳輸路徑433而被電氣連接到電流計算單元407。臺車組控制器401、臺車控制器403和電流計算單元407通過傳輸路徑412而被電氣連接到臺車位置計算單元411。臺車組控制器401可以將每個臺車ID的臺車位置傳輸到處理控制器151。臺車組控制器401基於從處理控制器151傳輸的目標位置信息和臺車位置信息將每個臺車201在特定時間的目標位置輸出到臺車控制器403。

臺車控制器403基於從臺車組控制器401輸入的目標位置信息和臺車位置信息來計算控制臺車201所必需的推力。更具體地說，臺車控制器403基於臺車201的位置與其目標位置之間的差異來計算推力。臺車控制器403將推力信息輸出到電流計算單元407。輸送系統控制器121具有與作為控制目標的臺車201的數目一樣多數目的臺車控制器403。一個臺車201被分配給每個臺車控制器403。在圖4中，臺車控制器403i控制臺車201i並且臺車控制器403j控制臺車201j。電流計算單元407基於多個推力信息、臺車位置信息和存儲在推力常數剖析單元416中的推力常數配置文件(推力特性)而產生每個線圈單元116所必需的電流指令值組。電流計算單元407將電流指令值組輸出到電流組控制單元409。假定推力常數配置文件先前已被存儲在推力常數剖析單元416中。

電流組控制單元409基於電流指令值組將電流指令值輸出到每個電流控制器112。從電流組控制單元409輸出的電流指令值是提供給每個線圈單元116的電流值。臺車位置計算單元411基於從編碼器113接收到的刻度位置信息和從RFID讀取器141接收到的臺車通過信息來計算每個臺車201的位置。臺車位置計算單元411通過傳輸路徑412將計算出的位置作為臺車位置信息傳輸到臺車組控制器401、臺車控制器403和電流計算單元407。因為每個臺車ID的位置信息被包括在臺車位置信息中，因此臺車組控制器401和臺車控制器403可掌握每個臺車ID的臺車的位置。

圖5是例示出對根據該實施例的臺車的控制的流程圖。在圖5中示出的流程圖的處理步驟在輸送系統控制器121開始對所有臺車201的控制時被執行。在步驟S501中，臺車組控制器401獲取每個臺車201的臺車位置信息。更具體地說，臺車組控制器401從臺車位置計算單元411接收每個臺車201的臺車位置信息。在步驟S502中，臺車組控制器401計算臺車201的目標位置。更具體地說，臺車組控制器401從處理控制器151接收臺車201的目標位置信息，計算每個臺車201在特定時間的目標位置，並將目標位置信息輸出到臺車控制器403。在步驟S503中，臺車控制器403基於臺車201的目標位置信息和臺車位置信息來計算控制臺車201所必需的推力並且將計算出的推力作為推力信息輸出到電流計算單元407。

在步驟504中，電流計算單元407基於每個臺車201的推力信息和推力常數配置文件以及線圈單元116的阻抗來計算提供給每個線圈單元116的電流。更具體地說，將參考圖6A、圖6B、圖7A和圖7B進行描述。

圖6A和圖6B是例示出根據該實施例的推力常數配置文件的示圖。在圖6A中，推力常數配置文件601示出了如下的圖表：其中臺車的位置x與推力常數η之間的關係被繪製。推力常數表示每單位q軸電流[A]生成的推力的大小[N]。q軸電流指示在馬達的一般矢量控制中使用的對臺車的前進方向有貢獻的電流分量。d軸電流指示與q軸電流垂直相交的電流分量。

推力常數配置文件可以由Ga(x)表示，其中a指代線圈單元116的指數。

如在上面提到，推力常數配置文件可被表達為如下的函數：其中針對線圈單元116的每個指數，臺車201的位置x被設置為變量。

圖6B是示出了推力常數配置文件601a至601c的圖表，其中橫軸指示臺車201的位置x並且多個線圈單元116a至116c相對位置x的推力常數被繪製到縱軸。更具體地說，在圖6B中，分別地，推力常數配置文件601a是線圈單元116a的推力常數配置文件，推力常數配置文件601b是線圈單元116b的推力常數配置文件，並且推力常數配置文件601c是線圈單元116c的推力常數配置文件。假定每個臺車201在+x方向上移動。附接於臺車201的永磁體203對於線圈單元116a至116c中的每個線圈301生成交連磁通。如在圖6B中示出的，相鄰的推力常數配置文件601a和601b部分地重疊並且相鄰的推力常數配置文件601b和601c部分地重疊。

圖6B例示出其中一個臺車201i位於這種重疊間隔中的位置xi的情況。臺車201i接收來自兩個線圈單元116a和116b的推力並且對應於圖2中的臺車201i的位置。基於臺車201i的位置，臺車組控制器401選擇為之提供電流的線圈單元116。例如，在圖6B中，臺車組控制器401選擇線圈單元116a和116b。在圖6B中，當臺車201i位於位置xi時，線圈單元116a和116b的推力常數等於Ga(xi)和Gb(xi)。在這種情況下，現在假定通過電流控制器112a提供給線圈單元116a的q軸電流值等於Ia並且通過電流控制器112b提供給線圈單元116b的q軸電流值等於Ib，則臺車201i所接收到的q軸方向上的推力Fi可以由以下方程(1)表達。

Fi＝Ia·Ga(xi)+Ib·Gb(xi)...(1)

電流計算單元407決定q軸電流值Ia和Ib以使得施加到臺車201i的推力等於Fi。

圖7A和圖7B是用於描述決定q軸電流值Ia和Ib的方法的示圖並且是其中q軸電流值Ia被繪製到橫軸並且q軸電流值Ib被繪製到縱軸的圖表。在圖7A中，相等推力配置文件701-1是通過示意性地繪製使推力Fi變得恆定的q軸電流值Ia和Ib的組合而得到的配置文件。相等損耗配置文件702-1是通過示意性地繪製使由於電流供給產生的能量損耗P變得恆定的相等損耗配置文件而得到的配置文件。

電流計算單元407計算q軸電流值Ia和Ib的組合以使當推力Fi被施加時的能量損耗最小化。就是說，電流計算單元407計算滿足以下方程(2)的q軸電流值Ia和Ib。

通過方程(2)，相等推力配置文件701-1和相等損耗配置文件702-1的接點(contact)703-1可被計算。接點703-1對應於適用於使能量損耗最小化的q軸電流值Ia和Ib。通過向線圈單元116a和116b提供適用於使能量損耗最小化的q軸電流值Ia和Ib，由於銅損耗產生的發熱等的影響可被降低。

(Ia,Ib)＝(a1,b1)...(3)

當方程(2)被滿足時，如方程(3)所示，相等推力配置文件701-1和相等損耗配置文件702-1在接點703-1處相互接觸，換言之，接點703-1的值(a1，b1)可被唯一地確定。

當更簡單地描述時，在除銅損耗之外的損耗作為能量損耗可被充分地忽略並且兩個線圈單元116a和116b的阻抗幾乎等於值R時，能量損耗P可以由以下方程(4)表達。

P＝R·Ia2+R·Ib2...(4)

圖7B例示出由方程(4)示出的幾乎圓形的相等損耗配置文件702-2以及由方程(2)示出的幾乎直線的相等推力配置文件701-2。由方程(4)示出的相等損耗配置文件702-2如圖7B中所示幾乎是圓形的。當兩個線圈單元116a和116b之間的磁通量的交互(諸如幹擾等)足夠小時，相等推力配置文件701-2如圖7B中所示幾乎是直線的。適用於使能量損耗P最小化的q軸電流值Ia和Ib等於相等推力配置文件701-2和相等損耗配置文件702-2的接點703-2的值。

此時，相等推力配置文件701-2和相等損耗配置文件702-2的在接點703-2處的q軸電流值Ia和Ib可以由以下方程(5)表達。

Ia:Ib＝Ga(xi):Gb(xi)...(5)

方程(5)是由幾乎直線示出的相等推力配置文件701-2和由幾乎圓形示出的相等損耗配置文件702-2相互接觸的情況下的條件方程。q軸電流值Ia和Ib的比例等於臺車201i在位置xi處的推力常數Ga(xi)和Gb(xi)的比例。以這種方式，電流計算單元407基於臺車201i的位置xi、線圈單元116a和116b的阻抗以及推力常數配置文件601a和601b來計算被提供給線圈單元116a和116b的q軸電流值Ia和Ib。

在步驟S505中，電流計算單元407基於在步驟S504中計算出的電流值而產生被傳輸到每個線圈單元116的電流指令值組並且輸出到電流組控制單元409。在步驟S506中，電流組控制單元409將電流值作為電流指令信號輸出到每個電流控制器112。每個電流控制器112基於電流指令信號的電流值向對應的線圈單元116提供電流。例如，電流控制器112a向線圈單元116a提供電流Ia並且電流控制器112b向線圈單元116b提供電流Ib。

如在上面提到，在該實施例中，提供給線圈單元116的電流的比例是基於臺車的位置x、每個線圈單元116的阻抗以及推力常數配置文件601a和601b來確定的。結果，即使在一個臺車201被多個線圈單元116控制的情況下，使得到與臺車201的位置相對應的推力的電流被提供給線圈單元116，臺車201可以被高精度地控制。適用於使線圈單元116的能量損耗最小化的電流Ia和Ib基於臺車的位置x、多個線圈單元116的阻抗R、推力常數配置文件601a和601b以及電流的比例而被提供給線圈單元116a和116b。因此，即使在一個臺車201接收到來自多個線圈單元116的電磁力的情況下，也可以在使線圈單元116的能量損耗最小化的同時向多個線圈單元116提供電流。因此，可以在抑制由於銅損耗產生的發熱等的影響的同時高精度地控制臺車201。

[第二實施例]

將在下文中描述根據本發明的第二實施例的動磁式線性馬達控制系統。第二實施例與第一實施例的不同點在於多個臺車被控制，並且其它構造是共同的。因此，共同部分的描述被省略。

圖8是根據該實施例的工件加工系統100中的臺車的布局圖。如在圖8中示出的，臺車201i和201j按照一間隔位於線圈單元116a至116c之間。臺車201i(第一臺車)位於其可接收到來自線圈單元116a(第二線圈單元)和線圈單元116b(第一線圈單元)的推力的位置。臺車201j(第二臺車)位於其可接收到來自線圈單元116b(第一線圈單元)和線圈單元116c(第三線圈單元)的推力的位置。

在處理裝置131分別對臺車201i和201j上的工件206執行預定處理操作的情況下，臺車201i和201j有必要已被分別精確地停止在預定位置處。由於從周圍環境接收到的擾動產生的力和處理操作時的力被施加到臺車201i和201j。因為，為了將臺車201i和201j保持在預定位置，有必要向臺車201i和201j中的每個臺車施加預定推力。然而，因為施加到臺車201i和201j中的每個臺車的推力的大小依賴於時間變化並且在臺車201i和201j中的每個臺車中是不同的，因此高精度地控制臺車201i和201j是不容易的。在下文中將描述用於補償推力變化的臺車控制。

圖9是例示出根據實施例的推力常數配置文件的示圖。更具體地說，示出了臺車201i和201j的位置和線圈單元116a至116c的推力常數配置文件601a至601c。在該實施例中，電流控制器112b關斷開關303以使得電流不在線圈單元116b中流動，從而電氣地關斷線圈單元116b。當電流控制器112b將開關303設置為接通狀態時，一個臺車——例如臺車201i——被移動並且進入線圈單元116b，以使得電流流入線圈單元116b。這是因為通過臺車201i的永磁體203的磁力而在線圈單元116b的線圈中生成了電流，使得線圈單元116b起發電機的作用。當開關303處於接通狀態時，電磁力通過在線圈單元116b中流動的電流而被生成並且推力被施加到另一臺車201j。因此，臺車201i和201j通過線圈單元116b相互施加力。這種現象變成使對臺車201i和201j的移動控制不穩定的因素。在該實施例中，通過將線圈單元116b的開關303——即，開關303u、303v和303w——設置為關斷狀態，防止了生成意外的推力。

提供給線圈單元116a和116c的q軸電流值Ia和Ic被獲取如下。現在分別假定臺車201i和201j所必需的推力等於Fi和Fj並且線圈單元116a在臺車201i位於位置xi處的情況下的推力常數等於Gai。還假定線圈單元116c在臺車201j位於位置xj處的情況下的推力常數等於Gcj。在這種情況下，電流計算單元407計算q軸電流值Ia和Ic以滿足以下方程(6)和(7)。

Fi＝Gai·Ia...(6)

Fj＝Gcj·Ic...(7)

電流不被提供給線圈單元116b並且電流計算單元407基於推力Fi和位置xi處的推力常數Gai來計算q軸電流值Ia。類似地，電流計算單元407基於位置xj處的推力常數Gcj來計算q軸電流值Ic。推力Fi和Fj被從臺車控制器403輸出。臺車控制器403通過傳輸路徑433向電流計算單元407輸出這種指令信號——沒有電流被提供給線圈單元116b。

如在上面提到的，在該實施例中，臺車控制器403關斷開關303，切斷到線圈單元116的電流，並且控制臺車201i和201j。因此，因為線圈單元116b不向多個臺車201i和201j施加推力，因此臺車201的移動控制可以被穩定並且臺車201i和201j中的每個臺車可以被高精度地控制。

[第三實施例]

將在下文中描述根據本發明的第三實施例的動磁式線性馬達控制系統。第三實施例與第一實施例的不同點在於多個臺車被控制，並且其它構造是共同的。因此，共同部分的描述被省略。

圖10是根據該實施例的工件加工系統100中的臺車的布局圖。如在圖10中示出的，臺車201i(第一臺車)位於其可接收到來自線圈單元116a(第二線圈單元)和線圈單元116b(第一線圈單元)的推力的位置。臺車201j(第二臺車)位於其可接收到僅來自線圈單元116b(第一線圈單元)的推力的位置。圖10中示出的臺車201i和201j之間的間隔比在第二實施例中描述的圖8中的臺車201i和201j之間的間隔窄。將參考圖11進行詳細描述。圖11是例示出推力常數配置文件的示圖並且分別示出了臺車201i和201j的位置以及線圈單元116a至116c的推力常數配置文件601a至601c。在該實施例中，基於臺車201i和201j的位置，臺車組控制器401選擇向其提供電流的線圈單元116a和116b。電流控制器112c可關斷開關303以使得沒有電流在線圈單元116c(第三線圈單元)中流動並且可電氣地關斷線圈單元116c。

現在假定臺車201i和201j所必需的推力等於Fi和Fj。還假定臺車201i位於位置xi處的情況下的線圈單元116a的推力常數等於Gai，線圈單元116b的推力常數等於Gbi，並且線圈單元116b在臺車201j位於位置xj處的情況下的推力常數等於Gbj。在這種情況下，電流計算單元407計算q軸電流值Ia和Ib以滿足以下方程(8)和(9)。

Fi＝Gai·Ia+Gbi·Ib...(8)

Fj＝Gbj·Ib...(9)

電流計算單元407基於推力常數Gbj和推力Fj來計算q軸電流值Ib。電流計算單元407還基於推力Fi、推力常數Gai和Gbi以及q軸電流值Ib來計算被提供給線圈單元116a的q軸電流值Ia。計算出的q軸電流值Ib是這種大小的電流值，其使得臺車201j的操作可以被控制。計算出的q軸電流值Ia和Ib是這種大小的電流值，其使得臺車201i的操作可以被控制。在對臺車201i的控制中，線圈單元116a和116b在位置xi處的推力常數的比例等於(Gai：Gbi)並且臺車201i通過合成線圈單元116a和116b的推力而得到的合成推力驅動。在對臺車201j的控制中，線圈單元116b在位置xj處的推力常數等於Gbj並且臺車201j僅通過線圈單元116b的推力驅動。電流組控制單元409分別向線圈單元116a和116b提供計算出的q軸電流值Ia和Ib。因此，臺車201i和201j的移動可以被高精度地控制。

如在上面提到的，在該實施例中，關於線圈單元116b，q軸電流值Ib是基於臺車201j的位置xj和線圈單元116b的推力常數配置文件601b來計算的。關於線圈單元116a，q軸電流值Ia是基於臺車201i的位置xi、q軸電流值Ib以及線圈單元116a和116b的推力常數配置文件601a和601b來計算的。就是說，臺車201i從線圈單元116a並且從線圈單元116b獲取推力。臺車201i的總推力是從線圈單元116a接收到的推力和從線圈單元116b接收到的推力的總和。因為要提供給線圈單元116b的q軸電流值Ib是基於臺車201j的位置xj來計算的，因此基於臺車201i的在位置xi處的推力常數配置文件，臺車201i從線圈單元116b接收到的推力的大小被計算。相應的，要提供給線圈單元116a的q軸電流值Ia使用推力常數配置文件被計算，使得臺車201i從線圈單元116a接收到的推力補償臺車201i從線圈單元116b接收到的推力(該補償是基於對臺車201i從線圈單元116b接收到的推力的考慮而確定的)。

[第四實施例]

將在下文中描述根據本發明的第四實施例的動磁式線性馬達控制系統。第四實施例與第二實施例的不同點在於三個線圈單元被用來控制多個臺車，並且其它構造是共同的。因此，共同部分的描述被省略。

圖12例示出根據該實施例的臺車的布局圖。在圖12中示出的臺車201i和201j的布局類似於在第二實施例中描述的圖8中的臺車201i和201j的布局。臺車201i位於其可接收到來自線圈單元116a和116b的推力的位置處。臺車201j位於其可接收到來自線圈單元116b和116c的推力的位置處。

提供給線圈單元116a至116c的q軸電流值Ia至Ic被計算如下。現在假定臺車201i和201j所必需的推力等於Fi和Fj。還假定臺車201i位於位置xi的情況下的線圈單元116a的推力常數等於Gai並且線圈單元116b的推力常數等於Gbi。還假定臺車201j位於位置xj的情況下的線圈單元116b的推力常數等於Gbj並且線圈單元116c的推力常數等於Gcj。在這種情況下，電流計算單元407計算q軸電流值Ia至Ic以滿足以下方程(10)和(11)。

Fi＝Gai·Ia+Gbi·Ib...(10)

Fj＝Gbj·Ib+Gcj·Ic...(11)

根據方程(10)和(11)得到其中推力Fi和Fj相等的相等推力配置文件。還是在這種情況下，因為q軸電流值Ia至Ic可以通過使能量損耗P最小化而被唯一地確定，因此電流計算單元407計算滿足以下方程(12)的q軸電流值Ia至Ic的組合。

以類似於第一實施例的方式，除銅損耗之外的能量損耗作為能量損耗可被充分地忽略並且當三個線圈單元116a至116c的阻抗R等於大體相同值時，適用於提供相等損耗配置文件的能量損耗P通過以下方程(13)來計算。

P＝R·Ia2+R·Ib2+R·Ic2...(13)

現在分別假定當臺車201i位於位置xi時的推力常數等於Ga(xi)和Gb(xi)並且當臺車201j位於位置xj時的推力常數等於Gb(xj)和Gc(xj)。在這種情況下，相等推力配置文件和相等損耗配置文件中的q軸電流值Ia至Ic可以由以下方程(14)和(15)表達。

Ia:Ib＝Ga(xi):Gb(xi)...(14)

Ib:Ic＝Gb(xj):Gc(xj)...(15)

方程(14)和(15)是在方程(10)和(11)中的由幾乎直線表達的兩個相等推力配置文件相交處的交點與由方程(13)的球體表達的相等損耗配置文件接觸的情況下的條件方程。q軸電流值Ia和Ib的比例等於臺車201i的位置xi處的推力常數Ga(xi)和Gb(xi)的比例。q軸電流值Ib和Ic的比例等於臺車201j的位置xj處的推力常數Gb(xj)和Gc(xj)的比例。

如在上面提到的，在該實施例中，q軸電流值Ia至Ic基於臺車201的位置xi和xj、線圈單元116a至116c的阻抗R以及電流的比例而被提供給線圈單元116a至116c。提供給線圈單元116a至116c的q軸電流值Ia至Ic是使線圈單元116a至116c的能量損耗最小化的電流值。因此，即使在臺車201i接收到來自線圈單元116a和116b的電流供給並且臺車201j接收到來自線圈單元116b和116c的電流供給的情況下，可以降低由於銅損耗等產生的能量損耗並且可以在抑制來自線圈的發熱的同時進行高精度控制。

[第五實施例]

將在下文中描述根據本發明的第五實施例的動磁式線性馬達控制系統。第五實施例與第二實施例的不同點在於提供給線圈單元116的電流的比例根據臺車201的位置隨著時間的推移而變化，並且其它構造是共同的。因此，共同部分的描述被省略。

將針對如在圖8和圖9中示出的當兩個臺車201i和201j以一間隔位於線圈單元116a和116c之間並且臺車201j已停止在位置xj處時臺車201i在+x方向上運行並且停止在位置xi處的情況來描述該實施例。圖13是例示出推力比例的時間依賴的變化的示圖。在圖13中，假定在圖8中示出的臺車201j從線圈單元116c接收到的推力的大小的比例等於推力比例1301並且臺車201j從線圈單元116b接收到的推力的大小的比例等於推力比例1302。在圖13中，假定在圖8中示出的臺車201i從線圈單元116a接收到的推力的大小的比例等於推力比例1303。

假定當臺車201j已經停止在位置xj處時的時間等於時間t0並且當臺車201i已經在+x方向上運行並且線圈單元116a已經開始生成推力時的時間等於時間t1。

因為臺車組控制器401管理工件加工系統100中的所有臺車201的運行情形，因此當臺車201i到達在線圈單元116a和116b之間發生交互的區域時的時間可以被計算。在圖11中，在線圈單元116a和116b之間發生交互的區域是推力常數配置文件601a和601b部分地重疊的區域。臺車組控制器401計算當臺車201i到達其可以接收到來自線圈單元116b的推力的位置xk(假定位置)時的時間，即，當臺車201i到達在線圈單元116a和116b之間發生交互的區域時的時間。例如，假定臺車組控制器401計算出當運行的臺車201i已經到達位置xk時的時間t4。在這種情況下，臺車組控制器401在時間t4之前的時間t3處將提供給線圈單元116b的電流設置為0。臺車組控制器401計算與時間依賴的變化相關聯地改變電流的推力並且通過傳輸路徑433將該推力輸出到電流計算單元407。電流控制器112b基於從電流計算單元407輸出的電流值而向線圈單元116b提供電流。由線圈單元116b施加到臺車201j的推力在時間t2處逐漸減小。由線圈單元116b施加到臺車201i的推力在時間t3處等於0。

將在下文中描述與時間推移相關聯的推力變化如上所述被減小的原因。現在假定在臺車201i到達位置xk的情況下，提供給線圈單元116b的電流被突然停止。在這種情況下，因為施加到臺車201j的推力也突然改變，因此臺車201j接收到擾動並且臺車201j的停止位置大幅波動。在該實施例中，通過與時間推移相關聯地逐漸改變提供給線圈單元116b的電流，從線圈單元116b施加到臺車201j的推力也逐漸減小，使得對臺車201j起作用的擾動可以被抑制。

如在上面提到的，在該實施例中，在臺車201i到達其接收到來自線圈單元116b的推力的位置時的時間之前，提供給線圈單元116b的電流根據時間的推移而連續變化。因此，因為施加到臺車201j的推力的比例根據時間的推移而連續變化，因此臺車201j可以被穩定地保持在停止位置xj處。

其它實施例

本發明不限於前述實施例，而是各種修改在不脫離本發明的精神的範圍的情況下是可能的。例如，與不向臺車201施加推力的線圈單元116相對應的電流控制器112可以關斷開關303並且電氣地關斷不向臺車201施加推力的線圈單元116。

雖然已經針對線圈單元116b被電氣地關斷的情況描述了第二實施例，但是線圈單元116a可被電氣地關斷並且臺車201i和201j可被線圈單元116b和116c控制。在這種情況下，臺車201i僅被線圈單元116b驅動並且臺車201j被通過合成線圈單元116b和116c的推力而得到的合成推力驅動。

本發明的一個或多個實施例也可以由讀出並執行在存儲介質(其也可被更完整地稱作『非瞬時計算機可讀存儲介質』)上記錄的計算機可執行指令(例如，一個或多個程序)以執行上述實施例中的一個或多個實施例的功能和/或包括用於執行上述實施例中的一個或多個實施例的功能的一個或多個電路(例如，專用集成電路(ASIC))的系統或裝置的計算機來實現，以及通過由系統或裝置的計算機例如通過讀出並執行來自存儲介質的計算機可執行指令以執行上述實施例中的一個或多個實施例的功能並且/或者控制一個或多個電路以執行上述實施例中的一個或多個實施例的功能來執行的方法來實現。計算機可以包括一個或多個處理器(例如，中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU))並且可以包括用來讀出並執行計算機可執行指令的單獨計算機或單獨處理器的網絡。計算機可執行指令可以例如從網絡或者存儲介質被提供給計算機。存儲介質可以包括例如硬碟、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、分布式計算系統的存儲裝置、光碟(諸如緊湊盤(CD)、數字多用途盤(DVD)或者藍光碟(BD)TM)、快閃記憶體裝置、存儲卡等中的一個或多個。

其它實施例

本發明的實施例還可以通過如下的方法來實現，即，通過網絡或者各種存儲介質將執行上述實施例的功能的軟體(程序)提供給系統或裝置，該系統或裝置的計算機或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出並執行程序的方法。

雖然已經參考示例性實施例描述了本發明，但是將會明白，本發明不限於所公開的示例性實施例。以下權利要求的範圍應被賦予最寬廣的解釋以包含所有這種修改以及等同的結構和功能。