(57)【要約】【課題】特別なセンサーを必要とせず、リニアモータのコイルの温度上昇等の影響を受け難いボイスコイル型リニアモータ制御装置及びボイスコイル型リニアモータ制御方法を提供する。【解決手段】本発明のボイスコイル型リニアモータ制御装置（１）は、指令信号を発生する指令信号発生手段（２）を有し、リニアモータ駆動手段（４）は、指令信号に基づいて、リニアモータ（Ｌ）のコイル（Ｌ１）に電圧を印加する。駆動状態信号生成手段（６）は、リニアモータの駆動状態の情報を含む駆動状態信号を生成する。信号抽出手段（８）は、駆動状態信号から、リニアモータのコイルが発生した逆起成分を抽出する。制御信号生成手段（１０）は、この信号抽出手段によって抽出された抽出信号に基づいて、制御信号をリニアモータ駆動手段にフィードバックする。【選択図】      図１
2005033880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータを駆動するための指令信号を発生する指令信号発生手段と、
前記指令信号に基づいて、前記リニアモータのコイルに電圧を印加するリニアモータ駆動手段と、
このリニアモータ駆動手段によって駆動されている前記リニアモータの駆動状態の情報を含む駆動状態信号を生成する駆動状態信号生成手段と、
この駆動状態信号生成手段によって生成された駆動状態信号から、前記リニアモータのコイルが発生した逆起成分を抽出する信号抽出手段と、
この信号抽出手段によって抽出された抽出信号に基づいて、前記リニアモータ駆動手段に制御信号を出力する制御信号生成手段と、を有することを特徴とするボイスコイル型リニアモータ制御装置。
【請求項２】
前記信号抽出手段が、前記駆動状態信号のうちの前記逆起成分以外のオフセット信号成分を保持しておくための信号保持手段と、
前記駆動状態信号と前記信号保持手段に保持された前記オフセット信号成分との差を取ることにより、前記抽出信号を生成するオフセット減算手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のボイスコイル型リニアモータ制御装置。
【請求項３】
前記信号保持手段が、前記リニアモータの可動子が動かない状態において生成された前記駆動状態信号をもとに、前記オフセット信号成分をサンプリングすることを特徴とする請求項２記載のボイスコイル型リニアモータ制御装置。
【請求項４】
前記駆動状態信号生成手段が、ダミー抵抗と、
前記リニアモータのコイルに印加された電圧と、前記リニアモータのコイルに流れた電流と同じ電流が前記ダミー抵抗に流れたときにダミー抵抗の両端子間に発生する電圧との差を取ることによって前記駆動状態信号を生成する電圧減算手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のボイスコイル型リニアモータ制御装置。
【請求項５】
リニアモータのコイルに電圧を印加して、前記リニアモータを駆動する段階と、
前記リニアモータのコイルに印加された電圧と、前記リニアモータのコイルに流れた電流と同じ電流がダミーコイルに流れた際にダミーコイル両端子間に生じる電圧との差を取ることによって、駆動状態信号を生成する段階と、
前記駆動状態信号と所定のオフセット信号との差を取ることによって、前記リニアモータのコイルが発生した逆起成分である抽出信号を生成する段階と、
前記抽出信号に基づいて、リニアモータのコイルに印加する電圧を変化させる段階と、を有することを特徴とするボイスコイル型リニアモータ制御方法。
【請求項６】
前記オフセット信号が、前記リニアモータのコイルが動かない状態において生成された駆動状態信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項５記載のボイスコイル型リニアモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイスコイル型リニアモータの制御装置及びボイスコイル型リニアモータの制御方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、リニアモータの可動子の位置をリニアエンコーダによって検出し、リニアモータの可動子を制御する複合リニアモータ制御装置が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、リニアモータのコイルに発生した逆起電力に基づいてリニアモータの可動子の速度を検出し、リニアモータの可動子を制御するディスク装置におけるラジアル送り制御方式が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９１２７３号公報
【特許文献２】
特開平７−２６２７２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたような、リニアモータの可動子の速度を、別にセンサー等を設けて検出するタイプの制御装置では、制御装置全体が複雑になり、装置のコストも高くなるという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載されたような、リニアモータのコイルに発生した逆起電力等を検出してリニアモータの可動子の速度を求めるタイプの制御装置では、特別な速度センサーを必要としないという点で有利である。しかしながら、このタイプの制御装置では、リニアモータのコイルの温度上昇による電気抵抗値の変化や、逆起電力の検出回路の温度ドリフト等により、正確な制御が難しいという問題がある。
【０００７】
従って、本発明は、特別なセンサーを必要とせず、リニアモータのコイルの温度上昇等の影響を受け難いリニアモータ制御装置及びリニアモータ制御方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のボイスコイル型リニアモータ制御装置は、リニアモータを駆動するための指令信号を発生する指令信号発生手段と、指令信号に基づいて、リニアモータのコイルに電圧を印加するリニアモータ駆動手段と、このリニアモータ駆動手段によって駆動されているリニアモータの駆動状態の情報を含む駆動状態信号を生成する駆動状態信号生成手段と、この駆動状態信号生成手段によって生成された駆動状態信号から、リニアモータのコイルが発生した逆起成分を抽出する信号抽出手段と、この信号抽出手段によって抽出された抽出信号に基づいて、リニアモータ駆動手段に制御信号を出力する制御信号生成手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された本発明においては、指令信号発生手段が発生した指令信号に従って、リニアモータ駆動手段が制御すべきリニアモータのコイルに電圧を印加する。駆動状態信号生成手段は、リニアモータの駆動状態の情報を含む駆動状態信号を生成する。信号抽出手段は、駆動状態信号からリニアモータのコイルが発生した逆起電圧、逆起電流、逆起電力等の逆起成分を抽出する。制御信号生成手段は、抽出された逆起成分に基づいて制御信号を生成し、この信号をリニアモータ駆動手段にフィードバックする。
【００１０】
このように構成された本発明によれば、ボイスコイル型リニアモータの駆動状態を特別なセンサーを用いることなく検出し、制御することができる。また、本発明によれば、信号抽出手段によりリニアモータのコイルが発生した逆起成分を抽出するので、リニアモータの状態を精度良く検出することができる。
【００１１】
また、本発明のボイスコイル型リニアモータ制御装置は、信号抽出手段が、駆動状態信号のうちの逆起成分以外のオフセット信号成分を保持しておくための信号保持手段と、駆動状態信号と信号保持手段に保持されたオフセット信号成分との差を取ることにより、抽出信号を生成するオフセット減算手段と、を有するのが良い。
【００１２】
このように構成された本発明においては、信号抽出手段が信号保持手段及びオフセット減算手段を有する。信号保持手段には、駆動状態信号のうちの逆起成分以外の信号であるオフセット信号成分が予め保持される。実際の制御時においては、オフセット減算手段は、入力された駆動状態信号と信号保持手段に保持されたオフセット信号成分との差を取ることによって、駆動状態信号の中の逆起成分を抽出する。
このように構成された本発明によれば、単純な加算又は減算演算によって駆動状態信号からオフセット信号成分を除去することができる。
【００１３】
さらに、本発明のボイスコイル型リニアモータ制御装置は、信号保持手段が、好ましくは、リニアモータの可動子が動かない状態において生成された駆動状態信号をもとに、オフセット信号成分をサンプリングする。
【００１４】
このように構成された本発明においては、リニアモータの可動子が動かない状態、例えば、リニアモータの可動子が機械的な可動端に達した状態で、オフセット信号成分をサンプリングし、信号保持手段に保持する。リニアモータの可動子が動いていない状態では、リニアモータのコイルに逆起成分が発生していないため、駆動状態信号がオフセット信号成分と等価になる。
このように構成された本発明によれば、オフセット信号成分を容易にサンプリングすることができる。
【００１５】
また、駆動状態信号生成手段が、ダミー抵抗と、リニアモータのコイルに印加された電圧と、リニアモータのコイルに流れた電流と同じ電流がダミー抵抗に流れたときにダミー抵抗の両端子間に発生する電圧との差を取ることによって駆動状態信号を生成する電圧減算手段と、を有するのが良い。
【００１６】
このように構成された本発明において、ダミー抵抗の電気抵抗とリニアモータのコイルの電気抵抗が等しく、コイルに逆起成分が発生していない場合には、理論上、コイルの印加電圧とダミー抵抗における電圧降下は等しくなる。従って、これらの電圧の差は、理論上、コイルに発生した逆起成分と等しくなる。
【００１７】
さらに、本発明のボイスコイル型リニアモータ制御方法は、リニアモータのコイルに電圧を印加して、リニアモータを駆動する段階と、リニアモータのコイルに印加された電圧と、リニアモータのコイルに流れた電流と同じ電流がダミーコイルに流れた際にダミーコイル両端子間に生じる電圧との差を取ることによって、駆動状態信号を生成する段階と、駆動状態信号と所定のオフセット信号との差を取ることによって、リニアモータのコイルが発生した逆起成分である抽出信号を生成する段階と、抽出信号に基づいて、リニアモータのコイルに印加する電圧を変化させる段階と、を有することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明のボイスコイル型リニアモータ制御方法は、オフセット信号が、リニアモータのコイルが動かない状態において生成された駆動状態信号に基づいて設定されるのが良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１はボイスコイル型リニアモータ及び本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置のブロック図である。図２は本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置の概略的な回路図の一例を示す。図３は本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置の作用を表すグラフである。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施形態のボイスコイル型（ＶＣ型）リニアモータ制御装置１は、ボイスコイル型リニアモータＬを駆動する指令信号を発生する指令信号発生手段２と、リニアモータＬのコイルＬ１に電圧を印加するリニアモータ駆動手段４と、リニアモータＬの駆動状態の情報を含む駆動状態信号を生成する駆動状態信号生成手段６と、駆動状態信号からコイルＬ１が発生した逆起成分を抽出する信号抽出手段８と、抽出された逆起成分に基づいて制御信号を出力する制御信号生成手段１０と、を有する。
【００２１】
指令信号発生手段２は、可動子であるコイルＬ１の移動方向及び移動速度をリニアモータＬに指令する矩形波状の信号を出力するように構成されている。指令される移動方向及び速度は、手動により指令信号発生手段２に入力するように構成しても良いし、或いは、コンピュータ等から自動的に入力されるように構成しても良い。また、指令信号発生手段２は、後述するオフセット信号をサンプリングするタイミングを指示するパルス波形を出力するように構成されている。
【００２２】
リニアモータ駆動手段４は、指令信号発生手段２が発生した指令信号と、制御信号生成手段１０が発生した制御信号とを加算した電圧をリニアモータＬのコイルＬ１に印加するように構成されている。リニアモータ駆動手段４は、オペアンプ及び電気抵抗器等によって構成することができる。
【００２３】
駆動状態信号生成手段６は、ダミー抵抗と、電圧減算手段として作用する加算回路と、を有する。本実施形態においては、ダミー抵抗として、リニアモータＬのコイルＬ１と同一仕様のコイルＬ２を使用している。ダミー抵抗としてコイルＬ１と同一仕様のコイルＬ２を使用することは、コイルＬ１とコイルＬ２に同一の電流が流れたとき、ほぼ同一の電圧降下を生じるため有利である。また、外気温の上昇等によりコイルＬ１の電気抵抗値が変化したとき、コイルＬ２もほぼ同一の電気抵抗値の変化を生じる点においても有利である。しかしながら、電気抵抗を有するコイル以外の任意の素子を、ダミー抵抗として使用することもできる。
【００２４】
コイルＬ２は、リニアモータＬのコイルＬ１に流れた電流と同一の電流が流れるように接続されている。電圧減算手段は、コイルＬ１に印加された電圧から、コイルＬ１に流れた電流と同一の電流がコイルＬ２に流れたときにコイルＬ２の両端子間に発生する電圧を減じた駆動状態信号を生成するように構成されている。本実施形態においては、コイルＬ１に印加された電圧と、コイルＬ２に発生した電圧降下の極性を逆にした電圧とを加算回路で加算することによって駆動状態信号を生成している。なお、本明細書において、電圧減算手段とは、結果として上記所定の演算を行うことができる全ての回路を含むものであり、必ずしも減算回路によって構成されていなくても良い。駆動状態信号生成手段６は、コイル、オペアンプ及び電気抵抗器等によって構成することができる。
【００２５】
信号抽出手段８は、信号保持手段とオフセット減算手段とを有する。信号保持手段は、駆動状態信号のうちの逆起電圧等の逆起成分以外のオフセット信号成分を保持するように構成されている。また、オフセット減算手段は、予め信号保持手段に保持されたオフセット信号成分を、駆動状態信号から差し引いて抽出信号を生成するように構成されている。信号保持手段は、リニアモータの可動子が正方向に移動する時の第１オフセット信号成分、及び逆方向移動時の第２オフセット信号成分を保持するために２つ備えられている。同様に、オフセット減算手段も、正方向移動時に駆動状態信号から第１オフセット信号成分を減じ、逆方向移動時に駆動状態信号から第２オフセット信号成分を減じるために２つ備えられている。信号抽出手段８は、オフセット信号成分を保持するコンデンサー、減算演算を行うオペアンプ、電気抵抗器、及び、正逆方向を切り換えるアナログスイッチ等によって構成することができる。なお、本明細書において、オフセット減算手段とは、結果として上記所定の演算を行うことができる全ての回路を含むものであり、必ずしも減算回路によって構成されていなくても良い。
【００２６】
制御信号生成手段１０は、信号抽出手段８によって生成された抽出信号を所定倍率に増幅してリニアモータ駆動手段４に出力するように構成されている。制御信号生成手段１０は、オペアンプ、及び電気抵抗器等によって構成することができる。
【００２７】
次に、図２を参照して、本発明の実施形態によるボイスコイル型リニアモータ制御装置をアナログ回路によって構成した一例を説明する。図２に示すように、指令信号発生手段２の指令信号出力Ａは、電気抵抗器Ｒ１を介してオペアンプＯＰ１のマイナス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ１のマイナス入力端子は、電気抵抗器Ｒ２を介してオペアンプＯＰ１の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１のプラス入力端子は、基準電圧ＲＥＦに接続されている。オペアンプＯＰ１及び電気抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、リニアモータ駆動手段４を構成する。
【００２８】
オペアンプＯＰ１の出力端子は、リニアモータＬのコイルＬ１の一方の端子Ｌ１１に接続されている。コイルＬ１の他方の端子Ｌ１２は、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。また、コイルＬ１の端子Ｌ１２は、コイルＬ２の一方の端子Ｌ２１にも接続され、さらに、コイルＬ２の他方の端子Ｌ２２は、オペアンプＯＰ２の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ２のプラス入力端子は、基準電圧ＲＥＦに接続されている。
【００２９】
コイルＬ１の端子Ｌ１１は、電気抵抗器Ｒ３を介してオペアンプＯＰ３のマイナス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ２の出力端子も、電気抵抗器Ｒ４を介してオペアンプＯＰ３のマイナス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子は、電気抵抗器Ｒ５を介してオペアンプＯＰ３の出力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子は、基準電圧ＲＥＦに接続されている。オペアンプＯＰ２、ＯＰ３、コイルＬ２、電気抵抗器Ｒ３乃至Ｒ５は、駆動状態信号生成手段６を構成する。また、オペアンプＯＰ３、電気抵抗器Ｒ３乃至Ｒ５は、電圧減算手段を構成する。
【００３０】
オペアンプＯＰ３の出力端子は、アナログスイッチＳ１を介してオペアンプＯＰ４のプラス入力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ３の出力端子は、電気抵抗器Ｒ６を介してオペアンプＯＰ４のマイナス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ４のマイナス入力端子は、電気抵抗器Ｒ７を介してオペアンプＯＰ４の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ４のプラス入力端子は、コンデンサＣ１を介して基準電圧ＲＥＦに接続されている。さらに、アナログスイッチＳ１の制御入力端子は、指令信号発生手段２のタイミング指令信号Ｅの出力端子に接続されている。
【００３１】
オペアンプＯＰ３の出力端子は、アナログスイッチＳ２を介してオペアンプＯＰ５のプラス入力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ３の出力端子は、電気抵抗器Ｒ８を介してオペアンプＯＰ５のマイナス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ５のマイナス入力端子は、電気抵抗器Ｒ９を介してオペアンプＯＰ５の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ５のプラス入力端子は、コンデンサＣ２を介して基準電圧ＲＥＦに接続されている。さらに、アナログスイッチＳ２の制御入力端子は、指令信号発生手段２のタイミング指令信号Ｆの出力端子に接続されている。
【００３２】
オペアンプＯＰ４の出力端子は、アナログスイッチＳ３を介してオペアンプＯＰ６のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ６のプラス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１０を介して基準電圧ＲＥＦに接続されている。オペアンプＯＰ６のマイナス入力端子は、オペアンプＯＰ６の出力端子に接続されている。オペアンプＯＰ６の出力端子は、電気抵抗器Ｒ１１を介してオペアンプＯＰ８のプラス入力端子に接続されている。さらに、アナログスイッチＳ３の制御入力端子は、指令信号発生手段２のタイミング指令信号Ｇの出力端子に接続されている。
【００３３】
オペアンプＯＰ５の出力端子は、アナログスイッチＳ４を介してオペアンプＯＰ７のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ７のプラス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１２を介して基準電圧ＲＥＦに接続されている。オペアンプＯＰ７のマイナス入力端子は、オペアンプＯＰ７の出力端子に接続されている。オペアンプＯＰ７の出力端子は、電気抵抗器Ｒ１３を介してオペアンプＯＰ８のプラス入力端子に接続されている。さらに、アナログスイッチＳ４の制御入力端子は、指令信号発生手段２のタイミング指令信号Ｈの出力端子に接続されている。オペアンプＯＰ４乃至ＯＰ７、コンデンサーＣ１、Ｃ２、電気抵抗器Ｒ６乃至Ｒ１０及びＲ１２は、信号抽出手段８を構成する。また、コンデンサーＣ１、Ｃ２は、信号保持手段を構成する。オペアンプＯＰ４、ＯＰ５、電気抵抗器Ｒ６乃至Ｒ９は、オフセット減算手段を構成する。
【００３４】
オペアンプＯＰ８のプラス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１４を介してオペアンプＯＰ８の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ８のマイナス入力端子は、基準電圧ＲＥＦに接続されている。オペアンプＯＰ８の出力端子は、電気抵抗器Ｒ１５を介してオペアンプＯＰ９のプラス入力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ９のプラス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１６を介してオペアンプＯＰ９の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ９のマイナス入力端子は、基準電圧ＲＥＦに接続されている。オペアンプＯＰ９の出力端子は、スイッチＳ５及び電気抵抗器Ｒ１７を介してオペアンプＯＰ１のマイナス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ８、ＯＰ９、電気抵抗器Ｒ１１及びＲ１３乃至Ｒ１６は、制御信号生成手段１０を構成する。
【００３５】
次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施形態の作用を説明する。ここでは、本発明の実施形態によるボイスコイル型リニアモータ制御装置１によってボイスコイル型の直流リニアモータを制御する場合について説明する。なお、図３の各グラフは、スイッチＳ５がＯＦＦである場合の各部の電圧を示し、また、各グラフの縦軸のスケールは同一ではないものとする。また、以下に説明する時刻ｔ６までの作用は、リニアモータ制御の準備として、信号保持手段であるコンデンサＣ１、Ｃ２に第１及び第２オフセット信号成分を夫々保持させる作用である。さらに、時刻ｔ６以降の作用は、信号保持手段に保持された第１及び第２オフセット信号成分を除去した、リニアモータの制御作用である。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、まず、指令信号発生手段２が、時刻ｔ０から矩形波状の指令信号Ａを出力する。指令信号Ａは、オペアンプＯＰ１によって反転されるので、オペアンプＯＰ１の出力端子に接続されたリニアモータのコイルＬ１の端子Ｌ１１は、−Ａ＝Ｂ［Ｖ］の電位になる。一方、コイルＬ１の端子Ｌ１２は、オペアンプＯＰ２の作用により基準電位ＲＥＦに維持されているので、結局、コイルＬ１の両端子間には、図３（ｃ）に示すように、Ｂ［Ｖ］の電圧が印加されることになる。なお、本実施形態においては、基準電位ＲＥＦは０［Ｖ］である。コイルＬ１に電圧が印加されると、コイルＬ１に電流が流れ、リニアモータＬの可動子であるコイルＬ１が移動する。コイルＬ１が磁界の中で動くと、コイルＬ１には、逆起成分である逆起電圧ｅ［Ｖ］が発生する。なお、本明細書において、逆起成分とは、リニアモータの可動子が移動することによってリニアモータのコイルに発生する電圧、電流、電力等を意味するものとする。
【００３７】
一方、オペアンプＯＰ２の入力インピーダンスは非常に高く、オペアンプＯＰ２の入力端子には殆ど電流が流入しないため、コイルＬ１に流れた電流は、すべてコイルＬ２に流入する。ここで、コイルＬ１の内部抵抗をｒ１［Ω］とすると、コイルＬ１を流れる電流ｉ１［Ａ］は、逆起電圧ｅ［Ｖ］を考慮して、
ｉ１＝（Ｂ−ｅ）／ｒ１        （数式１）
と表すことができる。従って、コイルＬ２にも同様の電流が流れるので、コイルＬ２において生じる電圧降下Ｃ［Ｖ］は、コイルＬ２の内部抵抗をｒ２［Ω］とすると、
Ｃ＝ｒ２×ｉ１＝ｒ２×（Ｂ−ｅ）／ｒ１      （数式２）
と表すことができる。
【００３８】
前述のように、コイルＬ１のＬ１２端子及びそれに接続されているコイルＬ２のＬ２１端子の電位は基準電位ＲＥＦに維持されているので、コイルＬ２のＬ２２端子及びそれに接続されているオペアンプＯＰ２の出力端子の電位は、図３（ｃ）に示すように、Ｃ［Ｖ］となる。リニアモータＬの可動子が動き、時刻ｔ１において、可動子が機械的な可動端に達すると、可動子、即ち、コイルＬ１が動かなくなる。コイルＬ１の移動が止まると、逆起電圧ｅが０になるので、図３（ｃ）に示すように、電圧Ｃ［Ｖ］が上昇する。
【００３９】
電圧Ｂ［Ｖ］及び電圧Ｃ［Ｖ］は、オペアンプＯＰ３によって加算され、極性が反転される。ここで、電圧Ｂと電圧Ｃは極性が逆であるため、オペアンプＯＰ３による加算演算で電圧Ｂと電圧Ｃの差である
Ｂ−Ｃ＝Ｂ−（ｒ２／ｒ１）Ｂ＋ｅ（ｒ２／ｒ１）      （数式３）
が計算され、オペアンプＯＰ３の出力端子には、図３（ｄ）に示すような、駆動状態信号である電圧Ｂ−Ｃを反転した信号が現れる。
【００４０】
数式３から明らかな通り、ｒ２／ｒ１＝１である場合には、電圧Ｂ−Ｃの値はｅ［Ｖ］となり、コイルＬ１が動いていない状態ではｅ＝０であるので、（数式３）の値も０となる。上記の通り、コイルＬ１とコイルＬ２は、同一仕様のコイルを使用しているので、理論上はｒ２／ｒ１＝１となるが、実際には各コイルの個体差、温度差等によりｒ２／ｒ１＝１とはならない。また、ｒ２／ｒ１＝１であったとしても、オペアンプＯＰ３等の温度ドリフト等により、逆起電圧ｅが０の場合においてもオペアンプＯＰ３の出力は０にはならない。
【００４１】
時刻ｔ２において、指令信号発生手段２のタイミング指令信号Ｅがハイレベルとなるので、アナログスイッチＳ１が導通し、オペアンプＯＰ３の出力電圧がコンデンサＣ１に印加される。タイミング指令信号Ｅがハイレベルである間、オペアンプＯＰ３の出力電圧がコンデンサＣ１に印加され、コンデンサＣ１には電荷が蓄積される。このため、図３（ｅ）に示すように、タイミング指令信号Ｅがローレベルになり、アナログスイッチＳ１が遮断された後も、コンデンサＣ１の両端子間電圧はオペアンプＯＰ３の出力電圧と等しい第１オフセット信号成分が維持される。
【００４２】
その後、時刻ｔ３において、指令信号発生手段２の指令信号Ａの電圧が反転するので、コイルＬ１に印加される電圧Ｂの極性も反転する。コイルＬ１に印加される電圧が反転すると、コイルＬ１は逆方向に移動を開始する。続いて、時刻ｔ４において、コイルＬ１は逆方向の機械的な可動端に到達して、コイルＬ１の移動は停止する。また、オペアンプＯＰ３からは、コイルＬ１が停止した状態における電圧Ｂと電圧Ｃの差の電圧が出力される。図３（ｋ）に示すように時刻ｔ５において、タイミング指令信号Ｆがハイレベルとなり、アナログスイッチＳ２が導通するので、コンデンサＣ２の両端子間電圧は、オペアンプＯＰ３の出力電圧と等しい第２オフセット信号成分が維持される。
【００４３】
時刻ｔ６において、指令信号発生手段２の指令信号Ａの電圧が再び反転するので、コイルＬ１は正方向に移動を開始する。時刻ｔ６からｔ７の間のコイルＬ１の移動中、オペアンプＯＰ３からは、逆起電圧ｅの成分を含む電圧Ｂと電圧Ｃの差の電圧が出力される。オペアンプＯＰ３の出力電圧はオペアンプＯＰ４のマイナス入力端子に入力される。一方、オペアンプＯＰ４のプラス入力端子は、時刻ｔ２において電荷が蓄積されたコンデンサＣ１により、時刻ｔ１からｔ３の間のオペアンプＯＰ３の出力電圧と等しい電位に維持されている。従って、図３（ｆ）に示すように、オペアンプＯＰ４の出力端子には、時刻ｔ６からｔ７におけるオペアンプＯＰ３の出力電圧と、時刻ｔ１からｔ３の間のオペアンプＯＰ３の出力電圧との差に相当する抽出信号が出力される。
【００４４】
時刻ｔ６からｔ７におけるオペアンプＯＰ３の出力電圧には、コイルＬ１の逆起電圧ｅの成分及びオペアンプＯＰ３のドリフト、コイルＬ１とコイルＬ２の電気抵抗の差等による誤差成分が含まれている。また、時刻ｔ１からｔ３の間のオペアンプＯＰ３の出力電圧には、逆起電圧ｅの成分以外の誤差成分のみが含まれている。従って、減算演算によりそれらの差をとることによって、オペアンプＯＰ４からはコイルＬ１の逆起電圧ｅの成分のみが出力される。
【００４５】
また、図３（ｌ）に示すように、時刻ｔ６からｔ９の間は、指令信号発生手段２のタイミング指令信号ＧがハイレベルであるのでアナログスイッチＳ３が導通する。これにより、オペアンプＯＰ４から出力される逆起電圧ｅはオペアンプＯＰ６に入力され、オペアンプＯＰ６からは図３（ｇ）に示す信号が出力される。
【００４６】
一方、時刻ｔ６からｔ９の間は、図３（ｍ）に示すように、指令信号発生手段２のタイミング指令信号Ｈがローレベルであるので、アナログスイッチＳ４は遮断され、オペアンプＯＰ５の出力信号はオペアンプＯＰ７には入力されない。従って、図３（ｈ）に示すように、時刻ｔ６からｔ９の間は、オペアンプＯＰ７の出力は０である。
【００４７】
オペアンプＯＰ６及びオペアンプＯＰ７の出力信号は、オペアンプＯＰ８によって加算される。従って、オペアンプＯＰ８からは逆起電圧ｅが出力される。オペアンプＯＰ８の出力電圧は、図３（ｉ）に示すように、オペアンプＯＰ９によって所定の倍率で増幅される。
【００４８】
オペアンプＯＰ９の出力信号は、スイッチＳ５が導通している場合には、オペアンプＯＰ１によって指令信号Ａと加算され、リニアモータＬのコイルＬ１に印加される。これにより、コイルＬ１の逆起電圧ｅが、リニアモータＬの可動子の制御にフィードバックされる。
【００４９】
また、時刻ｔ８においては、図３（ｊ）に示すように、タイミング指令信号Ｅが再びハイレベルとなるので、コンデンサーＣ１の端子間電圧は、時刻ｔ８におけるオペアンプＯＰ３の出力電圧に更新される。更新されたコンデンサーＣ１の端子間電圧は、リニアモータＬの可動子を、次に正方向に移動させる際に利用される。
【００５０】
同様に、時刻ｔ９からｔ１０においては、リニアモータＬの可動子は逆方向に移動される。この際、オペアンプＯＰ５によって、オペアンプＯＰ３の出力電圧から、コンデンサーＣ２に保持されている時刻ｔ５におけるオペアンプＯＰ３の出力電圧が差し引かれ、コイルＬ１の逆起電圧ｅのみがフィードバックされる。また、時刻ｔ１１において、コンデンサーＣ２の端子間電圧は、時刻ｔ１１におけるオペアンプＯＰ３の出力電圧に更新され、次回の制御に利用される。
【００５１】
本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置１によれば、コイルＬ１とコイルＬ２の内部抵抗の差異や、オペアンプのドリフトに起因する誤差成分を除去することができるので、リニアモータのコイルの逆起電圧の成分のみを正確にフィードバックすることができる。これは、リニアモータのコイルが発生する逆起電圧が微小な場合に、特に有効である。また、除去する誤差成分の値は、リニアモータを移動させる各回毎に更新されるので、温度変化等に起因して誤差成分の値が時間的に変化する場合においても、正確に逆起電圧ｅの成分を抽出することができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、本実施形態においては、逆起電圧を単純に比例係数倍した電圧をフィードバックしていたが、フィードバックの仕方はリニアモータの性質、負荷状態、制御に要求される精度、応答性等によって適宜変更することができる。例えば、逆起電圧と目標値の偏差、逆起電圧の積分値等をフィードバックして制御することもできる。
【００５３】
さらに、上述した実施形態では、固定された磁界に対してコイルが移動するタイプのボイスコイル型の直流リニアモータを制御する場合について説明したが、本発明は、固定されたコイルに対して磁界を発生する物体が移動するタイプのリニアモータにも適用することができる。
【００５４】
また、上述した実施形態では、ボイスコイル型リニアモータ制御装置の加減演算、誤差成分の保持等をアナログ回路によって実現していたが、これらの機能の一部又は全部をデジタル回路によって実行しても良い。この場合には、制御装置の回路内に適宜Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器を挿入する必要がある。
【００５５】
さらに、上述した実施形態においては、リニアモータの可動子が正方向、逆方向に移動する毎に誤差成分の値を更新しているが、更新は、毎回行わなくても良く、所定回数毎に、又は、制御装置の使用者が所定のスイッチを押したときに更新されるように構成することもできる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、特別なセンサーを必要とせず、リニアモータのコイルの温度上昇等の影響を受け難いボイスコイル型リニアモータ制御装置及びボイスコイル型リニアモータ制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボイスコイル型リニアモータ及び本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置の概略的な回路図の一例を示す。
【図３】本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置の作用を表すグラフである。
【符号の説明】
Ｌ      ボイスコイル型リニアモータ
Ｌ１    ボイスコイル型リニアモータのコイル（可動子）
１      本発明の実施形態のボイスコイル型リニアモータ制御装置
２      指令信号発生手段
４      リニアモータ駆動手段
６      駆動状態信号生成手段
８      信号抽出手段
１０    制御信号生成手段
【図１】
2005033880.tif 000003
【図２】
2005033880.tif 000004
【図３】
2005033880.tif 000005