JP4078879B2

JP4078879B2 - トラバース制御装置

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Publication number: JP4078879B2
Application number: JP2002148944A
Authority: JP
Inventors: 哲司正井; 嘉人梅原
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP2003341935A; CN1459409A; CN1297462C; DE10322533A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラバースモータのロータの運動をトラバースガイドに伝達して、トラバースガイドを往復運動させるためにトラバースモータの正逆回転駆動を制御するトラバース制御装置に関し、特にトラバースターンの高速化を実現するためのトラバース制御装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、糸条をトラバースしながらパッケージに巻き取る巻取装置等に備えられるトラバース装置としては、トラバース制御装置により制御されて正逆回転するトラバースモータにより、トラバースモータのロータの運動をトラバースガイドに伝達して、トラバースガイドを往復運動させる構成のものがある。
このトラバースモータとしては、一般的に、円筒型の永久磁石をロータとして用いたパーマネントマグネット（ＰＭ）型モータが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、トラバース装置においては、トラバース速度の高速化が求められており、高速でのトラバースを行うために、往復運動の端部での反転も高速化する必要がある。
高速で反転するためには、反転時に大きなトルクが必要とされるが、従来のＰＭ型モータのトルクを高めるためには、ロータの磁石を大きくしたり、珪素鋼板等で構成される鉄芯を大きくしたりすることが考えられる。
しかし、ロータ磁石を大型化する等ではロータの慣性が増加し、却って高速反転性を損なってしまうことになってしまう。これにより、トラバースの高速ターンが阻害され、トラバース端部において糸が滞留し、耳高が発生することによるパッケージ巻形状不良を生じさせる。
そこで、本発明では、トラバースの高速反転制御を可能とするべく、低慣性かつ高トルクなトラバースモータを用いたトラバース制御装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いるものである。即ち、請求項１の発明においては、トラバースモータのロータの運動をトラバースガイドに伝達して、トラバースガイドを往復運動させるためにトラバースモータの正逆回転駆動を制御するトラバース制御装置であって、前記モータは、円盤状部材にて構成されたロータと、ロータの両面側に対峙して配置される一対の固定子部分を具備し、一対の固定子部分により磁気回路を形成する固定子部分対にて構成されるステータとを備えてなり、該ステータに対して電流指令値を算出し、励磁を制御するモータドライバと、ロータの現在位置を検出する位置検出手段とを備え、前記モータドライバは、トルク電流制御部を備え、該トルク電流制御部は、前記位置検出手段の検出した現在位置に基づくトルク電流指令信号と、実際のトルク電流と、に基づいてトルク電圧指令信号を出力する。
【０００５】
これにより、高精度な位置制御と共に、ロータの慣性（イナーシャ）が小さく、高トルクを有する、ディスクロータ型のモータに構成されているので、更なるトラバース端部におけるターン速度の高速化を可能にする。
【０００６】
請求項２の発明においては、前記モータドライバは、磁束電流制御部を備え、該磁束電流制御部は、目標電流となる磁束電流指令信号と実際の磁束電流とに基づいて磁束電圧指令信号を出力する。
【０００７】
請求項３の発明においては、前記モータドライバは、前記位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量を有する進角励磁位置を算出し、前記電流指令信号に基づいて、進角付与後の電流指令信号の大きさを決定する進角励磁位置算出部を備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付の図面より説明する。図１は本発明のトラバース制御装置を搭載するトラバース装置の全体構成を示す図、図２はトラバースモータをベクトル制御及び進角制御するためのモータドライバの構成を示すブロック図、図３はトラバースモータを示す側面断面図、図４はトラバースモータのステータ部を示す部分平面図、図５はトラバースモータのロータ部を示す部分平面図、図６はロータディスクを複数設けたトラバースモータを示す側面断面図である。
【０００９】
本発明のトラバース制御装置を搭載するトラバース装置の構成について説明する。
図１に示すように、本発明にかかるトラバース制御装置を搭載したトラバース装置１は、図示しない給糸パッケージから解舒された糸条Ｙをボビン軸方向にトラバースしながら巻取りパッケージ３に巻き返す、巻取装置に用いられている。
巻取りパッケージ３は、ボビン３１に糸条Ｙを巻き取ることで形成され、クレードル３２により回転自在に支持されている。
【００１０】
尚、図１では、巻取りパッケージ３として、巻太りに伴って次第にトラバース幅（巻き幅）を狭くして形成したテーパーエンドパッケージが図示されているが（例えば、巻き始めパッケージ幅をＬａ、巻き終わりのパッケージ幅をＬａより小さなＬｂとしている）、パッケージ形状は、このようなテーパーエンド形状に限定されるものではない。
巻取りパッケージ３の外周面には、巻取用モータにより回転駆動される巻取りローラ２が当接しており、該巻取りローラ２により巻取りパッケージ３を回転駆動している。
【００１１】
トラバース装置１は、ロータが正逆回転可能なトラバースモータ１１と、該トラバースモータ１１（ロータ）により正逆回転切換可能に回転駆動される駆動プーリ１２と、トラバース範囲の両側方に配置される従動プーリ１３・１３と、該駆動プーリ１２及び従動プーリ１３・１３に巻回される駆動ベルト１４と、該駆動ベルト１４に固設され糸条Ｙをガイドするトラバースガイド１５とを備えている。
尚、駆動ベルト１４としては、タイミングベルト等の各種ベルトや金属製ワイヤをはじめ、その他同様の機能を有する可撓性のエンドレス体を使用することができる。
トラバースガイド１５は、駆動プーリ１２（トラバースモータ１１のロータ）の正逆回転に伴って、該正逆回転運動を駆動ベルト１４を介して伝達されることにより、ボビン３１の軸方向における一端側から他端側、又は他端側から一端側へ往復移動し、これにより、巻取りパッケージ３に巻き取られる糸条Ｙをトラバースするように構成している。
【００１２】
また、トラバース装置１はモータ制御部５を備えており、トラバースモータ１１の駆動を制御して、トラバースガイド１５の位置及び駆動速度を制御している。このように、トラバースモータ１１の正逆駆動を制御することにより、糸条Ｙが係合したトラバースガイド１５を所定のトラバース幅で往復動させることができる。
尚、トラバースモータ１１は、複数並設される巻取装置毎に設けられており、各トラバースモータ１１に対してそれぞれ設けられる複数のモータ制御部５と、該モータ制御部５に対してパッケージ形成のためのデータの送信等を行う中央制御部（ホストコンピュータ）６とで、トラバース制御装置が構成されている。
【００１３】
以上の如く構成されるトラバース装置１は、単一の巻取りパッケージ３に対して個別にトラバースモータ１１を設け、マイクロコンピュータを有する前記モータ制御部５により、トラバースガイド１５の位置及び速度を制御するようにしている。
そして、モータ制御部５は、後述する駆動パターン生成部５２及びモータドライバ５１により構成されている。駆動パターン生成部５２は、トラバースモータ１１に対する位置指令に相当するモーションパルスを出力し、モータドライバ５１は、モーションパルス数に応じた回転量となるようにトラバースモータ１１を制御する。
【００１４】
次に、モータ制御部５による、トラバースモータ１１の制御について説明する。
モータ制御部５は、トラバースモータ１１を介してトラバースガイド１５の位置制御を行うものであり、上述したように、トラバースモータ１１に所定の駆動動作を行わせるための指令信号（位置指令）を生成する駆動パターン生成部５２と、生成した指令信号に従ってトラバースモータ１１を駆動するモータドライバ５１とを備えている。
駆動パターン生成部５２及びモータドライバ５１の主な機能は、共通のマイクロコンピュータ（図示略）により実現されている。
【００１５】
このマイクロコンピュータは、モーションコントロール機能及びモータドライバ機能を実行する手段の主構成となる、単一の演算装置（ＣＰＵ）と、トラバースの制御プログラム（モーションプログラム）等を格納するＲＯＭと、演算データ等を一時的に格納するＲＡＭとを備えている。
演算装置は、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、後述するようなトラバースモータ１１の制御（トラバース制御）を行う。
尚、駆動パターン生成部５２とモータドライバ５１とにそれぞれ個別にマイクロコンピュータを設け、各機能を別個のマイクロコンピュータにより実現するようにしてもよい。
また、モータ制御部５には、トラバースモータ１１のロータの軸に取り付けられる回転角度（位置）検出用のモータ回転検出器（ロータリエンコーダ）５３、及び巻取りパッケージ３の回転速度を検出するためのパッケージ回転検出器５４が接続されており、それぞれの検出値がモータ制御部５に入力されている。
【００１６】
モータ制御部５の駆動パターン生成部５２内にはパッケージ径算出手段５２ａが設けられており、巻取中パッケージ回転検出器５４の検出値に基づいて常時パッケージ径が算出される。
そして、駆動パターン生成部５２内に設けられる指令信号生成手段５２ｂが、前述のＲＯＭに格納されているモーションプログラム及び算出されたパッケージ径に基づいて、トラバースモータ１１を駆動制御するための指令信号（モーションパルス）を生成する。
尚、パッケージ径算出方法としては、巻取りローラ２に対する巻取りパッケージ３の相対位置（クレードル３２の角度）を検出する等、他の方法を使用することもできる。
【００１７】
また、ＲＯＭに格納されているモーションプログラムは、巻き始めのパッケージ幅Ｌａ、巻き終わりのパッケージ幅Ｌｂ、巻き終わりのパッケージ径Ｄ、及びテーパー角θ等のパッケージ形状に関するパラメータに基づいて構成されている。これらのパッケージ形状に関するパラメータのデータは中央制御部６から送信され、中央制御部６から種々のパターンのデータを送信することにより、所望のパッケージ形状を形成することが可能である。
【００１８】
モータドライバ５１は、複数のスイッチング素子を有する駆動回路（図示略）を含み、駆動パターン生成部５２により生成されたモーションパルスに従い、トラバースモータ１１に対してモータ駆動信号を出力する。
モータ駆動信号が入力されたトラバースモータ１１は、モーションパルスの周波数に応じた速度で、モーションパルス数に応じた角度だけ回転駆動される。即ち、モータドライバ５１は、トラバースモータ１１の回転位置をロータリエンコーダ等の回転検出器５３により検出し、その検出された回転位置と位置指令値（モーションパルス数）との偏差をマイクロコンピュータにより求めて、この偏差がゼロになるように、即ち検出位置が位置指令に追従するようにトラバースモータ１１の位置制御を行う。
具体的には、後に図２を用いて説明するように、モータドライバ５１は、モータ電流を検出する電流検出手段（電流検出器７０）を備え、モーションパルス数に応じた位置指令と回転検出器５３により検出した現在位置とに基づいて速度指令値を算出し、該速度指令値と回転検出器５３により検出した現在速度とに基づいて電流指令値を算出し、該電流指令値と電流検出値とに基づいてトラバースモータ１１の励磁を制御する。
【００１９】
このように、トラバース制御装置は、各トラバース装置１のモータ制御部５に対して所定のパッケージ形状を形成するためのデータを送信する中央制御部６を備え、該モータ制御部５には、パッケージ径算出手段５２ａと、中央制御部６から送信されるパッケージデータ及びパッケージ径算出手段５２ａにより算出されたパッケージ径に基づいてトラバース制御信号を生成する指令信号生成手段５２ｂとが設けられている。
そして、これらの手段等によりモーションパルスを生成して、所望の形状等に巻取りパッケージ３を形成するべく、トラバースガイド１５の駆動制御を確実に行うようにしている。
【００２０】
以上の如くトラバースモータ１１の駆動制御を行うトラバース制御装置は、実際のロータの位置に対して、該ロータ位置に対して所定角度だけ進めたタイミングで（即ち進角させて）、モータコイルの通電制御を行う、進角制御を行うことを可能としている。
この場合、ＲＯＭに記憶されたモーションプログラムにより、ロータの速度及び位置（或いはトラバースガイド１５の速度及び位置）等といったトラバースパターンが規定されており、このトラバースパターンに従うようにトラバースモータ１１が制御される。
【００２１】
以下に、ベクトル制御されるトラバースモータ１１に対して進角制御を行った場合について図２を用いて説明する。
前述の如く指令信号生成手段５２ｂにて生成されるモーションパルス（指令信号）は、トラバースモータ１１を構成するモータの目標回転角（位置指令信号）を示す信号である。
モータドライバ５１内における、位置制御部６１は、モーションパルスの個数により算出した位置指令信号（目標位置）と、ロータリエンコーダであるモータ回転検出器５３の検出パルスを基にして算出した位置演算部６７による位置演算結果（現在位置）とに基づいて速度指令信号を生成する。具体的には、偏差演算部６０により算出される位置指令信号と位置演算結果との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御により速度指令信号を生成する。
【００２２】
速度制御部６２は、位置制御部６１で生成した速度指令信号（目標速度）と、エンコーダの検出パルスを基にして算出した速度演算部６８による速度演算結果（現在速度）とに基づいてトルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ：ｑ軸目標電流）を生成する。具体的には、速度指令信号と速度演算結果との偏差と予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりトルク電流指令信号を生成する。
進角励磁位置算出部５５ａには、磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ：ｄ軸目標電流）が入力される。本例では、ロータが永久磁石により形成され、ロータ磁束が確立しているため、磁束電流指令信号をゼロとして、前記トルク電流指令信号のみを変化させ、トルク電流に比例したトルクを発生させるように制御する。
尚、磁束電流指令信号はゼロ以外の値として負の値を取ることもできる。
【００２３】
また、進角励磁位置算出部５５ａには、前記位置演算結果が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、位置演算結果に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量を有する進角励磁位置を算出する。
さらに、進角励磁位置算出部５５ａには、速度演算部６８の速度演算結果が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、ロータの現在速度を示す速度演算結果に基づいて、進角量を変更する。
また、進角励磁位置算出部５５ａには、速度制御部６２で生成したトルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ：ｑ軸目標電涜）が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、トルク電流指令信号に基づいて、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’：進角付与後ｑ軸目標電流）の大きさを決定する。
これにより、速度偏差量に応じた大きさのステータ磁束（トルク）がロータに対して作用することになる。
【００２４】
以上の入力に基づいて、進角励磁位置算出部５５ａは、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’：進角付与後ｄ軸目標電流）及び進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’：進角付与後ｑ軸目標電流）を生成する。
次に、ｓｉｎ、ｃｏｓ計算部（三角関数発生部）７７は、位置演算部６７の位置演算結果である電気角度検出信号に基づいて三角関数信号（ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号）を生成する。
磁束電流制御部６４は、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’）と実際の磁束電流値（ｉｄ：ｄ軸電流検出値）とに基づいて磁束電圧指令信号（ｄ軸電圧指令信号）を出力する。具体的には、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’）と実際の磁束電流値（ｉｄ）との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御により磁束電圧指令信号を生成する。
【００２５】
トルク電流制御部６３は、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’）と実際のトルク電流値（ｉｑ：ｑ軸電流検出値）とに基づいてトルク電圧指令信号（ｑ軸電圧指令信号）を出力する。具体的には、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’）と実際のトルク電流値（ｉｑ）との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりトルク電圧指令信号を生成する。
座標変換部（ｄｑ／ＡＢ相変換部）６５は、三角関数信号に基づいて、磁束電圧指令信号及びトルク電圧指令信号を、ステ一夕電圧指令信号（Ａ相電圧指令信号及びＢ相電圧指令信号）に変換する。
【００２６】
Ａ，Ｂ相波形出し部（ＰＷＭインバータ部）６６は、ステータ電圧指令信号に基づいて、Ａ相及びＢ相電圧をモータに供給する。即ち、Ａ，Ｂ相波形出し部６６は電力変換部であって、ＰＷＭ変調部（図示略）及び駆動回路（図示略）を含み、Ａ相及びＢ相電圧指令をＰＷＭ変調し、ベースドライブ回路を介して、複数のスイッチング素子を有する駆動回路のスイッチングを制御する。
また、速度位置検出器５３は、トラバースモータ１１の回転に伴い、モータロータの絶対位置を検出する。例えば、速度位置検出器５３には、モータの出力軸の回転角に応じた検出パルス（絶対位置パルス）を生成する光学式エンコーダを使用することができる。光学式エンコーダの代わりに、レゾルバやホール素子等が使用でき、またタコメータを使用して回転角速度を検出し、それを積分して出力してもよい。
【００２７】
また、前記電流検出器７０・７０により検出されたモータ電流は、Ｄ／Ａコンバータ７８・７８を介して電流サンプリング部７９によりＡ相電流値Ｉ_A、Ｂ相電流値Ｉ_Bとして抽出される。
このＡ相電流値Ｉ_A及びＢ相電流値Ｉ_Bは、ｓｉｎ、ｃｏｓ計算部７７にて生成された三角関数信号に基づいて、座標変換部（ＡＢ／ｄｑ相変換部）８０により、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑに変換される。
【００２８】
また、位置演算部６７は、速度位置検出器５３の検出信号を基に、信号処理部６９を介してロータの現在位置を算出する。一方、速度演算部６８は、速度位置検出器５３の検出信号を基に、信号処理部６９を介してロータの現在速度を算出する。
また、電流検出器７０は、トラバースモータ１１のモータ電流を検出するものであり、Ａ相及びＢ相それぞれに電流検出器７０が設けられている。
尚、前述のトルク電流制御部６３、磁束電流制御部６４、座標変換部（ｄｑ／ＡＢ相変換部）６５、及びＡ，Ｂ相波形出し部（ＰＷＭインバータ部）６６等により、モータコイルに対する通電により発生する磁束の向きが前記進角励磁位置となるようにモータコイルに対する通電を制御する通電制御手段を構成している。
また、ｄ−ｑ座標はロータの回転に伴って回転するモータ座標であり、ｄ軸はロータの磁束に沿った座標軸であり、ｑ軸はｄ軸に直交する座標軸である。
【００２９】
このように、ロータ位置に応じてトルク電流を制御する、ベクトル制御を行うことにより、トラバースモータ１１の速度やトルクを高性能に制御することができる。
これにより、トラバースガイドの位置精度をより高精度にできるとともに、トラバース端部においてより高速ターンが可能となる。従って、巻取りパッケージの巻き形状を改善でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
尚、トラバースモータ１１の制御に用いている、ベクトル制御とは、検出したモータ電流（Ａ相及びＢ相電流）を、ロータに同期して回転する回転モータ座標系（ｄ−ｑ座標系）に変換した後、モータ電流をｄ軸成分（磁束を発生させるための電流）とｑ軸成分（トルク発生に寄与する電流）とに分割して制御することにより、常にロータ磁束に対して直交する方向のステータ磁束を発生させる方法である。
【００３０】
以上の如く制御されるトラバースモータ１１により、高精度な位置制御と共に、トラバース端部における反転速度の高速化を可能にする。ここで、本発明では、更なる高精度な位置制御並びにトラバース端部における高速ターンを目指すべく、ロータの慣性（イナーシャ）が小さく、高トルクを有する、ディスクロータ型のモータに構成されている。
以下にこのトラバースモータ１１の構成について説明する。
図３〜図５に示すように、トラバースモータ１１においては、駆動軸２０にホルダ２１ａ・２１ｂが固設され、該ホルダ２１ａ・２１ｂにより円盤状部材であるロータディスク２１ｃが一体的回転可能に保持されており、この駆動軸２０と一体的に回転可能なロータディスク２１ｃにてロータが構成されている。
【００３１】
また、樹脂等の非磁性材料にて構成される支持部材２５ａ・２５ｂが駆動軸２０の軸方向に対峙して配置されており、ねじ部材２９により環状フランジ２６ａ・２６ｂを介して一体的に支持されている。
支持部材２５ａ・２５ｂにはそれぞれベアリング３９・３９が嵌装されており、該ベアリング３９・３９により前記駆動軸２０が回転自在に支持されている。支持部材２５ａ・２５ｂは、それぞれロータディスク２１ｃの一面側及び他面側に配置されている（図３では、支持部材２５ａがロータディスク２１ｃの上面側に、支持部材２５ｂがロータディスク２１ｃの下面側に配置されている）。
【００３２】
また、支持部材２５ａ・２５ｂには、それぞれ固定子部分２２ａ及び固定子部分２２ｂが設けられるとともに、コイル２３ａ及びコイル２３ｂが巻回されている。
固定子部分２２ａ・２２ｂは、側面視「Ｕ」字形状の薄板状部材であり、互いに対峙して配置された一対の固定子部分２２ａ・２２ｂにて、固定子部分対２２が構成されている。固定子部分２２ａ・２２ｂにおける、対峙している外側のＵ字状脚部の端面は互いに接触しており、対峙している内側のＵ字状脚部の端面は互いに離間して間隙３５を形成している。
コイル２３ａ・２３ｂは、間隙３５を形成する内側のＵ字状脚部の周りに巻回されており、このコイル２３ａ・２３ｂ及び固定子部分２２ａ・２２ｂ（固定子部分対２２）によりステータが構成されている。
そして、一対の固定子部分２２ａ・２２ｂにより間隙３５に磁気回路が形成されており、前記ロータディスク２１ｃが間隙３５の部分に配置されている。
尚、固定子部分２２ａ・２２ｂは珪素鉄鋼等の磁性材料で構成されている。
【００３３】
固定子部分対２２は複数設けられており、互いに所定間隔を設けて（所定のピッチにより）駆動軸２０を中心とする円周方向に配置されている。
各固定子部分対２２は、図４に示すように、ピッチ角ａ、ピッチ角ｂ、及びピッチ角ｃ・・・といったように、様々なピッチ角にて配置されており、不等間隔にて配置されている。
一方、ロータディスク２１ｃには、Ｎ極に着磁された複数のＮ磁極２１１とＳ極に着磁された複数のＳ磁極２１２とが、円周方向へ交互に且つ等角度的に配置されている。
従って、異なるピッチ寸法にて配置されるステータ側の各固定子部分対２２の回転方向の位相と、等ピッチ寸法にて配置されるロータ側の各Ｎ磁極２１１及び各Ｓ磁極２１２の回転方向の位相とは、必ずしも一致しているわけではなく、異なる位相に配置されているものがある。例えば、ある箇所の固定子部分対２２とＮ磁極２１１とを、互いの位相が一致するように配置した場合、他の箇所の固定子部分対２２とＮ磁極２１１又は各Ｓ磁極２１２との位相を見てみると、異なっているものがあることとなる。
【００３４】
ここで、ステータ側の固定子部分対２２を等間隔に配置し、該固定子部分対２２の位相と、ロータ側のＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２の位相とを一致させてトラバースモータを構成した場合、トラバースガイド１５の反転時におけるターン位置は、以下のようになる。
即ち、反転時に、固定子部分対２２の配置位置に対応する箇所に、Ｎ磁極２１１及びＳ磁極２１２が位置していたときは、固定子部分対２２とＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２との間の吸引力が大きくなるため、設定ターン位置に確実に精度良く位置決めされることとなる。
一方、反転時に、固定子部分対２２の配置位置に対応する箇所からずれた箇所に、Ｎ磁極２１１及びＳ磁極２１２が位置していたとき（即ち、ある固定子部分対２２と１ピッチ離れた別の固定子部分対２２との中間位置に、Ｎ磁極２１１又はＳ磁極２１２が位置していたとき）は、設定ターン位置から一側の固定子部分対２２、又は他側の固定子部分対２２に、中間位置のＮ磁極２１１又はＳ磁極２１２が引き寄せられて、設定ターン位置からずれた位置で位置決めされ、位置決め精度にばらつきが発生することとなる。
従って、パッケージ径により設定ターン位置が移動する（パッケージの中心に向かって徐々に寄る）テーパーエンド巻を行う際には、ターン位置によっては設定ターン位置で精度良く反転する部分と精度にばらつきが生じる部分とが混在して、巻取りパッケージ３端部のテーパー部分が階段状の形状となってしまう恐れがある。
このように、反転時において、トラバースモータのトルク変動であるコギングトルクによりパッケージ形状が影響を受けることとなる。
【００３５】
しかし、本発明のトラバースモータ１１のように、ステータ側の固定子部分対２２の位相と、ロータ側のＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２の位相とを異なるように構成することで、トラバースガイド１５の反転時に、全ての固定子部分対２２の位置とＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２の位置とが、同時に一致したり、逆にずれたりすることがなく、ステータに対するロータの回転方向の位置が何処にあった場合でも、固定子部分対２２とＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２との間の全体的な吸引力が、極端に異なることがなく、コギングトルクの低減を図ることが可能となっている。
【００３６】
このように、ステータ側の固定子部分対２２の位相と、ロータ側のＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２の位相とを異ならせるためには、ロータ側のＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２を等角度的に配置しつつ、ステータ側の固定子部分対２２を不等間隔に配置する場合と、ロータ側のＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２を不等間隔に配置しつつ、ステータ側の固定子部分対２２を等間隔に配置する場合とが考えられるが、ロータ側のＮ磁極２１１及びＳ磁極２１２を不等間隔に着磁するよりも、ステータ側の固定子部分対２２を不等間隔に配置する方が行い易いため、上述のように、ステータ側の固定子部分対２２を不等間隔に配置することで、トラバースモータ１１の製作が簡単且つ低コストで行えることとなる。
【００３７】
また、トラバースモータ１１のロータは、薄板の円盤状部材であるロータディスク２１ｃにより構成されているので、ロータの慣性を極めて小さくすることができ、トラバースガイド１５のトラバース端部における反転速度を高速化することができ、結果として、全体的にトラバース速度の高速化を図ることができる。
さらに、トラバースモータ１１は、Ｕ時状の固定子部分２２ａ・２２ｂをロータディスク２１ｃの両面側に対峙させて配置し、間隙３５を小さく形成することができる一対の固定子部分２２ａ・２２ｂにより磁気回路を形成しているため、非常に短い磁気回路を構成することができ、磁気エネルギの損失を最小限に抑えることができる。これにより、トラバースモータ１１のトルクを大きくすることができ、トラバースガイド１５の反転速度を高速化することができる。
【００３８】
また、トラバースモータ１１は、図６に示す別の実施形態にかかるトラバースモータ１１１のように構成することもできる。
トラバースモータ１１１は、駆動軸２０を共通にして、同じ駆動軸２０に複数（この実施形態では２つ）のロータディスク２１ｃ・２１ｃをロータとして一体的回転可能に取り付け、各ロータディスク２１ｃに対してステータとして前記固定子部分対２２を配置している。
即ち、トラバースモータ１１１は、トラバースモータ１１を駆動軸２０方向へ複数段重ねて配したものと同様の構成となっている（トラバースモータ１１１の各部材で、トラバースモータ１１の部材と同じ符号を付したものは、同じ部材を示している）。
【００３９】
このように、複数のロータディスク２１ｃ・２１ｃを駆動軸２０に設けることで、ロータディスク２１ｃを一つだけ設けたトラバースモータ１１に比べて、駆動軸２０の駆動トルクを増大させることができ、トラバースガイド１５の反転速度を、より高速化することが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如く構成することにより、高精度な位置制御と共に、ロータの慣性（イナーシャ）が小さく、高トルクを有する、ディスクロータ型のモータに構成されているので、更なるトラバース端部におけるターン速度の高速化を可能にする。
【００４１】
また、ステータ側では、一対の固定子部分の間隙を小さく形成することができるため、この間隙に構成される磁気回路を非常に短く構成することができ、磁気エネルギの損失を最小限に抑えることができる。これにより、トラバースモータのトルクを大きくすることができ、トラバースガイドの反転速度を高速化することができる。
【００４２】
請求項２記載の如く構成することにより、高精度な位置制御が可能になるとともに、トラバース端部におけるターン速度の高速化を可能にする。
【００４３】
請求項３記載の如く構成することにより、実際のロータ位置に対して、該ロータ位置に対して所定角度だけ進めたタイミングでモータコイルの通電制御を行う、進角制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトラバース装置の全体構成を示す図である。
【図２】トラバースモータをベクトル制御及び進角制御するためのモータドライバの構成を示すブロック図である。
【図３】トラバースモータを示す側面断面図である。
【図４】トラバースモータのステータ部を示す部分平面図である。
【図５】トラバースモータのロータ部を示す部分平面図である。
【図６】ロータディスクを複数設けたトラバースモータを示す側面断面図である。
【符号の説明】
１トラバース装置
３巻取りパッケージ
５モータ制御部
６中央制御部（ホストコンピュータ）
１１トラバースモータ
１５トラバースガイド
２０駆動軸
２１ｃロータディスク
２２ａ・２２ｂ固定子部分
３５間隙
５２駆動パターン生成部
５２ａパッケージ径算出手段
５２ｂ指令信号生成手段

Claims

トラバースモータのロータの運動をトラバースガイドに伝達して、トラバースガイドを往復運動させるためにトラバースモータの正逆回転駆動を制御するトラバース制御装置であって、前記モータは、円盤状部材にて構成されたロータと、ロータの両面側に対峙して配置される一対の固定子部分を具備し、一対の固定子部分により磁気回路を形成する固定子部分対にて構成されるステータとを備えてなり、該ステータに対して電流指令値を算出し、励磁を制御するモータドライバと、ロータの現在位置を検出する位置検出手段とを備え、前記モータドライバは、トルク電流制御部を備え、該トルク電流制御部は、前記位置検出手段の検出した現在位置に基づくトルク電流指令信号と、実際のトルク電流と、に基づいてトルク電圧指令信号を出力するものであることを特徴とするトラバース制御装置。
前記モータドライバは、磁束電流制御部を備え、該磁束電流制御部は、目標電流となる磁束電流指令信号と実際の磁束電流とに基づいて磁束電圧指令信号を出力するものであることを特徴とする請求項１に記載のトラバース制御装置。
前記モータドライバは、前記位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量を有する進角励磁位置を算出し、前記電流指令信号に基づいて、進角付与後の電流指令信号の大きさを決定する進角励磁位置算出部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のトラバース制御装置。