CN1459409A - 横动方法及横动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制横动电机(11)的横动控制装置，横动电机(11)通过在两个方向旋转而便横动导向件(15)往复运动。横动电机(11)包括一个由一个转子盘(21c)制成的转子及一对彼此面对地设置在转子两侧的定子部件(22a、22b)，该转子盘(21c)由一个盘形元件构成。横动控制装置包括一个定子部件对(22)制成的定子，该定子部件对(22)在该对定子部件(22a、22b)之间的间隙(35)中形成一个磁路。横动控制装置根据扭矩分量电流指令信号和实际扭矩电流值输出一个扭矩电压指令信号，并通过控制激励来控制横动电机(11)。

Description

横动方法及横动控制装置

技术领域

本发明涉及一种横动控制装置，该装置将横动电机的转子的运动传递到一个横动导向件，并实施控制而在两个方向旋转和驱动横动电机，从而使横动导向件往复运动。特别地，本发明涉及一种能够提高横动转向速度的横动控制装置的结构。

背景技术

在设置于同时横动纱线且环绕着包装件卷绕纱线的卷绕机中的常规横动装置中，通过由一个横动控制装置进行控制而在两个方向旋转的横动电机，将横动电机的转子的运动传递到一个横动导向件，使该横动导向件往复运动(PCT申请公开文献的日文版特表2001-516319)。

最近以来，需要提高横动装置的速度。为了在高速下横动纱线，必须提高横动装置在往复运动的端点的转向速度。

上述特表2001-516319只涉及一点，即将一个永磁体用于转子中。对于横动电机，一般采用永磁(PM)型电机，其中圆柱形永磁体用于转子中。

对于在高速下转向的横动装置，在转向时需要一个大扭矩。为了提高常规PM型电机的扭矩，可以考虑加大转子的磁体，或者加大由硅钢片等制成的铁芯。

但是，当使用转子位圆柱形永磁体的PM型电机并加大转子磁体时，转子的惯性提高，阻碍了高速转向。结果阻碍了横动装置的高速转向，纱线堆积在横动端。此外，由于产生了鞍形后部，包装件的卷绕形状也发生损坏。

另外，当将最大横动速度设定在横动行程的中央部分，并提高横动速度与反向时的零速度之间的差值时，由于高速转向受到阻碍，因此对于转子的顺应性构成了限制，并产生了如功率波动或扭矩脉动这样的不便。所以，对于最大横动速度的设定有了限制。

发明内容

本发明的一个优点是提供一种横动控制装置，它使用一个具有低惯性和高扭矩的横动电机来控制横动的高速转向。

根据本发明的第一方面，一种横动方法用于将一个横动电机的转子的运动传递到一个横动导向件，并使该横动导向件往复运动。该横动方法包括：在一个扭矩分量电流指令信号和一个实际扭矩电流值的基础上，将一个扭矩电压指令信号输出到一个定子。另外，该定子由一个定子部件对形成，该定子部件对通过一对彼此面对地设置在由一个盘形元件制成的转子的两侧的定子部件形成磁路。此外，横动方法还包括通过控制激励来控制横动电机；及控制横动导向件的驱动。

根据第二方面，在磁通分量电流指令信号和实际磁通量电流值的基础上，将一个磁通量电压指令信号输出到定子。还通过控制激励来控制横动电机。

根据第三方面，根据用于对由盘形元件制成的转子的当前位置进行检测的位置检测装置所检测到的当前位置，在转子从当前位置前进一个预定前置角量的时刻将电压指令信号输出到定子。然后，通过控制激励而控制横动电机。

根据第四方面，一种横动控制装置用于将横动电机的转子的运动传递到一个横动导向件，并在两个方向上控制用于使横动导向件往复运动的横动电机的驱动和旋转。该电机包括一个由盘形元件制成的转子和一个定子。该定子包括一对彼此面对地设置于转子两侧的定子部件。此外，定子由通过一对定子部件形成一个磁路的一个定子部件对形成。该横动控制装置包括一个电机驱动器，其用于计算定子的电流指令值并控制激励。该电机驱动器包括一个扭矩分量电流控制单元。该扭矩分量电流控制单元在将成为目标电流的一个扭矩分量电流指令信号和一个实际扭矩电流值的基础上输出一个扭矩电压指令信号。

根据第五方面，该电机驱动器包括一个磁通分量电流控制单元。该磁通分量电流控制单元在将成为目标电流的一个磁通分量电流指令信号和一个实际磁通量电流的基础上输出一个磁通量电压指令信号。

根据第六方面，横动控制装置包括一个位置检测装置，其用于检测由一个盘形元件制成的转子的当前位置。该电机驱动器包括一个前置角激励位置计算单元，该前置角激励位置计算单元在位置检测装置所检测到的当前位置的基础上计算一个相对于转子的当前位置具有预定前置角量的前置角激励位置，并在电流指令信号的基础上确定在施加前置角之后电流指令信号的幅度。

附图说明

图1表示本发明横动装置的一个整体结构。

图2是一个框图，表示用于控制横动电机的矢量和前置角的电机驱动器的结构。

图3是横动电机的侧向剖视图。

图4是一个局部俯视图，表示横动电机的定子部件。

图5是一个局部俯视图，表示横动电机的转子部件。

图6是一个侧向剖视图，表示包括多个转子盘的横动电机。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的一个实施例进行说明。

首先描述包括本发明横动控制装置的横动装置的结构。

如图1中所示，包括本发明横动控制装置的横动装置1用于一个卷绕机中，该卷绕机将从一个供应纱线包装件(图中未示)脱卷的纱线Y重绕到一个卷绕包装件3上，同时在筒管的轴向方向卷绕纱线Y。卷绕包装件3是通过环绕筒管31卷绕纱线Y而形成的，并由一个支架32旋转支承。

另外，在图1中，卷绕包装件3是一个锥形端部包装件，其通过使横向宽度(卷绕宽度)逐渐变窄同时增大卷绕直径而形成。(例如，在卷绕开始时的包装件宽度La长于卷绕结束时的包装件宽度Lb)。但卷绕包装件的形式并不限这种锥形端部形式。

由一个卷绕电机旋转并驱动的卷绕辊2接触压靠卷绕包装件3的外圆周表面。卷绕包装件3由卷绕辊2旋转并驱动。

横动装置1包括一个可在两个方向驱动和旋转转子的横动电机11。此外，横动装置1还包括一个被旋转和驱动的驱动滑轮12，能够被切换而在两个方向由横动电机11(转子)旋转。横动装置1还包括设置在一个横动范围两端的驱动滑轮13、13，及一个由驱动滑轮12和驱动滑轮13、13卷绕的驱动带14。此外，横动装置1还包括一个固定在驱动带14上并对纱线Y进行导向的横动导向件15。

另外，驱动带14还可以是各种带，如同步带或金属丝，或者其它具有相似功能的柔性环形体。

与驱动滑轮12(横动电机11的转子)在两个方向的旋转相伴随，在两个方向上的旋转运动通过驱动带14传递到横动导向件15。然后，横动导向件15在筒管31的轴向方向从一端到另一端，或者从另一端到这一端往复运动。因此横动装置15对环绕卷绕包装件3卷绕的纱线Y进行横动。

另外，横动装置1还包括一个横动控制单元5，控制横动电机11的驱动，从而控制横动导向件15的位置和驱动速度。通过如上所述控制横动电机11在两个方向上的驱动，与纱线Y啮合的横动导向件15可在一个预定的横动宽度内往复运动。

另外，横动电机11设置在多个卷绕机中的每一个上。横动控制装置包括多个电机控制单元5和一个中央控制单元(主计算机)6。电机控制单元5分别设置在每个横动电机11上。中央控制单元6将数据等传送到用于包装件信息的电机控制单元5。

上述横动装置1包括分别用于单个卷绕包装件3的横动电机11，横动导向件15的位置和速度由具有一个微处理器的电机控制单元5控制。

电机控制单元5由一个驱动模式产生单元52和电机驱动器51构成。驱动模式产生单元52输出一个用于横动电机11的位置指令。电机驱动器51控制横动电机11，使横动电机11的旋转速度对应于位置指令。

下面说明由电机控制单元5对横动电机11的控制。电机控制单元5通过横动电机11控制横动导向件15的位置。如上所述，电机控制单元5包括驱动模式产生单元52和电机驱动器51，驱动模式产生单元52产生一个用于横动电机11的指令信号(位置指令)，以完成一个预定的驱动操作，电机驱动器51根据产生的指令信号驱动横动电机11。

驱动模式产生单元52和电机驱动器51的主要功能由一个共用的微处理器(图中未示出)实现。

微处理器包括一个单个中央处理单元(CPU)，它是用于执行运动控制功能和电机驱动功能的装置的主要结构。此外，微处理器还包括一个存储横动控制程序(运动程序)等的只读存储器(ROM)，和一个临时存储计算数据等的随机存取存储器(RAM)。

CPU通过执行存储在ROM中的控制程序而对横动电机11完成下面所述的控制(横动控制)。

另外，可分别向每一个驱动模式产生单元52和电机驱动器51设置一个微处理器，每个功能可由一个单独的微处理器实现。

另外，一个电机旋转检测器(旋转编码器)53和一个包装件旋转检测器54与电机控制单元5联接。电机旋转检测器53连接到横动电机11的转子的一个轴上，并检测横动电机11的旋转角(位置)。包装件旋转检测器54检测卷绕包装件3的旋转速度。每个电机旋转检测器53和包装件旋转检测器54中的检测值输入到电机控制单元5中。

在电机控制单元5的驱动模式产生单元52中设有一个包装件直径计算装置52a。在卷绕过程中的全部时间在包装件旋转检测器54的检测值的基础上计算包装件直径。

此外，设置在驱动模式产生单元52中的一个指令信号发生装置52b产生一个位置指令，用于在存储于ROM中的运动程序及所计算的包装件直径的基础上控制而驱动横动电机11。另外，对于包装件直径计算方法，可采用其它方法。例如，可检测卷绕包装件3相对于卷绕辊2的相对位置(支架32的角度)。

另外，存储在ROM中的运动程序是在与包装件形状相关的参数如卷绕开始时的包装件宽度La、卷绕结束时的包装件宽度Lb、卷绕结束时的包装件直径D及锥角θ的基础上形成的。与包装件形状相关的参数数据从中央控制单元6传送出来，通过从中央控制单元6传送出各种模式的数据，可形成具有预定形状的包装件。

电机驱动器51包括一个具有多个开关元件的驱动电路(图中未示出)。电机驱动器51根据由驱动模式产生单元52产生的位置指令将一个电机驱动信号输出到横动电机11。

输入了电机驱动信号的横动电机11在对应于位置指令的频率的速度下仅旋转和驱动对应于该位置指令的一个角度。也就是说，电机驱动器51通过旋转检测器53如旋转编码器检测横动电机11的旋转位置。此外，电机驱动器51还通过微处理器确定所检测的旋转位置与位置指令值之间的偏差。然后，电机驱动器51控制横动电机11的位置，使偏差为零，换句话说，使所检测的位置与位置指令相符。

具体地，如下面参照图2描述的，电机驱动器51包括一个用于检测电机电流的电流检测装置(电流检测器)70。电机驱动器51在位置指令及由旋转检测器53检测的当前位置的基础上计算速度指令值。此外，电机驱动器51还在该速度指令值和由旋转检测器53检测的当前速度的基础上计算电流指令值。然后，电机驱动器51在该电流指令值和电流检测值的基础上控制横动电机11的激励。

在如上所述对横动电机11的驱动进行控制的电机控制单元5中，当往复运动的横动导向件15位于从横动范围的一端至另一端的横动行程的中央部分时，驱动横动电机11，使横动导向件15在高恒定速度下移动。当横动导向件15位于横动行程的两个端部时，驱动横动电机11，通过将其速度改变到低于其在中央部分时的速度的速度而移动横动导向件15。

具体地，横动导向件15被分成一个位于中央部分的恒定速度区，和位于两个端部的端部区。在恒定速度区，横动导向件15在将一个预定导向速度作为最大速度的大致恒定速度下移动。另外，在端部区，横动速度在横动导向件15转向的行程端点变为零，当横动导向件15从行程端点向中央部分移动时横动速度提高。横动导向件15的横动速度在端部区与恒定速度区之间的一个边界达到导向速度。

如上所述，横动控制装置包括中央控制单元6，该单元6将数据传递到每个横动装置1的电机控制单元5，以预定的形状形成包装件。电机控制单元5包括包装件直径计算装置52a，和指令信号发生装置52b。指令信号发生装置52b在从中央控制单元6传递的包装件数据，以及由包装件直径计算装置52a计算的包装件直径的基础上产生横动控制信号。

然后，为了以预定的形状形成卷绕包装件3，通过用这些装置产生位置指令，可以可靠地控制横动导向件15的驱动。

另外，对横动电机11的驱动进行控制的横动控制装置可完成一个前置角控制，从而在转子位置相对于转子的实际位置前进了一个预定角度(换句话说，前进了一个前置角)的时刻完成对电机线圈的通电控制。

在这种情况下，存储在ROM中的运动程序限定了一个横动模式，如转子的速度和位置(或者横动导向件15的速度和位置)。对横动电机11进行控制以满足横动模式。

下面参照图2对在矢量控制下对横动电机进行前置角控制的情况进行说明。

如上所述，由指令信号发生装置52b产生的指令信号是指示形成横动电机11的电机的目标旋转角的信号(位置指令信号)。

电机驱动器51中的位置控制单元61在由位置指令信号计算的位置指令信号(目标位置)，以及由一个位置计算单元67在作为旋转编码器的电机旋转检测器53的所检测脉冲的基础上计算的位置计算结果(当前位置)的基础上，产生一个速度指令信号。具体地，位置控制单元61用由偏差计算单元60计算的位置指令信号与位置计算结果之间的偏差以及提前设定的增益，通过PI控制和PID控制产生速度指令信号。

一个速度控制单元62根据由位置控制单元产生的速度指令信号(目标速度)，以及由速度计算单元68在编码器的所检测脉冲的基础上计算的速度计算结果(当前速度)，产生一个扭矩分量电流指令信号(Iqref.：q轴目标电流)。具体地，速度控制单元62用位置指令信号与位置计算结果之间的偏差以及提前设定的增益，通过PI控制和PID控制产生扭矩分量电流指令信号。将一个磁通分量电流指令信号(Idref：d轴目标电流)输入到一个前置角激励位置计算单元55a中。在该例子中，转子是由永磁体制成的，并建立了一个转子磁通量。因此使磁通分量电流指令信号为零，且只改变扭矩分量电流指令信号，对其进行控制，产生与扭矩分量电流成比例的扭矩。

另外，磁通分量电流指令信号可以是除零以外的值，且可以是负值。

另外，将位置计算结果输入前置角激励位置计算单元55a中。前置角激励位置计算单元55a根据位置计算结果计算相对于转子当前位置具有预定前置角量的前置角激励位置。

计算一个前置角激励位置q’。前置角激励位置q’是相对于一个最大扭矩激励位置(垂直于转子当前位置的位置)q前进了一个预定的前置角量θ的位置，其中施加在转子磁通量d上的表示转子当前位置的扭矩变为最大。另外，d’表示在垂直于前置角激励位置q’的方向上的磁通量，还表示在施加前置角之后的一个假想转子位置。另外，前置角量θ是提前设定和存储的。

另外，将速度计算单元68的速度计算结果输入前置角激励位置计算单元55a中。前置角激励位置计算单元55a根据表示转子当前速度的速度计算结果改变前置角量θ。

此外，将由速度控制单元62产生的扭矩电流指令信号(Iqref：q轴目标电流)输入到前置角激励位置计算单元55a中。前置角激励位置计算单元55a根据扭矩分量电流指令信号确定在施加前置角之后扭矩分量电流指令信号的幅度(Iqref’：施加前置角之后的q轴目标电流)。

因此，在幅度上对应于速度偏差值的转子磁通量(扭矩)作用于转子。

根据以上的输入，前置角激励位置计算单元55a产生施加前置角之后的磁通分量电流指令信号(Idref’：施加前置角之后的d轴目标电流)，以及施加前置角之后的扭矩分量电流指令信号(Iqref’：施加前置角之后的q轴目标电流)。

下面，一个正弦、余弦计算单元(三角函数产生单元)77根据作为位置计算单元67的位置计算结果的角度检测电信号产生一个三角函数信号(正弦函数或余弦函数)。

磁通分量电流控制单元64根据施加前置角之后的磁通分量电流指令信号(Idref’)和实际磁通量电流值(Id：d轴电流检测值)输出一个磁通分量电压指令信号(d轴电压指令信号)。具体地，磁通量电压指令信号是用施加前置角之后的磁通分量电流指令信号(Idref’)与实际磁通量电流值之间的偏差以及提前设定的增益，通过PI控制和PID控制而产生的。

扭矩分量电流控制单元63根据施加前置角之后的扭矩分量电流指令信号(Idref’)和实际磁通量电流值(Iq：q轴电流检测值)输出扭矩电压指令信号(q轴电压指令信号)。具体地，磁通量电压指令信号是用施加前置角之后的扭矩分量电流指令信号(Idref’)与实际磁通量电流值(Iq)之间的偏差以及提前设定的增益，通过PI控制和PID控制而产生的。一个坐标转换器(dq/AB相转换器)65根据三角函数信号将磁通量电压指令信号和扭矩电压指令信号转换成一个定子电压指令信号(A相电压指令信号和B相电压指令信号)。

A、B相波形输出单元(PWM转换单元)66根据定子电压指令信号将A相电压和B相电压供应到电机中。也就是说，A、B相波形输出单元66是一个功率转换器，包括PWM调制单元(图中未示出)和一个驱动电路(图中未示出)。A、B相波形输出单元66将A相电压指令和B相电压指令调制成PWM信号。然后，A、B相波形输出单元66通过一个基本驱动单元控制具有多个开关元件的驱动电路的开关。

另外，一个速度-位置检测器53检测与横动电机11的旋转相伴随的电机转子的绝对位置。例如，可将一个光学编码器用于速度-位置检测器53，其中该光学编码器能够产生一个对应于电机输出轴旋转角的检测脉冲(绝对位置脉冲)。可用分解器、霍尔元件等不代替光学编码器。另外，可用一个转速计来检测旋转角速度，可对所检测的旋转角速度进行积分并输出。

电流取样单元79通过D/A(数字-模拟)转换器78、78将由电流检测器70、70检测的电机电流提取为A相电流值IA和B相电流值IB。

A相电流值IA和B相电流值IB由坐标转换器(AB/dq相转换器)80根据由正弦、余弦计算单元77产生的三角函数信号转换成d相电流值Id和q相电流值Iq)。

另外，位置计算单元67根据速度位置检测器53的检测信号通过信号处理单元69计算转子的当前位置。同时，速度计算单元68根据速度位置检测器53的检测信号通过信号处理单元69计算转子的当前速度。

另外，电流检测器70还检测横动电机11的电机电流。为每个A相和B相设置电流检测器70。

另外，扭矩分量电流控制单元63、磁通分量电流控制单元64、坐标转换器(dq/AB相转换器)65以及A、B相波形输出单元(PWM转换器)66等形成一个通电控制装置，用于控制对电机线圈的通电，使得通过对电机线圈通电而产生的磁通量方向变成前置角激励位置。另外，d-q坐标是与转子的旋转相伴随而旋转的电机的坐标。D轴是沿转子磁通量的坐标轴。Q轴是垂直于d轴的坐标轴。

通过根据旋转位置完成用于控制扭矩电流的矢量控制，可在高性能下控制横动电机11的速度或扭矩。

因此，横动导向件的位置精度可以提高到更高，横动导向件可在高速下在横动端点部分转向。因此，可以改进卷绕包装件的卷绕形式，并改进后面工艺中的脱卷特性。

另外，由于可实现高速转向，可以降低在横动中心部分最大速度的极限，并实现高速横动。

另外，用于控制横动电机11的矢量控制是用于完成下列过程的方法。也就是说，所检测的电机电流(A相电流和B相电流)被转换到一个与转子同步旋转的旋转电机坐标系(d-q坐标系)。然后，在分成d轴分量(用于产生磁通量的电流)和q轴分量(产生扭矩的电流)之后，对电机电流进行控制。结果，在总是垂直于转子磁通量的方向上产生了定子磁通量。

另外，由于在预定的时刻不能施加线圈电流，电流的上升由于转子线圈电感的影响而产生了延迟，或者当所需电流值(扭矩)变大时电流指令在加速和减速过程中的变化速度提高。但在本实施例中，设有用于检测横动电机11的转子的当前速度折速度位置检测器53。前置角可根据所检测的转子当前速度而改变。也就是说，前置角量是由前置角激励位置计算单元55a根据由速度位置检测器53检测的转子当前速度而设定的。通过以这种方式根据转子的当前速度改变前置角量，例如通过提前设定一个预定标准速度，当转子的当前速度比标准速度快时，可以增加前置角量，而当转子的当前速度比标准速度慢时，可以减小前置角量。另外，可以改变前置角量的幅度，使之与转子的当前速度成比例。在两种情况下，转子当前速度与前置角量之间的关系可以提前设定和存储。此外，将这种关系作为一个参数设定成可变是优选的。因此，可根据转子的当前速度自动改变前置角量。结果，在全部时间前置角量都可以取一个最适合的值同，并在一个适当的时刻在全部时间都产生有效扭矩。此外，不论横动速度如何，都可在全部时间将前置角量保持在一个最合适的值，并实现高精度位置控制。因而可以改进在卷绕包装件的后面工序中的脱卷特性。

另外，在本实施例的横动控制装置中，可根据横动导向件15的当前位置改变前置角量。例如，可将一个“导向位置检测装置”设置在前置角激励位置计算单元55a内部或外部，并可检测横动导向件15的当前位置，然后，当横动导向件15位于横动行程中央部分的恒定速度区中时，以及当横动导向件15位于横动区域两端的端部区域中时，可以改变前置角量。也就是说，可以在以高速驱动横动导向件15的恒定速度区域范围内将前置角量控制成较大。在以低速驱动横动导向件15的端部区域范围内将前置角量控制成较小。在这种情况下，可以提前设定和存储横动导向件的位置与前置角量之间的关系，将这种关系作为一个参数设定成可变是优选的。因此，可根据横动导向件的位置而自动改变前置角量。

例如，可通过在横动电机11的转子反向后(横动导向件15反向后)用一个计数器测量旋转检测器53的检测信号的脉冲数，来检测横动导向件15的当前位置。因此，可根据横动导向件15的当前位置将前置角量设定为一个最合适的值。结果，可以提高在恒定速度区域的最大速度，并加速横动速度。此外，要端部区域中的快速加速和减速成为可行的，并可防止在包装件8的边缘产生鞍形袋。另外，在横动导向件15的反向位置进行高精度位置控制成为可行，并可防止缝合或者改进卷绕包装件3的卷绕形状。另外，还可以减小在横动中央部分最大速度的极限。

另外，如上所述，对横动电机11的位置进行控制以符合输入位置指令。由前置角激励位置计算单元55a进行的前置角控制可根据输入目标激励位置及转子的当前位置改变前置角量。例如，可连续改变前置角量，使之与转子的目标激励位置和当前位置之差的幅度成比例。这种构成可通过将位于图3中位置控制单元61前部的偏差计算单元60的一个输出(位置偏差)供应到前置角激励位置计算单元55a而实现。另外，可通过位置指令计算转子的当前位置。

例如，当转子的目标位置与当前位置之间的偏差较大时(当相对于目标位置有较长的延迟时)，可增加前置角量。当上述偏差较小时(当相对于目标位置的延迟较短时)，可减小前置角量。在这种情况下，可以提前设定和存储偏差与前置角量之间的关系，且将该关系作为一个参数设定为可变是优选的。结果，可根据转子相对于目标位置的顺应性自动改变前置角量。因此通过例如即使在负载条件改变时根据驱动电机相对于位置指令的一致程度来改变前置角量，可通过在全部时间将前置角量保持在一个最合适状态而实现高精度位置控制，并改进后面工序的脱卷特性。

另外，通过完成如上所述的前置角控制，可提高横动电机11的扭矩。但当前置角量增加过大时，则扭矩相反地降低。因此，前置角激励位置计算装置55a包括一个限制器，用于控制前置角量的上限。通过提供这个限制器，可以防止由于较大地控制前置角量而导致的横动电机11扭矩的减小。因此，可以防止由于位置精度的降低而导致的卷绕包装件的形状的退化。

另外，根据矢量控制，可以改进横动电机11的扭矩特性，并能够从低速区向高速区获得稳定的扭矩特性。

如上所述控制的横动电机11可实现高精度控制，并能够加大在横动端点处的转向速度。在本发明中，横动电机11由一个盘式转子型的电机形成，其转子惯性较小，并具有较高的扭矩，从而实现更高精度的位置控制以及在横动端点的高速转向。

下面对横动电机11的结构进行说明。

如图3至图5中所示，在横动电机11中，保持件21a、21b固定在驱动轴20上，一个作为盘形元件的转子盘21c由保持件21a、21b可旋转地整体支承。转子由可与驱动轴20整体旋转的转子盘21c构成。

此外，沿驱动轴20的轴向方向设有彼此面对的由非磁性材料如树脂制成的支承元件25a、25b。支承元件25a、25b通过一个螺纹元件29借助于环形凸缘26a、26b整体支承。

轴承39、39分别插入支承元件25a、25b中。驱动轴20由轴承39、39旋转支承。支承元件25a、25b分别设置在转子盘21c的一侧和另一侧。(图3中，支承元件25a设置在转子盘21c的上表面上，支承元件25b设置在转子盘21c的下表面上。)

另外，一个定子元件22a设置在支承元件25a上，并卷绕一个线圈23a。此外，一个定子元件22b设置在支承元件25b上，并卷绕一个线圈23b。

定子元件22a、22b是从侧面观察具有字母U形形状的夹层元件。由彼此面对的一对定子元件22a、22b形成一个定子元件对22。相对的U形定子部件22a、22b的外支腿部件的端面彼此压靠接触。U形定子部件22a、22b的内部支腿部件的端面彼此分开而形成一个间隙25。

线圈23a、23b环绕形成间隙35的U形定子部件22a、22b的内部支腿部件卷绕。线圈23a、23b和定子部件22a、22b(定子部件对22)构成定子。

此外，由该对定子部件22a、22b在间隙35中形成一个磁路。转子盘21c设置在间隙35上。

另外，定子部件22a、22b由磁性材料如硅铁和硅钢制成。

通过在每个定子部件对22之间(以预定的节距)设置一个预定的间隔，以驱动轴20为中心在圆周方向设置了多个定子部件对22。

如图4中所示，在不均匀的间隔下，以多种节距角，如节距角(a)、节距角(b)和节距角(c)，设置每个定子部件对22。

同时，多个磁性吸收到北极上的北磁极211和多个磁性吸收到南极上的南磁极212，以相等的角度一个接一个地在圆周方向设置在转子盘21c上。

因此，位于转子侧的北磁极211和南磁极212以及定子部件对22设置成使位于转子侧的全部北磁极211和南磁极212不面向定子部件对22。例如，当转子盘21c设置成使位于某一位置的定子部件对22和位于某一位置的北磁极211彼此面对时，则一个定子部件对22和一个北磁极211或者位于其它位置的每个南磁极212都位于圆周方向。

当使用其中位于定子侧的定子部件对22彼此以一个预定间隔定位，且包括位于转子侧的全部北磁极211和南磁极212彼此面对的一个转子位置的横动电机时，则在横动导向件15的转向时的转向位置如下面所述。

当北磁极211和南磁极212位于面向在横动导向件15转向时设置定子部件对22的这个位置的一个位置时，一个吸力在定子部件对22与全部北磁极211和南磁极212之间变大。结果，横动导向件15可以精确而可靠地定位在设定的转向位置。

同时，当北磁极211和南磁极212位于离开在横动导向件15转向时设置定子部件对22的这个位置的一个位置时，(换句话说，当北磁极211或南磁极212位于某一定子部件对22与相距一个节距的另一定子部件对22之间的一个中间位置时)，位于该中间位置的北磁极211或南磁极212被拉到与设定的转向位置同一侧的定子部件对22，或者位于设定的转向位置另一侧的定子部件对。然后将北磁极211或南磁极212定位在离开所设定转向位置的一个位置。结果，在定位精度上产生不均匀。

因此，当进行其中所设定转向位置随包装件直径而移动(所设定转向位置逐渐向包装件中心移动)的锥形端部卷绕时，存在这样的情况：横动导向件15精确地在设定转向位置转向的位置，与横动导向件15不精确地在设定转向位置转向的位置根据转向位置而混合。结果存在这样的情况，卷绕包装件的边缘的锥形部分以楼梯形式形成。

如上所述，包装件形状受接合扭矩的影响，该接合扭矩是横动电机在横动导向件15转向时的扭矩偏差。

但如本发明的横动电机11中那样，通过设置成避免位于定子侧的定子部件对22与位于转子侧的全部北磁极211和南磁极212彼此面对，全部定子部件对22的位置与北磁极211和南磁极212的位置并不同时彼此对应，或者不在横动导向件15转向时彼此特别远离。即使当转子在旋转方向相对于定子的位置位于任意位置，定子部件对22与北磁极211和南磁极212之间的全部吸力并不特别不同，并可减小接合扭矩。

如上所述，可以考虑两种情况来避免位于定子侧的定子部件对22与位于转子侧的全部北磁极211和南磁极212彼此面对。也就是说，位于转子侧的北磁极211和南磁极212可以相等的角度设置，位于定子侧的定子部件对22可以不均匀的间隔设置。可替换地，可以不均匀的间隔设置位于转子侧的北磁极211和南磁极212，而以均匀的间隔设置位于定子侧的定子部件对22。因此，可以很容易地防止位于定子侧的定子部件对22与位于转子侧的全部北磁极211和南磁极212彼此面对。但存在这样的情况：并不绝对需要位于定子侧的定子部件对22与位于转子侧的全部北磁极211和南磁极212彼此面对。因此存在这样的情况：不必以不均匀的间隔在转子侧设置全部北磁极211和南磁极212，在定子侧设置的定子部件对22。

另外，横动电机11的转子是由作为夹层盘状元件的转子盘21c来形成的。因此，可将转子的惯性降低到极小，且除矢量控制之外，可以提高横动导向件15在横动端点的转向速度。结果，可以提高整个横动速度。由于横动导向件15能够以高速转向，可以进一步降低在横动中央部分的最大速度的极限，并实现高速横动。另外，在转子盘21c的两侧设有彼此面对的U形定子部件22a、22b，并由一对能够减小间隙35的尺寸的定子部件22a、22b形成磁路。因此可形成一个极短的磁路，并将磁能损失降到最小。因此可以提高横动电机11的扭矩，并能够提高横动导向件15的转向速度。

另外，横动电机11可形成如图6中所示另一实施例的横动电机111。

在横动电机111中，驱动轴20是标准化的，作为转子的多个转子盘21c、21c(本实施例中是两个)可旋转地整体连接到该驱动轴20上。此外，作为定子的定子部件对22设置到每个转子盘21c上。

也就是说，横动电机111具有这样一种结构，其中横动电机11在驱动轴20方向叠加。(在横动电机111中，那些与横动电机11中的部件相同的部件用与横动电机11中相同的附图标记表示)。

如上所述，与只有一个转子盘21c的横动电机11相比，通过向驱动轴20设置多个转子盘21c、21c，可以提高驱动轴20的驱动扭矩，并能够提高横动导向件15的转向速度。

本发明具有以下效果。即，根据扭矩分量电流指令信号和实际扭矩电流值，将扭矩电压指令信号输出到由定子部件对形成的定子，该定子部件对通过一对彼此面对地设置在由一个盘形元件制成的转子的两侧的定子部件形成磁路。此外，还通过控制激励来控制横动电机。另外，通过控制横动导向件的驱动，能够将其控制成在作为目标电流的电流指令信号和实际电流的基础上输出电压指令信号，并尽可能地减小转子的惯性。因此，可以提高横动导向件在横动端点的转向速度。结果，可以减小在横动中央部分最大速度的极限，并可能提高整个横动速度。

另外，在定子侧，可在该对定子部件之间形成小的间隙。因此可使形成于该间隙中的磁路极短，并能够将磁能损失减到最少。因此，可以提高横动电机的扭矩，并能够提高横动导向件的转向速度。

另外，根据对由盘形元件制成的转子的当前位置进行检测的位置检测装置，以及位置检测装置所检测到的当前位置，在转子从当前位置前进一个预定前置角量的时刻将电压指令信号输出到定子，并通过控制激励而控制横动电机。结果，可以提高横动导向件在横动端点的转向速度。这样，可以进一步减小在横动中央部分最大速度的极限，并可能提高整个横动速度。

Claims (6)

1.一种横动方法，用于将一个横动电机的转子的运动传递到一个横动导向件，并使该横动导向件往复运动，该横动方法包括：

根据一个扭矩分量电流指令信号和一个实际扭矩电流值，将一个扭矩电压指令信号输出到一个由定子部件对形成的定子，该定子部件对通过一对彼此面对地设置在由一个盘形元件制成的转子的两侧的定子部件形成磁路；

通过控制激励来控制横动电机；及

控制横动导向件的驱动。

2.根据权利要求1所述的横动方法，包括：

根据一个磁通分量电流指令信号和一个实际磁通量电流值，将一个磁通量电压指令信号输出到定子；

通过控制激励来控制横动电机；及控制横动导向件的驱动。

3.根据权利要求1或2所述的横动方法，包括：

根据用于对由盘形元件制成的转子的当前位置进行检测的位置检测装置所检测到的当前位置，在转子从当前位置前进一个预定前置角量的时刻将电压指令信号输出到定子；及通过控制激励而控制横动电机。

4.一种横动控制装置，用于将横动电机的转子的运动传递到一个横动导向件，并在两个方向上控制用于使横动导向件往复运动的横动电机的驱动和旋转，其中该电机包括一个由盘形元件制成的转子和一个定子，该定子包括一对彼此面对地设置于转子两侧的定子部件，并由通过所述一对定子部件形成磁路的定子部件对构成；该横动控制装置包括：

一个电机驱动器，其用于计算定子的电流指令值并控制激励，其中该电机驱动器包括一个扭矩分量电流控制单元，该扭矩分量电流控制单元根据一个将被作为目标电流的扭矩分量电流指令信号和一个实际扭矩电流值而输出一个扭矩电压指令信号。

5.根据权利要求4所述的横动控制装置，其特征在于，该电机驱动器包括一个磁通分量电流控制单元，该磁通分量电流控制单元根据一个将被作为目标电流的磁通分量电流指令信号和一个实际磁通量电流而输出一个磁通量电压指令信号。

6.根据权利要求4或5所述的横动控制装置，包括：

一个位置检测装置，其用于检测由一个盘形元件制成的转子的当前位置；

其中该电机驱动器包括一个前置角激励位置计算单元，该前置角激励位置计算单元根据位置检测装置所检测到的当前位置来计算一个相对于转子的当前位置具有预定前置角量的前置角激励位置，并根据电流指令信号来确定在施加前置角之后电流指令信号的幅度。

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