JP2007241699A - 位置決め制御装置および位置決め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動装置を制御することにより可動部材の位置を制御する位置決め制御装置において、可動部材の位置決め精度の向上を図る。
【解決手段】電動モータ１６に固有のＤＣゲイン誤差データ、増幅器２２に固有のＤＣゲイン誤差データに基づいて個別ゲインＫvIDの値が取得され、設定される。電動モータ１６への個別電流指令値は、フィードフォワード制御指令値ＩＦＦとフィードバック制御指令値ＩＦＢとの和に個別ゲインＫvIDを掛けた値ＩＯＵＴＩＤとして取得されて、出力される。このように、モータ固有のＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有のＤＣゲイン誤差データに基づいて可変ゲインの値が設定され、その値に基づいて個別電流指令値が作成されるため、駆動装置１個１個の特性のバラツキに起因する可動部材１２の位置決め精度の低下を抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、可動部材の位置を制御する位置決め制御装置および位置決め制御方法に関するものである。

特許文献１には、電動モータを備えて可動部材を移動させる駆動装置を制御することにより、前記可動部材の位置を制御する位置決め制御装置であって、(i)電動モータの種類を表す識別データとアンプの種類を表す識別データとの両方を取得する識別データ取得部と、(ii)これら識別データと制御パラメータとを互いに対応して記憶する記憶部と、(iii)識別データ取得部によって取得された２つの識別データに応じて、それらに対応する制御パラメータを読みとって設定する制御パラメータ設定部と、(iv)その制御パラメータ設定部によって設定された制御パラメータに基づいて制御指令値を作成する制御指令値作成部とを含む位置決め制御装置が記載されている。この位置決め制御装置においては、電動モータ、アンプの種類に応じた制御パラメータが自動で設定される。電動モータやアンプの種類が変わっても、その都度、制御パラメータを設定し直す必要がなくなるという利点がある。
特開平４−６０７０４号公報

しかし、電動モータ、アンプについて品質バラツキがあり、種類が同じであっても、個々について、特性が異なることがある。そのため、その個別の特性に起因して、可動部材の位置決め制御が意図通りに行われない等の問題があった。そこで、本発明の課題は、電動モータ、アンプ等の駆動装置の個別の特性の差に起因する位置決め制御への影響を軽減することである。

課題を解決するための手段および効果

請求項１に係る位置決め制御装置は、電動モータを備えて可動部材を移動させる駆動装置を制御することにより、前記可動部材の位置を制御する位置決め制御装置であって、(i)前記駆動装置各々の個別の特性を表す個別特性データを取得する個別特性データ取得部と、(ii)その個別特性データ取得部によって取得された個別特性データと予め定められている基準制御データとを用いて、その駆動装置への個別制御指令値を作成して、出力する個別制御指令値作成部とを含むものとされる。
位置決め制御装置において、駆動装置の制御により可動部材の位置が制御される。予め定められた基準制御データと、可動部材の位置と移動との少なくとも一方に関するデータ（例えば、目標位置、目標移動速度、現実の位置、目標移動量等が該当し、以下、位置決め関連データと称する）とに基づいて制御指令値が作成され、それに基づいて駆動装置が制御されるのが普通である。それに対して、本項に記載の位置決め制御装置においては、駆動装置各々の特性を表す個別特性データ（固有データ）が取得され、個別特性データおよび基準制御データと可動部材の位置決め関連データとに用いて個別制御指令値が作成される。駆動装置の個別の特性が考慮されるため、駆動装置の個々の品質バラツキに起因する位置決め制御への影響を軽減することができ、可動部材の位置決め精度を向上させることができる。また、簡単な方法で、品質バラツキに起因する位置決め制御のバラツキを小さくすることが可能となる。さらに、ユーザが、位置決め制御装置の制御対象である駆動装置を交換等した場合に、交換後の駆動装置の固有の特性で位置決め制御が行われるようにすることが可能となるのであり、そのようにした場合には、駆動装置が交換されても、位置決め精度の低下を抑制することができる。

駆動装置各々の特性は、駆動装置の型式番号、ロッド番号で表される種類が同じであっても、同じであるとは限らない。個別特性データは、駆動装置個々で固有の特性であり、例えば、請求項４に記載のように、例えば、製造番号等で特定される駆動装置の各々について、制御指令値に対応する作動目標値と、その制御指令値で制御された場合の駆動装置の実際の作動を表す実作動値との差に応じた個別誤差データとすること等ができる。作動目標値と実作動値との差が、その駆動装置の特性を表す特性値と規格値との差に対応する場合には、作動目標値と実作動値との差は、規格値と特性値との差に対応する。個別誤差データは、作動目標値から実作動値を引いた値（あるいは、実作動値から作動目標値を引いた値）としたり、作動目標値から実作動値を引いた値（あるいは、実作動値から作動目標値を引いた値）を作動目標値あるいは実作動値で割った値（誤差率と称することができる）としたりすること等ができる。個別特性データは、駆動装置の１つ１つについて決まるデータであるが、駆動装置の１つ１つに対応するデータとしても、１つの駆動装置を構成する部材の１つ１つに対応するデータとしてもよい。例えば、請求項９に記載のように、駆動装置が、制御指令値としての電流指令値を増幅して、電動モータに出力する電流増幅器を含む場合には、個別特性データを、電動モータに特有の個別モータ特性データと電流増幅器に特有の個別増幅器特性データとを含むものとすることができる。この場合には、個別制御指令値としての個別電流指令値は、個別モータ特性データおよび個別増幅器特性データと基準制御データとを用いて作成されることになる。個別モータ特性データは、電動モータがリニアモータである場合に、個別可動子特性データ、個別固定子特性データを含むものとすることができる。
例えば、電流増幅器については、感度誤差等に起因して、ＤＣゲインに誤差が生じ、電動モータについては、インピーダンス誤差、寸法公差、組み付け誤差等に起因して、ＤＣゲインに誤差が生じるが、これらの誤差を表すデータを個別誤差データの一態様とすることができる。ＤＣゲインは、直流（direct current）成分のゲインであり、電流増幅器についてのＤＣゲインは、例えば、出力電流（出力値）／電流指令値（入力値）［単位なし］とすることができ、電動モータについてのＤＣゲインは、例えば、出力トルク（出力値）／供給電流値（入力値）［Ｎm／Ａ］としたり、軸方向力（出力値）／供給電流値（入力値）［Ｎ／Ａ］としたりすることができる。

個別特性データは、例えば、請求項７に記載のように、インターフェースを介して入力されて取得されるようにすることができる。具体的には、インターフェースに接続された他のコンピュータ（パーソナルコンピュータ、あるいは、入力装置）において個別特性データが入力され、その入力された個別特性データがインターフェースを介して取得される場合、インターフェースに接続された他のコンピュータ（ホストコンピュータあるいはサーバ）において供給された（無線の通信により供給される場合、ホストコンピュータに接続されたパーソナルコンピュータ、入力装置を介して供給される場合等が該当する）個別特性データがインターフェースを介して入力される場合等が該当する。いずれにしても、入力された個別特性データは、本体側個別特性データ記憶部に記憶される。なお、位置決め制御装置に直接、無線の通信により、個別特性データが供給されるようにすることも可能である。また、本体側個別特性データ記憶部は不可欠ではない。後述するように、個別特性データに基づいて個別補正係数が決定されて設定されたり、基準制御データが変更されたりすれば、その後、個別特性データを記憶しておく必要は必ずしもないからである。
請求項８に記載のように、駆動装置が、自らの個別特性データを記憶する装置側個別特性データ記憶部を含む場合には、個別特性データ受信部においてその駆動装置から供給された個別特性データが受信される。例えば、駆動装置が位置決め制御装置に接続された場合に、そのことがトリガとなって個別特性データが供給されるようにしたり、接続後の予め定められた条件が満たされたことがトリガとなって供給されるようにしたりすること等ができる。また、個別特性データは必要な場合に受信されればよく、本体側に個別特性データを記憶しておく必要は必ずしもない。

請求項２に記載の位置決め制御装置においては、個別制御指令値作成部が、個別特性データに基づいて、基準制御データを用いて作成された制御指令値を個別に補正して、出力する場合の個別補正係数を作成する個別補正係数作成部を備え、その個別補正係数作成部によって作成された個別補正係数と、前記基準制御データとを用いて、前記個別制御指令値が作成される。基準制御データと、可動部材の位置決め関連データとに基づいて制御指令値が作成され、その作成された制御指令値が個別補正係数で補正されて個別制御指令値が作成されて、出力される。
また、請求項３に記載の位置決め制御装置においては、個別制御指令値作成部が、個別特性データで基準制御データを変更して個別制御データを作成する個別制御データ作成部を備え、その個別制御データ作成部によって作成された個別制御データを用いて、個別制御指令値が作成される。
個別特性データを用いて基準制御データが変更されて、個別基準制御データとされる。その個別基準制御データと可動部材の位置決め関連データとに基づいて個別制御指令値が作成されて、出力される。
この場合において、基準制御データ、個別制御データは、請求項５に記載のように、ゲインとすることができる。基準制御ゲインは、例えば、比例ゲイン、微分ゲイン、積分ゲインとしたり、フィードフォワード制御用ゲインとしたり、フィードバック制御用ゲインとしたり、モータ制御用ゲインとしたり、増幅器制御用ゲインとしたりすること等ができる。基準ゲインが、個別ゲイン作成部によって、個別特性データで変更されて個別ゲインが作成されるのであるが、これら基準ゲインのうち、位置決め制御に利用されるすべてのゲインが変更されても、これらの一部のゲインが変更されてもよい。
請求項６に記載のように、フィードフォワード用のゲインが変更されるようにすることが望ましい。フィードバック制御はロバスト制御、できる限り同様の制御とし、ゲイン等が変更されないようにすることが望ましいため、フィードフォワード制御指令値に駆動装置個々の特性が反映されるようにするのである。

また、位置決め制御装置は、電子部品装着システムの制御装置に適用することができる。この場合に、１台の電子部品装着機に設けられた制御装置に適用したり、複数台の電子部品装着機を制御する制御装置（サーバ、あるいは、ホストコンピュータと称することがある）に適用したりすることができる。また、電子部品装着機の各々に設けられた制御装置とホストコンピュータとの両方によって位置決め制御装置が構成されるようにすることもできる。例えば、個別特性データの取得および個別補正係数や個別制御データの作成等がホストコンピュータにおいて行われ、個別制御指令値の作成、出力が装着機に対応する制御装置において行われるようにすることができる。
位置決め制御装置は、請求項１０に記載のように、駆動装置を制御することにより、回路基板を保持する回路基板保持部を備えた可動部材を、予め定められ、電子部品装着装置によって回路基板に電子部品が装着される電子部品装着位置まで移動させる基板保持部位置決め制御部を含むものとしたり、請求項１１に記載のように、駆動装置を制御することにより、可動部材の装着ヘッド保持部によって保持された装着ヘッドを、部品供給装置の電子部品収容位置と回路基板上の電子部品が装着される電子部品装着位置との間で移動させる装着ヘッド位置決め制御部を含むものとしたりすることができる。
回路基板保持部を備えた可動部材、装着ヘッド保持部を備えた可動部材は、Ｘ軸方向に移動可能なものであっても、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能なものであっても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能なものであってもよい。

図１に本発明の一実施例である位置決め制御装置６と、それによって制御される駆動装置８とを備えた機械の一例を示す。ただし、この機械は具体的にいかなる作業を行うかを考えて構成されたものではなく、機台１０により１つの可動部材１２が一直線に平行な方向に移動可能に支持され、ボールねじ１４およびナット１５を介して電動モータ（サーボモータ）１６により移動させられるものを模型化したものである。
位置決め制御装置６において、制御指令値としての電流指令値が作成されて、駆動装置８に出力される。駆動装置８は、本実施例においては、増幅器２２，電動モータ１６等を含み、増幅器２２によって電流指令値が増幅されて（図示しない電源から供給される電流が増幅器２２において電流指令値に応じた大きさに調整されて）、電動モータ１６に供給される。駆動装置８は、可動部材１２が、一定の加速度で加速され、次に一定の減速度で減速され、速度が０になって、所望の位置で停止するか、あるいは、最高速度に達したならばしばらくその最高速度に維持され、次に一定の減速度で減速され、速度が０になって所望の位置で停止するように、制御される。また、電動モータ１６の回転角度を検出するエンコーダ１８（位置検出装置：図２参照）が設けられ、可動部材１２の基準位置からの電動モータ１６の回転角度の累積値に基づいて、可動部材１２の現時点の位置が検出される。
なお、位置検出装置としては可動部材１２の位置を直接検出するリニア型のポテンショメータを設けることもできる。

位置決め制御装置６は、コンピュータを主体とするものであり、図２に示すように、記憶部３０，個別制御データ演算部３２，フィードフォワード制御回路３４，フィードバック制御回路３６，位置決め指令作成部３８，処理部（可変ゲイン乗算部）４０、インターフェース（入出力部）４２等を含む。
記憶部３０は不揮発性のメモリであり、モータ固有ＤＣゲイン誤差データ記憶部５０と、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データ記憶部５２とを含む。
個別制御データ演算部３２においては、可変ゲインＫvの値がモータ固有ＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データを用いて演算により求められる。可変ゲインＫvの基準値は１であるが、モータ固有のＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有のＤＣゲイン誤差データから求められた固有値（個別ゲインＫvID）が設定される。誤差が０である場合には固有値は１となる。
位置決め指令作成部３８においては、可動部材１２の目標位置、目標加速度等の目標位置に関連するデータが作成される。なお、これら目標位置に関連するデータは、直接供給されるようにすることもできる。
フィードフォワード制御回路３４には、目標加速度（目標ストロークの２階微分値）が入力され、目標加速度が得られるようにフィードフォワード電流指令値ＩＦＦが作成されて、出力される。
フィードバック制御回路３６には、可動部材１２の目標位置と、実際の位置との差である偏差が入力され、偏差が０となるようにフィードバック電流指令値ＩＦＢが作成されて、出力される。
そして、フィードフォワード電流指令値ＩＦＦとフィードバック電流指令値ＩＦＢとが加えられ（ＩＡ＝ＩＦＦ＋ＩＦＢ）、加えられた値ＩＡに可変ゲインＫｖが掛けられることにより、制御指令値（電流指令値）ＩＯＵＴが作成されて、駆動装置８に出力される。
ＩＯＵＴ＝ＩＡ・Ｋｖ
また、可変ゲインＫvに固有値が設定された場合に作成された制御指令値を個別制御指令値（個別電流指令値）ＩＯＵＴＩＤと称する。個別制御指令値ＩＯＵＴＩＤは、可変ゲインＫvが１である場合の制御指令値ＩＯＵＴ（ＩＡ）に、固有値（個別ゲインＫvID）を掛けた値に対応する。
ＩＯＵＴＩＤ＝ＩＯＵＴ・ＫｖID＝ＩＡ・ＫｖID

本実施例において、記憶部３０は本体側個別特性データ記憶部の一態様である。また、電動モータ１６に固有のＤＣゲイン誤差データが個別モータデータに対応し、増幅器２２に固有のＤＣゲイン誤差データが個別増幅器データに対応し、これらが個別特性データ、個別誤差データに対応する。さらに、基準値（１）である可変ゲインが基準制御データ、基準ゲインに対応し、固有値である可変ゲイン（モータ固有ＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データに基づいて決まる可変ゲイン）が個別制御データ、個別ゲインに対応する。固有値（個別ゲイン）は、個別補正係数と称することもできる。
ＤＣゲインは直流成分のゲインであり、周波数応答において、周波数に依存しない一定の大きさとなる比例ゲインである。電動モータ１６のＤＣゲインは、出力値（出力トルク）／入力値（供給電流）［Ｎｍ／Ａ］（トルク定数と称することができる）で表され、増幅器２２のＤＣゲインは、出力値（出力電流）／入力値（電流指令値）［単位なし］（電流ループゲインと称することができる）で表される。電動モータ１６に固有のＤＣゲイン誤差は、電動モータ１６のトルク定数、電流ループゲインの、その型式のモータの規格値に対する誤差の和をいう。電動モータ１６が直流モータである場合において、モータの型式等が同じであっても、１つ１つの磁気回路特性値は同じであるとは限らない。すなわち、同じ電流を流した場合の磁束密度の大きさが異なったり、フレミングの法則が理論通りに成立しないことに起因して流れる電流量が異なったりする。それらに起因して、トルク定数、電流ループゲインに誤差が生じ、これらの誤差の和をＤＣゲイン誤差と称するのである。本実施例においては、ＤＣゲインがトルク定数とされるため、ＤＣゲイン誤差はトルク定数誤差であると考えることができる。増幅器２２に固有のＤＣゲイン誤差は、増幅器２２を構成する回路基板に搭載された電子部品の電気的特性値に基づいて生じる。
本実施例においては、位置決め制御装置６において使用される各ゲイン等制御データは、制御対象である駆動装置８に含まれる電動モータ１６，増幅器２２が、規格品であるとした場合（トルク定数、電流ループゲイン等が規格値であるとした場合）に決まる大きさに設定されている。このように決められた制御データが基準制御データであり、前述の可変ゲインＫvは基準値１である。

可変ゲインＫvが基準値（１）である場合において、増幅器２２，電動モータ１６に誤差がない場合には、原則として、制御指令値通りに増幅器２２，電動モータ１６が作動し、可動部材１２が移動させられる。例えば、図２に示すように、電動モータ１６の出力トルクの目標値が１０Nmであり、それに対応する電流指令値が１０(A)である場合において、位置決め制御装置６によって電流指令値１０（A）が出力されれば、増幅器２２の出力電流は１０Aとなり、電動モータ１６の出力トルクは１０Nmとなる。
それに対して、増幅器２２のＤＣゲイン誤差率が（−３％）、電動モータのＤＣゲイン誤差率が（−５％）である場合において、個別誤差データが考慮されることなく（可変ゲインＫvが１である）、電流指令値１０（A）が出力されると、増幅器２２の出力が９．７Aとなり、電動モータ１６の出力トルクが８．８３Nmとなり、可動部材１２を意図通りに移動させることができなくなる。
そこで、本実施例においては、モータ固有のＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有のＤＣゲイン誤差データを用いて可変ゲインＫvの値（固有値）が決定され、それに応じて個別電流指令値が作成される。
可変ゲインＫvの値は、モータ固有のＤＣゲイン誤差率ＧＭ、増幅器固有のＤＣゲイン誤差率ＧＡである場合に、式
ＫvID＝Ｋv／［｛（１００＋ＧＭ）／１００｝｛（１００＋ＧＡ）／１００｝］
Ｋv＝１
に従って求められる。なお、モータ固有のＤＣゲイン誤差率ＧＭ、増幅器固有のＤＣゲイン誤差率ＧＡは、以下のように表されるデータである。
ＧＭ＝｛（ＫＭ−ＫＭＳ）×１００｝／ＫＭＳ
ＧＡ＝｛（ＫＡ−ＫＡＳ）×１００｝／ＫＡＳ
ＫＭ−ＫＭＳ：電動モータ１６のＤＣゲイン誤差
ＫＭＳ：規格値、ＫＭ：実際のゲイン
ＫＡ−ＫＡＳ：増幅器２２のＤＣゲイン誤差
ＫＡＳ：規格値、ＫＡ：：実際のゲイン
なお、規格値ＫＭＳ、ＫＡＳは作動目標値に対応する値であり、実際のゲインＫＭ、ＫＡは実際の作動値に対応する値である。

個別制御データ演算部３２においては、図３のフローチャートで表される個別ゲイン演算プログラムが実行される。
ここでは、モータ固有のＤＣゲイン誤差率ＧＭ、増幅器固有のＤＣゲイン誤差率ＧＡは、製品仕様書等に記載されている値を使用する。これらは、予めわかっており、インターフェイス４２を介して入力されて、記憶部３０に記憶される。例えば、インターフェイス４２に入力装置（例えば、パーソナルコンピュータ）が直接接続されている場合に、そのパーソナルコンピュータを介してこれら誤差率ＧＭ、ＧＡが入力される場合、インターフェイス４２にホストコンピュータ（サーバ）が接続され、ホストコンピュータあるいは、ホストコンピュータに接続されたパーソナルコンピュータ（入力装置）を介して入力される場合等がある。これらデータの供給は、信号線を介して行われたり、無線で行われたりする。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、モータ固有ＤＣゲイン誤差データ（ＤＣゲイン誤差率ＧＭ）が取得され、記憶部３０に記憶され、Ｓ２において、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データ（ＤＣゲイン誤差率ＧＡ）が取得され、記憶される（Ｓ１，２の実行が個別制御データ取得工程に対応する）。そして、Ｓ３において、可変ゲインＫｖIDの値（個別制御データ、個別データ、固有値）が上述の式に従って取得され、Ｓ４において、処理部４０で使用される可変ゲインＫｖが固有値ＫｖIDに設定される。
以下、位置決め指令作成部３８において作成された目標位置に関連するデータ、可動部材１２の実際の位置データ（これらを位置決め関連データと称する）と固有値ＫvIDとに基づいて個別電流指令値ＩＯＵＴＩＤが作成され、出力される（個別電流指令値の作成、出力が個別制御指令値作成工程に対応する）。
例えば、モータ固有のゲイン誤差率ＧＭが−５％、増幅器固有のゲイン誤差率ＧＡが−３％である場合には、個別ゲインＫvIDの値は、固有値（１．０８５）とされる。
したがって、この個別ゲインを用いれば、個別制御指令値ＩＯＵＴＩＤは、１０．８５（A）となり、増幅器２２の出力電流が１０．３０Aとなり、電動モータ１６の出力トルクが９．９９Nmとなる。また、モータ固有のゲイン誤差率ＧＭが５％、増幅器固有のゲイン誤差率ＧＡが３％である場合には、個別ゲインＫvIDの値は、固有値（０．９２５）となる。個別制御指令値ＩＯＵＴＩＤは９．２５(A)となり、増幅器２２の出力が９．５３Aとなり、電動モータ１６の出力トルクが１０．０Nmとなる。
このように、本実施例の位置決め制御装置においては、電動モータ１６の出力トルクを目標トルクに近づけることができ、可動部材１２の位置決め制御精度を向上させることができる。また、簡単な方法で、位置決め精度を向上させ得るという利点もある。
さらに、モータ固有ＤＣゲイン誤差データ等がユーザ等によって入力可能である場合には、ユーザが電動モータを交換した場合に、モータ固有ＤＣゲイン誤差データを新たに入力すればよく、交換後の電動モータ１６の特性に応じた個別電流指令値が作成されるようにすることができる。電動モータ１６を交換しても、簡単な方法で、可動部材１２の位置決め精度の低下を抑制することが可能となる。

本実施例においては、処理部４０，フィードフォワード制御回路３４，フィードバック制御回路３６等により個別制御指令値作成部、個別電流指令値作成部が構成される。また、位置決め制御装置の個別制御データ作成プログラムのＳ１，２を記憶する部分、実行する部分、記憶部３０等により個別特性データ取得部が構成される。個別特性データ取得部は、個別誤差データ取得部でもある。さらに、位置決め制御装置の個別制御データ作成プログラムのＳ３，４を記憶する部分、実行する部分等により個別制御データ作成部が構成される。個別制御データ作成部は個別補正係数作成部、個別ゲイン作成部でもある。

なお、上記実施例においては、電動モータ全体についてのＤＣゲイン誤差率が取得されるようにされていたが、電動モータがリニアモータである場合に、可動子における誤差率と固定子における誤差率とが別個に取得されるようにすることもできる。
また、処理部４０の可変ゲインＫvの値が固有値に設定されるようにされていたが、フィードフォワード制御回路３４，フィードバック制御回路３６において使用される可変ゲインＫvFF、可変ゲインＫvFBの値がそれぞれ固有値に設定されるようにすることができる。その場合には、処理部４０は不要となり、制御回路３４，３６は、補償器と称することができる。その場合の一例を図４に示す。
図４に示すように、フィードフォワード制御回路３４には、処理部６０，６２が含まれる。処理部６０において、フィードフォワード用ゲイン（定数）ＫFFを掛ける処理が行われ、処理部６２において、フィードフォワード用可変ゲインＫvFFを掛ける処理が行われる。同様に、フィードバック制御回路３６には、処理部６４，６６が含まれ、処理部６４において、フィードバック用ゲイン（定数）ＫFBを掛ける処理が行われ、処理部６６において、フィードバック用可変ゲインＫvFBを掛ける処理が行われる。フィードフォワード用可変ゲインＫvFF、フィードバック用可変ゲインＫvFBの値は、電動モータ１６、増幅器２２の固有ＤＣゲイン誤差データが考慮されない場合は基準値１であるが、本実施例においては、上記実施例における場合と同様に、電動モータ１６，増幅器２２に固有のＤＣゲイン誤差率ＧＭ、ＧＡに基づいて取得された値ＫvID（固有値）に設定される。
その結果、フィードフォワード制御指令値が（ＩＦＦ・ＫvID）とされ、フィードバック制御指令値が（ＩＦＢ・ＫvID）とされ、これらの和が、個別制御指令値ＩＯＵＴＩＤとされる。
ＩＯＵＴＩＤ ＝（ＩＦＦ・ＫvID）＋（ＩＦＢ・ＫvID）＝（ＩＦＦ＋ＩＦＢ）・ＫvID＝ＩＡ・ＫvID

さらに、上記実施例においては、フィードフォワード用可変ゲインとフィードバック用可変ゲインとが同じ値ＫvID（ＫvFFID＝ＫvFBID）に設定されるようにされていたが、これらフィードフォワード用可変ゲインとフィードバック用可変ゲインとは、互いに異なる値（ＫvFFID≠ＫvFBID）とすることもできる。
また、上記実施例においては、フィードフォワード用可変ゲインＫvFFの値もフィードバック用可変ゲインＫvFBの値も変更されるようにされていたが、フィードフォワード用可変ゲインＫvFFの値が変更され、フィードバック用可変ゲインＫvFBの値は変更されないようにすることもできる。この場合には、可変ゲインＫvFBの代わりに固定値（固定ゲイン）とされる。フィードバック制御に、ＤＣゲイン誤差を考慮する必要性は低いため、フィードフォワード制御にのみ反映されるようにするのである。
本実施例においては、位置決め制御装置６の図４のフィードフォワード制御回路３４における処理部６２の可変ゲインＫvFFを個別ゲインＫvFFIDに変更する部分等によりフィードフォワード用個別ゲイン作成部が構成される。

さらに、図５に示すように、フィードフォワード制御回路３４に含まれる処理部７０において使用されるフィードフォワード用ゲインＫＦＦの値を可変ゲインとし、可変ゲインが個別特性データに基づいて個別ゲインに設定されるようにすることができる。
個別フィードフォワード用ゲインＫＦＦＩＤは、フィードフォワード用ゲインＫＦＦの値に、ＤＣゲイン誤差率ＧＭ、ＧＡに基づいて求められた固有値ＫvIDを掛けた値とされるのであり、式
ＫＦＦＩＤ＝ＫＦＦ・ＫvID
に従って取得される。
同様に、フィードバック制御回路３６に含まれる処理部７２において使用されるフィードバック用ゲインＫＦＢの値も、式
ＫＦＢＩＤ＝ＫＦＢ・ＫvID
で表される固有値とすることができる。
個別制御データ演算部３２においては、図１０のフローチャートで表される個別ゲイン演算プログラムが実行される。Ｓ１１〜１３において、上記実施例における場合と同様に、ＤＣゲイン誤差率ＧＭ、ＧＡが取得され、これらに基づいて固有値ＫvIDが求められる。そして、Ｓ１４において、個別フィードフォワード用ゲインＫＦＦＩＤ、個別フィードバック用ゲインＫＦＢＩＤがそれぞれ求められ、Ｓ１５において、処理部７０，７２に設定される。
このように、本実施例においては、フィードフォワード用ゲインＫＦＦ、フィードバック用ゲインＫＦＢが基準ゲインとされ、個別フィードフォワード用ゲインＫＦＦＩＤ、個別フィードバック用ゲインＫＦＢＩＤが個別ゲインとされる。個別ゲインＫＦＦＩＤ、ＫＦＢＩＤは、基準ゲインＫＦＦ、ＫＦＢとＤＣゲイン誤差率ＧＭ、ＧＡとに基づいて取得される。位置決め制御装置６の個別ゲイン演算プログラムのＳ１４，１５を記憶する部分、実行する部分等により個別ゲイン作成部が構成される。

また、上記実施例においては、位置決め制御装置６に個別特性データを記憶する記憶部３０が設けられたが、記憶部は駆動装置８に設けてもよい。その場合の一例を図６に示す。
本実施例においては、駆動装置８にモータ固有ＤＣゲイン誤差データ記憶部８０，増幅器固有ＤＣゲイン誤差データ記憶部８２を含む記憶部（装置側個別特性データ記憶部）８４が設けられる。それに対して、位置決め制御装置６には、固有データ受信部８６が設けられる。例えば、位置決め制御装置６に駆動装置８が接続された場合等に、モータ固有ＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データが位置決め制御装置６に供給される。位置決め制御装置６において、固有データ受信部（個別特性データ受信部の一態様である）８６において誤差データが受信されて、取得される。
固有データ受信部８６において受信されたモータ固有ＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データは個別制御データ演算部３２に供給されて、上記実施例における場合と同様に、個別ゲインＫvIDが求められる。

さらに、上記実施例においては、可動部材１２の位置が電動モータ１６の回転角度に基づいて取得されるようにされていたが、リニアポテンショメータ等により、可動部材１２の直線方向の位置が直接検出されるようにすることもできる。
また、駆動装置をリニアモータを含むものとすることができる。

さらに、上記実施例においては、モータ固有ＤＣゲイン誤差データ、増幅器固有ＤＣゲイン誤差データが、製品仕様書等に予め記載された値が使用されるようにされていたが、予め、ベンチテスト等で取得し、その値を使用することもできる。
ＤＣゲインは、例えば、時間応答から推定する方法、周波数応答から推定する方法によって推定することができる。時間応答から推定する方法の一例は、論文「M.Kobayashi, T.Yamaguchi and H.hirai : Adaptive Seeking Control for Magnetic Disk Drive, JSME International Journal, Series C - 43, 300 / 305 (2000)」に記載されている。磁気ディスク装置におけるシーク制御において、加速度フィードフォワードゲインが可変とされており、目標速度と実速度との差の２乗の値が最小となるように、ＤＣゲインが取得され、逐次的に補正される。
周波数応答から推定する方法は、「MATLABによる制御のためのシステム同定」足立 修一著 東京電機大学出版局 １９９６年１２月発行（ISBN4-501-31860-0 C-3055）、「システム同定」相良節夫、秋月影雄、中溝高好、片山徹著 計測自動制御学会等に記載されている。位置決め制御系において、正弦波、ランダム信号等が入力された場合の、出力値（可動部材の位置）に基づいて周波数応答が取得される。周波数応答の大きさは、ゲイン特性曲線（ボード線図）で表されるが、このうちの、制御対象が慣性体として近似できる周波数帯域から、実際のＤＣゲインが取得される。

電動モータ１６，増幅器２２についての実際のＤＣゲインが周波数応答から推定され、ＤＣゲイン誤差率が取得される場合について説明する。
図１に示す機械（実際に使用される機械を小型化した機械、あるいは、モデル化した機械）において、例えば、正弦波状の電流指令値ＩＯＵＴを入力した場合（周波数を変化させる）の可動部材１２の位置データ（加速度データ）から、図７に示すボード線図のゲイン特性曲線が得られる。図７の一点鎖線で囲まれた領域が、制御対象である駆動装置８が慣性体として近似し得る（摩擦要素と振動要素の影響を受けない）周波数帯域である。比例ゲインであるＤＣゲインは周波数に依存しない値なのである。この周波数帯域から、応答Ｆは、おおよそ
−２２≒２０log₁₀Ｆ
Ｆ≒０．０７９
であることがわかる。
一方、応答Ｆは、式
Ｆ＝Ｋm・Ｋa／Ｊ
で表される。
Ｊは、駆動装置８の総イナーシャ（慣性モーメントＩの和）である。電動モータ１６のロータの慣性モーメント、ボールねじ１４の慣性モーメント、ボールねじ質量のモータ軸換算の慣性モーメント、可動部材１２のモータ軸換算の慣性モーメントの和であり、既知である。また、Ｋmは、電動モータ１６のＤＣゲイン（トルク／供給電流値）［Ｎｍ／Ａ］であり、Ｋaは、増幅器２２の電流ループゲイン（ＤＣゲイン）である。ＤＣゲイン誤差率の取得対象が電動モータ１６である場合には、取得対象ではない増幅器２２の電流ループゲインＫaは、定数（既知）とされる。
本実施例においては、可動部材１２の加速度（出力）と電流指令値（入力）との関係から応答Ｆが取得されるが、以下、可動部材１２の加速度を回転角加速度に換算する等、電動モータ１６の回転力学系に換算してＤＣゲイン、ＤＣゲイン誤差率等が取得される。
上式から、そのＤＣゲイン誤差率取得対象の電動モータ１６についての実際のＤＣトルクＫmは、式
Ｋm＝Ｆ・Ｊ／Ｋａ
に従って取得することができる。
それに対して、位置決め制御装置６において使用されるゲイン等の基準制御データは、基準となる電動モータ（以下、基準電動モータと称する）が接続された状態で決められる。基準電動モータは、位置決め制御装置６に最初に接続されたモータとしたり、複数個交換した後のモータとしたり、製品仕様書に記載された誤差が０であるモータとしたり、誤差が設定値以下のモータとしたりすること等ができる。したがって、基準制御データが決定されるのに用いられた基準電動モータについてのＤＣゲインをＫmsとした場合に、誤差率取得対象の電動モータの固有のＤＣゲイン誤差率Ｅmは、式
Ｅm＝｛（Ｋm−Ｋms）／Ｋms｝×１００ ＝（Ｋm／Ｋms−１）×１００
に従って取得することができる。
誤差率取得対象が増幅器２２である場合においても同様である。誤差率取得対象の増幅器２２の電流ループゲインＫaは、電動モータ１６のＤＣゲインＫmを定数とした場合に、式
Ｋa＝Ｆ・Ｊ／Ｋm
に従って取得することができ、その増幅器２２の固有のＤＣゲイン誤差率Ｅaは、基準増幅器についての電流ループゲインをＫasとした場合に式
Ｅa＝｛（Ｋa−Ｋas）／Ｋas｝×１００＝（Ｋa／Ｋas−１）×１００
に従って取得することができる。
このように取得されたモータ固有のＤＣゲイン誤差率Ｅm，増幅器固有のＤＣゲイン誤差率Ｅaは、位置決め制御装置６にインターフェイス４２を介して入力されて、上記実施例における場合と同様に、個別ゲインＫvIDの値が取得されて、設定される。

なお、電動モータ１６の回転加速度は、エンコーダ１８の検出値に基づいて直接取得されるようにすることもできる。
また、上記実施例においては、電動モータ１６の回転力学系に換算してＤＣゲイン，ＤＣゲイン誤差率等が取得される場合について説明したが、直線力学系で取得することもできる。その場合には、可動部材１２の加速度がそのまま使用される。また、Ｊを、駆動装置８の総質量Ｍ（駆動装置８の総イナーシャを質量に換算した値）とし、Ｋmを電動モータ１６のＤＣゲイン（軸方向の力／供給電流値）［Ｎ／Ａ］とする。駆動装置８の総イナーシャＪは、式
Ｍ＝Ｊ・（２π／Ｌ）²
Ｌ：ボールねじピッチ（ボールねじ１４の１回転当たりの軸方向の移動量）［ｍ］
に従って総質量Ｍに換算することができる。

また、個別データは、駆動装置全体のゲイン（出力値／入力値）の誤差を表す個別誤差データとすることができる。例えば、駆動装置全体のゲインを電動モータのＤＣゲインＫmと電流増幅器のＤＣゲインＫaとを掛けた値（Ｋm・Ｋa）としたり、これらＤＣゲインを掛けた値を駆動装置の総質量Ｍあるいは総イナーシャＪで除した値としたりすることができ、これらの値の誤差を個別誤差データとするのである。
さらに、駆動装置８がリニアモータを含む場合には、駆動装置の総質量は、リニアモータの可動子（コイル等を含む）および可動部材（可動子に保持されたもの）の質量の総和となる。

次に、本発明を電子部品装着機に適用した場合の実施例を説明する。
図８は、部品保持ヘッドがＸＹロボットによって移動させられ、静止した回路基板に電子部品を装着するタイプの電子部品装着機を示す。機台１２６上に、Ｘ軸方向に回路基板としてのプリント配線板１２８を搬送する基板コンベヤ１３０が設けられている。基板コンベヤ１３０は搬送経路の途中にプリント配線板１２８を位置決めして保持する基板保持装置１３１を備えている。その基板コンベヤ１３０の上方にはＸＹロボット１３２が設けられている。ＸＹロボット１３２は、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸スライド１３４と、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸スライド１３６とを備えている。Ｘ軸スライド１３４は機台１２６の上面に配設された図示しない一対のガイドにより案内され、一対ずつのＸ軸モータ１４０および送りねじ１４２によりＸ軸方向に移動させられる。Ｘ軸スライド１３４のガイドは送りねじ１４２の下方に、送りねじ１４２と平行に配設されている。Ｙ軸スライド１３６は、Ｘ軸スライド１３４に設けられたガイド１４４により案内され、Ｙ軸モータ１４６と図示しない送りねじとによってＹ軸方向に移動させられる。Ｙ軸スライド１３６には部品保持ヘッド（装着ヘッド）１４８が、垂直なＺ軸方向に昇降可能に設けられており、図示しないガイドに案内され、Ｚ軸モータと送りねじとにより昇降させられる。部品保持ヘッド１４８は、部品供給装置１４９から電子部品を受け取り、プリント配線板１２８の所定の位置に装着する。

上記Ｘ軸モータ１４０，Ｙ軸モータ１４６，Ｚ軸モータはいずれもサーボモータである。これらモータは部品保持ヘッド１４８等と共に位置決め制御装置１５０により制御される。位置決め制御装置１５０は、図２に示すものと同様の構造を成したものであり、本実施例においてはＸ軸モータ１４０，Ｙ軸モータ１４６がそれぞれ増幅器１５６，１５８を介して接続される。Ｘ軸，Ｙ軸モータ１４０，１４６に固有のＤＣゲイン誤差データ、増幅器１５６，１５８に固有のＤＣゲイン誤差データ等に基づいて、それぞれ、個別可変ゲインＫvIDX，ＫvIDYが求められ、個別制御指令値（個別電流指令値）ＩＯＵＴＩＤＸ，ＩＯＵＴＩＤＹが作成されて、出力される。それによって、部品保持ヘッド１４８の位置決め精度を向上させることができる。本実施例においては、Ｘ軸スライダ１３４，Ｙ軸スライダ１３６等により可動部材が構成され、Ｘ軸モータ１４０および増幅器１５６，Ｙ軸モータ１４６および増幅器１５８等により駆動装置が構成される。また、位置決め制御装置１５０は装着ヘッド位置決め制御部でもある。
なお、部品保持ヘッド１４８を昇降させる昇降装置等に本発明を適用することも可能である。

図９に本発明の別の実施例を示す。本実施例では、理解を容易にするために機台１６１の上部が除去された状態で図示されている。その機台１６１の上部に回転可能に保持された間欠回転体１６２の間欠回転により、複数の部品保持ヘッド１６０が垂直な旋回軸線のまわりに旋回させられつつ複数の停止位置に順次停止させられ、それら停止位置の一つである部品受取位置において、部品供給装置１６４から電子部品を受け取り、基板保持装置１６６に保持されたプリント配線板１６８に装着するものである。そのため、部品保持ヘッド１６０は図示しない昇降装置により、間欠回転体１６２に対して相対的に昇降させられる。基板保持装置１６６は、ＸＹテーブル１６９によりＸＹ座標面上の任意の位置へ移動させられる。ＸＹテーブル１６９は、サーボモータであるＸ軸モータ１７０と送りねじ１７２とによりガイド１７４に沿ってＸ軸方向に移動させられるＸ軸テーブル１７６と、サーボモータであるＹ軸モータ１７８と送りねじ１８０とによりガイド１８２に沿ってＸ軸テーブル１７６上をＹ軸方向に移動させられるＹ軸テーブル１８４とを備えている。部品供給装置１６４は、それぞれサーボモータであるＤ軸モータ１８６と送りねじ１８８とによりＸ軸に平行なＤ軸方向に移動させられる部品テーブル１９０を２台備えており、各部品テーブル１９０上に複数の部品フィーダ１９１が搭載されている。部品フィーダ１９１はそれぞれ１種類ずつの電子部品を多数収容しており、一定の部品供給部に１個ずつ位置決めする。

上記Ｘ軸モータ１７０，Ｙ軸モータ１７８は増幅器１９７，１９８を介して位置決め制御装置２００に接続され、Ｄ軸モータ１８６が増幅器２０２を介して接続される。位置決め制御装置２００は、図２に示すものと同じ構造を成したものである。これらは、上記実施例における場合と同様に制御される。Ｘ軸モータ１７０，Ｙ軸モータ１７８の各々の固有のＤＣゲイン誤差率、増幅器１９７，１９８固有のＤＣゲイン誤差率に基づいて個別可変ゲインの値ＫvIDX、ＫvIDYが設定され、その設定された固有値ＫvIDX、ＫvIDYと位置決め関連データ各々とに基づいて個別電流指令値ＩＯＵＴＩＤＸ，ＩＯＵＴＩＤＹが作成される。また、Ｄ軸モータ１８６の固有のＤＣゲイン誤差率、増幅器２０２の固有のＤＣゲイン誤差率に基づいて個別可変ゲインの値ＫvIDDが設定され、その設定された固有値ＫvIDD、と位置決め関連データとに基づいて個別電流指令値ＩＯＵＴＩＤ_Dが作成される。それによって、プリント配線板１６８の位置決め精度を向上させることができ、部品テーブル１９０の位置決め精度を向上させることができる。
本実施例においては、Ｘ軸モータ１７０および増幅器１９７、Ｙ軸モータ１７８および増幅器１９８、Ｄ軸モータ１８６および増幅器２０２によりそれぞれ駆動装置が構成され、位置決め制御装置２００のうち個別電流指令値ＩＯＵＴＩＤＸ，ＩＯＵＴＩＤＹを作成して、出力する部分等により基板保持部位置決め制御部２１０が構成される。

以上、本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前述に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。

本発明の一実施例である位置決め制御装置を備えた機械の一例を示す斜視図である。 上記位置決め制御装置を概念的に示す図である。 上記位置決め制御装置に記憶され、実行される個別ゲイン演算プログラムを表すフローチャートである。 本発明の別の一実施例である位置決め制御装置および駆動装置を概念的に示す図である。 本発明のさらに別の一実施例である位置決め制御装置および駆動装置を概念的に示す図である。 本発明の別の一実施例である位置決め制御装置および駆動装置を概念的に示す図である。 ゲイン誤差を取得する場合に求められたボード線図である。 上記位置決め制御装置が搭載された電子部品装着機を示す平面図である。 上記位置決め制御装置が搭載された別の電子部品装着機を示す平面図である。 図５の位置決め制御装置に記憶され、実行される個別ゲイン演算プログラムを表すフローチャートである。

符号の説明

６，２００：位置決め制御装置 ８：駆動装置 １２：可動部材 １４：ボールねじ １５：ナット １６：電動モータ １８：エンコーダ ２２：増幅器 ３０：記憶部 ３２：個別制御データ演算部 ４０：処理部 ５０：モータ固有ＤＣゲイン誤差データ記憶部 ５２：増幅器固有ＤＣゲイン誤差データ記憶部 ６２，６６：処理部 ７０，７２：処理部 ８４：記憶部 １３４，１３６：スライド １４０，１４６：電動モータ １４８：部品装着ヘッド １５０：装着ヘッド位置決め制御部 １５６，１５８：増幅器 １７０，１７８：電動モータ １７６，１８４：テーブル １９７，１９８：増幅器 ２１０：基板保持部位置決め制御部

Claims (12)

1. 電動モータを備えて可動部材を移動させる駆動装置を制御することにより、前記可動部材の位置を制御する位置決め制御装置であって、
   前記駆動装置各々の個別の特性を表す個別特性データを取得する個別特性データ取得部と、
   その個別特性データ取得部によって取得された個別特性データと予め定められている基準制御データとを用いて、その駆動装置への個別制御指令値を作成して、出力する個別制御指令値作成部と
   を含むことを特徴とする位置決め制御装置。
2. 前記個別制御指令値作成部が、前記基準制御データを用いて作成された制御指令値を前記個別特性データに基づいて、個別に補正し、出力する場合の個別補正係数を作成する個別補正係数作成部を備え、その個別補正係数作成部によって作成された個別補正係数と、前記基準制御データとを用いて、前記個別制御指令値を作成するものである請求項１に記載の位置決め制御装置。
3. 前記個別制御指令値作成部が、前記個別特性データで前記基準制御データを変更して個別制御データを作成する個別制御データ作成部を備え、その個別制御データ作成部によって作成された個別制御データを用いて、前記個別制御指令値を作成するものである請求項１に記載の位置決め制御装置。
4. 前記個別特性データ取得部が、前記駆動装置の各々について、制御指令値に対応する作動目標値と、その制御指令値で制御された場合の前記駆動装置の実際の作動を表す実作動値との差に応じた個別誤差データを前記個別特性データとして取得する個別誤差データ取得部を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の位置決め制御装置。
5. 前記個別制御指令値作成部が、前記個別特性データで前記基準制御データを変更して個別制御データを作成する個別制御データ作成部を備え、その個別制御データ作成部が、前記個別誤差データ取得部によって取得された前記個別誤差データで、前記基準制御データとしての基準ゲインを補正して前記個別制御データとしての前記個別ゲインを作成する個別ゲイン作成部を含む請求項４に記載の位置決め制御装置。
6. 前記ゲインがフィードフォワード制御に使用されるフィードフォワード用ゲインであり、前記個別ゲイン作成部が、前記個別誤差データでフィードフォワード用基準ゲインを変更してフィードフォワード用個別ゲインを作成するフォードフォワード用個別ゲイン作成部を含む請求項５に記載の位置決め制御装置。
7. 当該位置決め制御装置がデータを入力可能なインターフェースを含み、前記個別特性データ取得部がそのインターフェイスを介して入力された個別特性データを記憶する本体側個別特性データ記憶部を含む請求項１ないし６のいずれか１つに記載の位置決め制御装置。
8. 前記駆動装置が、自らの個別特性データを記憶する装置側個別特性データ記憶部を含み、前記個別特性データ取得部が、その駆動装置から供給された個別特性データを受信して取得する個別特性データ受信部を含む請求項１ないし７のいずれか１つに記載の位置決め制御装置。
9. 前記駆動装置が、制御指令値としての電流指令値を増幅して、前記電動モータに出力する電流増幅器を含み、前記個別制御指令値作成部が、前記電動モータに特有の個別モータ特性データおよび前記電流増幅器に特有の個別増幅器特性データと、前記基準制御データとを用いて、個別の電流指令値を作成する個別電流指令値作成部を含む請求項１ないし８のいずれか１つに記載の位置決め制御装置。
10. 前記可動部材が、回路基板を保持する回路基板保持部を備え、当該位置決め制御装置が、前記駆動装置を制御することにより、前記可動部材を、予め定められ、電子部品装着装置によって前記回路基板に電子部品が装着される電子部品装着位置まで移動させる基板保持部位置決め制御部を含む請求項１ないし９のいずれか１つに記載の位置決め制御装置。
11. 前記可動部材が、回路基板上に電子部品を装着する装着ヘッドを保持する装着ヘッド保持部を備え、当該位置決め制御装置が、前記駆動装置を制御することにより、前記装着ヘッドを、部品供給装置の電子部品収容位置と前記回路基板上の前記電子部品が装着される電子部品装着位置との間で移動させる装着ヘッド位置決め制御部を含む請求項１ないし９のいずれか１つに記載の位置決め制御装置。
12. 電動モータを備えて可動部材を移動させる駆動装置を制御することにより、前記可動部材の位置を制御する位置決め制御方法であって、
    外部から供給された前記駆動装置各々の個別の特性を表す個別特性データを用いて、個別制御データを取得する個別制御データ取得工程と、
    その個別制御データ取得工程において取得された個別制御データと、予め定められている基準制御データとを用いて、その駆動装置への個別制御指令値を作成して、出力する個別制御指令値作成工程と
    を含むことを特徴とする位置決め制御方法。
    

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