JP2014087235A - アクチュエータ制御装置及びアクチュエータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ内の移動体の衝突をより確実に検出可能とする。
【解決手段】アクチュエータ制御装置１０は、アクチュエータ３０の駆動制御に際して、ポジションテーブルからポジションデータを選択し、検出ゾーンを設定する。次に、アクチュエータ制御装置１０は、アクチュエータ３０の駆動制御の開始後に、スライダ３４が移動して加速域及び減速域以外の区間である検出ゾーン内に存在した場合に、モータ３２を流れる電流値を検出する。更に、アクチュエータ制御装置１０は、その検出した電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続している場合に、スライダ３４の衝突を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ制御装置及びアクチュエータ制御方法に関する。

種々の作業の自動化に寄与する産業用ロボットは、一般的にアクチュエータを有する。このアクチュエータは、駆動源として例えばモータを備え、当該モータの回転運動を移動体であるスライダの直線運動等に変換させる。アクチュエータの制御装置には、スライダが障害物に衝突して移動することができなくなった場合のモータの過負荷を防止するために、モータに流れる電流値を検出し、その電流値が閾値を超えた場合に衝突を検出する機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−５８００２号公報

ところで、スライダの加速時及び減速時には、モータに流れる電流は大きくなる。このため、上述した従来の衝突検出の機能では、電流値の閾値が低い場合、スライダの加速時及び減速時において障害物に衝突していないにもかかわらず、衝突したと誤検出されてしまう。一方、このような誤検出を避けるべく、電流値の閾値をスライダの加速時及び減速時にモータを流れる電流値よりも高い値に設定した場合には、加速が終了してから減速を開始するまでの間にスライダが障害物に衝突してモータに流れる電流値が大きくなったとしても閾値より低いと衝突が検出されない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アクチュエータ内の移動体の衝突をより確実に検出可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るアクチュエータ制御装置は、
移動体を有するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前まで移動する間において前記アクチュエータ内のモータに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出する衝突検出手段と、
を備えることを特徴とする。

前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間を設定する第１の検出範囲設定手段と、
前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の位置を検出する位置検出手段と、
を備え、
前記衝突検出手段は、前記位置検出手段により検出された前記移動体の位置が前記第１の検出範囲設定手段により設定された前記所定の区間内であり、且つ、前記電流検出手段により検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度を設定する第２の検出範囲設定手段と、
前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の速度を検出する速度検出手段と、
を備え、
前記衝突検出手段は、前記速度検出手段により検出された前記移動体の速度が前記第２の検出範囲設定手段により設定された前記所定の速度であり、且つ、前記電流検出手段により検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間を設定する第３の検出範囲設定手段を備え、
前記衝突検出手段は、前記移動体の移動時間が前記第３の検出範囲設定手段により設定された前記所定の移動時間であり、且つ、前記電流検出手段により検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記衝突検出手段は、前記電流検出手段により検出された前記電流値が所定時間以上前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記所定時間は、前記移動体の加速時及び減速時において前記モータに流れる電流値が前記所定の閾値を超える時間よりも短い時間であるようにしてもよい。

前記移動体の移動先を示す目標位置と、前記移動体が前記目標位置まで移動する際の加速度と、加速後の一定速度と、前記一定速度で移動後の減速度と、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度、及び、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間の少なくとも何れかとを対応付けたテーブルを備えるようにしてもよい。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るアクチュエータ制御方法は、
移動体を有するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御方法であって、
前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前まで移動する間において前記アクチュエータ内のモータに流れる電流値を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出する衝突検出ステップと、
を含むことを特徴とする。

前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間を設定する第１の検出範囲設定ステップと、
前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の位置を検出する位置検出ステップと、
を含み、
前記衝突検出ステップでは、前記位置検出ステップにおいて検出された前記移動体の位置が前記第１の検出範囲設定ステップにおいて設定された前記所定の区間内であり、且つ、前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度を設定する第２の検出範囲設定ステップと、
前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の速度を検出する速度検出ステップと、
を含み、
前記衝突検出ステップでは、前記速度検出ステップにおいて検出された前記移動体の速度が前記第２の検出範囲設定ステップにおいて設定された前記所定の速度であり、且つ、前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間を設定する第３の検出範囲設定ステップを含み、
前記衝突検出ステップでは、前記移動体の移動時間が前記第３の検出範囲設定ステップにより設定された前記所定の移動時間であり、且つ、前記電流検出ステップにより検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記衝突検出ステップでは、前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が所定時間以上前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出するようにしてもよい。

前記所定時間は、前記移動体の加速時及び減速時において前記モータに流れる電流値が前記所定の閾値を超える時間よりも短い時間であるようにしてもよい。

前記移動体の移動先を示す目標位置と、前記移動体が前記目標位置まで移動する際の加速度と、加速後の一定速度と、前記一定速度で移動後の減速度と、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度、及び、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間の少なくとも何れかとを対応付けたテーブルを記憶手段に記憶する記憶ステップを含むようにしてもよい。

本発明によれば、移動体の衝突をより確実に検出可能とすることができる。

実施形態に係るアクチュエータシステムの概観を示す図である。 実施形態に係るアクチュエータ制御装置の構成を示す図である。 実施形態に係るスライダの位置とモータの電流値及び速度との対応を示す図である。 実施形態に係るポジションテーブルの一例を示す図である。 実施形態に係るアクチュエータ制御装置によるスライダの衝突検出の詳細な動作を示すフローチャートである。 実施形態に係るスライダの移動時間とモータの電流値との対応を示す図である。 他の実施形態に係るポジションテーブルの第１の例を示す図である。 他の実施形態に係るポジションテーブルの第２の例を示す図である。 他の実施形態に係るポジションテーブルの第３の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るアクチュエータシステム１の概観を示す。図１に示されるように、アクチュエータシステム１は、アクチュエータ制御装置１０、アクチュエータ３０、モータケーブル４１及びエンコーダケーブル４２を備える。

アクチュエータ３０は、ハウジング３１、モータ３２、ボールねじ３３、スライダ３４、エンコーダ３５、ベアリング３６及びガイド３７を備える。

ハウジング３１は、内部の各部材を保護する中空の部材である。ハウジング３１の内部には、モータ３２、ボールねじ３３、スライダ３４、エンコーダ３５、ベアリング３６及びガイド３７が収容される。

モータ３２の回転軸は、ボールねじ３３に連結されている。ボールねじ３３にはベアリング３６が取り付けられている。モータ３２は、モータケーブル４１を介してアクチュエータ制御装置１０から供給される電流に応じて、ボールねじ３３を回転させる。これにより、スライダ３４が２本のガイド３７に沿って始点と終点との間をＸ軸方向に移動する。

ここで、始点とは、スライダ３４の移動範囲のうちモータ３２に最も近い位置を意味し、終点とは、スライダ３４の移動範囲のうちモータ３２から最も遠い位置を意味する。スライダ３４の位置は、モータ３２の回転角と比例する。例えば、スライダ３４が、図１に示されるようにモータ３２に最も近い位置にある場合、回転角は０°である。この状態からモータが回転することにより回転角が７２０°となった場合、スライダ３４は＋Ｘ軸方向に例えば２ｃｍだけ移動する。

エンコーダ３５は、例えば磁気式のロータリーエンコーダである。エンコーダ３５は、モータ３２が所定角度だけ回転する毎に、パルスを、エンコーダケーブル４２を介してアクチュエータ制御装置１０へ出力する。ここで、エンコーダ３５は、モータ３２がスライダ３４を＋Ｘ軸方向に移動させる方向に回転する場合には、その回転方向に所定角度だけ回転する毎に＋１を示すパルスを出力し、モータ３２がスライダ３４を−Ｘ軸方向に移動させる方向に回転する場合には、その回転方向に所定角度だけ回転する毎に−１を示すパルスを出力する。なお、エンコーダ３５は磁気式に限られず、光学式その他の方式のエンコーダであってもよい。

アクチュエータ制御装置１０は、モータ３２に電力を供給することにより、モータ３２を回転させる。また、アクチュエータ制御装置１０には、エンコーダ３５からのパルスがエンコーダケーブル４２を介して入力される。アクチュエータ制御装置１０は、アクチュエータ３０の駆動中にモータ３２を流れる電流値が所定の閾値（衝突判定閾値）を超えた場合に、スライダ３４に対する障害物等の衝突を検出する。

図２は、アクチュエータ制御装置１０の構成を示す図である。図２に示されるように、アクチュエータ制御装置１０は、制御部１０２、メモリ１０４、モータドライバ回路１０６、電流センサ１０８、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１１０、及び、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１２を備える。

制御部１０２は、例えばマイクロコンピュータにより構成される。制御部１０２は、メモリ１０４に記憶されたプログラムを実行し、メモリ１０４に記憶された各種データを処理することなどにより、アクチュエータ制御装置１０の全体を制御する。制御部１０２は、電流検出手段としての電流値検出部１２２と、第１の検出範囲設定手段としての検出範囲設定部１２４と、位置検出手段としての位置・速度検出部１２６と、衝突検出手段としての衝突検出部１２８との機能を有する。制御部１０２は、アクチュエータ３０内のエンコーダ３５を接続する。メモリ１０４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）である。メモリ１０４は、各種情報を記憶する。

モータドライバ回路１０６は、アクチュエータ３０内のモータ３２を接続する。モータドライバ回路１０６は、制御部１０２の制御により、モータ３２に対して電力を供給し、モータ３２の駆動を制御する。電流センサ１０８は、モータ３２を接続する。電流センサ１０８は、アクチュエータ３０の駆動時、換言すれば、モータ３２の駆動時においてモータ３２に流れる電流値を検出する。

Ｉ／Ｆ部１１０は、制御部１０２の制御により、図示しないパーソナルコンピュータ等の外部の機器との間でデータの送信及び受信を行う。ＬＥＤ１１２は、制御部１０２の制御により、点灯動作を行う。

本実施形態では、スライダ３４は、移動開始位置から加速し、次に一定速度で移動し、更に減速して目標位置に到達する。図３は、スライダ３４の位置とモータ３２に流れる電流値及びスライダ３４の速度との対応を示す図である。図３に示すように、スライダ３４が移動開始位置から加速している間、すなわち、スライダ３４が加速域に存在する間、モータ３２を流れる電流値は、定格電流に対する所定比率（例えば５０％）である衝突判定閾値を超える。また、スライダ３４が目標位置まで減速している間、すなわち、スライダ３４が減速域に存在する間、モータ３２を流れる電流値は、衝突判定閾値を超える。この場合、アクチュエータ制御装置１０が衝突判定閾値を超えたことのみをもってスライダ３４の衝突を検出すると、加速時及び減速時に衝突が発生したと誤った検出を行ってしまう。

そこで、本実施形態では、アクチュエータ制御装置１０は、スライダ３４の加速の終了後から減速の開始前までの間に当該スライダ３４が一定速度で移動する範囲内に検出ゾーンを設定し、スライダ３４が当該検出ゾーンに存在し、且つ、モータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超えた場合に、スライダ３４の衝突を検出する。

図４は、ポジションテーブルの一例を示す図である。ポジションテーブルは、利用者によって設定され、スライダ３４による加速、一定速度での移動、減速からなる動作パターンを規定するポジションデータによって構成されている。ポジションデータは、当該ポジションデータの識別情報であるＮｏ．と、目標位置と、加速の終了後から減速の開始前までの間のスライダ３４の速度（一定速度）と、スライダ３４が移動開始位置から加速する際の加速度と、スライダ３４が減速して目標位置に到達するために減速する際の減速度と、衝突判定閾値と、検出ゾーンの−Ｘ軸方向側の端を示す検出ゾーンと、検出ゾーンの＋Ｘ軸方向側の端を示す検出ゾーン＋とを含んで構成されている。ここで、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋、予め定められた基準位置（例えば始点）を原点とした場合の位置を示す。検出ゾーンは、検出ゾーン−で示される位置と検出ゾーン＋で示される位置との間の範囲である。

例えば、Ｎｏ．１のポジションデータは、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋が何れも０である。これは、検出ゾーンが設定されていないことを示す。また、目標位置が同一であってもスライダ３４による加速、一定速度での移動、減速からなる動作パターンは多種多様である。このため、Ｎｏ．０のポジションデータとＮｏ．２のポジションデータとに示すように、目標位置が同一であっても異なるポジションデータが含まれる場合がある。

例えば、利用者が、ポジションデータの生成のために、図示しない操作部に対する操作入力や、アクチュエータ制御装置１０に接続されたパーソナルコンピュータ等に対する操作入力を行うと、制御部１０２は、その操作入力に応じたポジションデータを生成し、ポジションテーブルに登録する。ポジションテーブルは、メモリ１０４に記憶されている。

次に、アクチュエータ制御装置１０によるスライダ３４の衝突検出の詳細な動作を説明する。図５は、アクチュエータ制御装置１０によるスライダ３４の衝突検出の詳細な動作を示すフローチャートである。

制御部１０２内の検出範囲設定部１２４は、メモリ１０４に記憶されたポジションテーブル内のポジションデータを選択する（ステップＳ１０１）。例えば、利用者が、ポジションデータの選択のために、図示しない操作部に対する操作入力や、アクチュエータ制御装置１０に接続されたパーソナルコンピュータ等に対する操作入力を行うと、検出範囲設定部１２４は、その操作入力に応じたポジションデータをポジションテーブルから選択する。

選択されたポジションデータは、スライダ３４による加速、一定速度での移動、減速からなる動作パターンを規定するポジションデータとしてメモリ１０４に記憶される。メモリ１０４にポジションデータが記憶されることにより、当該ポジションデータ内の検出ゾーン−及び検出ゾーン＋から特定される検出ゾーンが設定される。なお、ポジションデータ内の検出ゾーン−及び検出ゾーン＋が何れも０である場合には、検出ゾーンが設定されず、後述するステップＳ１０３乃至ステップＳ１０８の処理は行われない。

次に、制御部１０２は、選択されたポジションデータに基づいて、アクチュエータ３０の駆動制御を開始する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１０２は、スライダ３４が、移動開始位置から加速し、一定速度で移動し、減速して目標位置に到達するまでの間に、モータ３２に流すべき電流値を算出する。更に、制御部１０２は、算出した電流値をモータドライバ回路１０６へ出力する。ここで、制御部１０２は、スライダ３４が、移動開始位置から移動を開始してから目標位置に到達するまでの間に所定の周期で到来するタイミング（算出タイミング）毎に電流値を算出し、随時、算出した電流値をモータドライバ回路１０６へ出力する。モータドライバ回路１０６は、入力された電流値を有する電流をアクチュエータ３０内のモータ３２に流す処理を行う。これにより、スライダ３４が移動開始位置から目標位置まで移動可能となる。

次に、制御部１０２内の位置・速度検出部１２６は、スライダ３４が検出ゾーン内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

具体的には、位置・速度検出部１２６は、スライダ３４が、予め定められた基準位置に存在した後にエンコーダ３５から随時入力されるパルスが示す＋１又は−１を加算する。次に、位置・速度検出部１２６は、パルスが示す値の加算値（パルス加算値）に基づいて、基準位置からスライダ３４の現在位置までの距離を算出する。次に、位置・速度検出部１２６は、算出した距離を基準位置に加算することにより、基準位置を原点とした場合のスライダ３４の現在位置を特定する。

更に、位置・速度検出部１２６は、スライダ３４の現在位置が、ステップＳ１０１において選択されたポジションデータ内の検出ゾーン−によって示される位置と、検出ゾーン＋によって示される位置との間である場合に、スライダ３４が検出ゾーン内に存在すると判定し、それ以外の場合、スライダ３４が検出ゾーン内に存在しないと判定する。

スライダ３４が検出ゾーン内に存在する場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、モータ３２に流れる電流値を検出する（ステップＳ１０４）。具体的には、電流センサ１０８は、随時モータ３２に流れる電流値を検出し、制御部１０２へ出力している。制御部１０２内の電流値検出部１２２は、スライダ３４が検出ゾーン内に存在する場合に、電流センサ１０８からの電流値（検出電流値）を取得する。

次に、制御部１０２内の衝突検出部１２８は、検出電流値がステップＳ１０１において選択されたポジションデータ内の衝突判定閾値を超える時間が、負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

図６は、スライダ３４の移動時間とモータ３２を流れる電流値との対応を示す図である。図６に示すように、負荷出力判定時間は、加速時にモータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超える時間よりも短い時間に設定されている。また、図示されていないが、負荷出力判定時間は、減速時にモータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超える時間よりも短い時間に設定されている。衝突判定閾値及び負荷出力判定時間の情報は、それぞれメモリ１０４に記憶されている。

検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続している場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、衝突検出部１２８は、スライダ３４に障害物等が衝突したことを検出する（ステップＳ１０６）。

次に、制御部１０２は、モータ３２に対する電力供給を停止するように、モータドライバ回路１０６を制御する。モータドライバ回路１０６は、制御部１０２の制御により、モータ３２に対する電力供給を停止する（ステップＳ１０７）。次に、制御部１０２は、スライダ３４の衝突を通知する処理を行う（ステップＳ１０８）。具体的には、制御部１０２は、ＬＥＤ１１２を点灯させる制御を行う。ＬＥＤ１１２は、制御部１０２の制御に応じて点灯する。この際、ＬＥＤ１１２は所定間隔で点滅を繰り返すようにしてもよい。ＬＥＤ１１２が点灯することにより、作業者は、スライダ３４に生じた衝突を認識することができる。その後、一連の動作が終了する。

一方、検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続していない場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、ステップＳ１０３以降の動作が繰り返される。

また、スライダ３４が検出ゾーン内に存在しない場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、制御部１０２は、ステップＳ１０１において選択されたポジションデータに基づくアクチュエータ３０の駆動制御が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。例えば、制御部１０２は、位置・速度検出部１２６によって検出されるスライダ３４の現在位置がポジションデータ内の目標位置である場合、アクチュエータ３０の駆動制御が終了したと判定する。アクチュエータ３０の駆動制御が終了した場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、一連の動作が終了する。一方、アクチュエータ３０の駆動制御が終了していない場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）、ステップＳ１０３以降の動作が繰り返される。

以上説明したように、本実施形態では、アクチュエータ制御装置１０は、アクチュエータ３０の駆動制御に際して、ポジションテーブルからポジションデータを選択し、検出ゾーンを設定する。次に、アクチュエータ制御装置１０は、アクチュエータ３０の駆動制御の開始後に、スライダ３４が移動して加速域及び減速域以外の区間である検出ゾーン内に存在した場合に、モータ３２を流れる電流値を検出する。更に、アクチュエータ制御装置１０は、その検出した電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続している場合に、スライダ３４の衝突を検出する。

このように、本実施形態のアクチュエータ制御装置１０は、スライダ３４が加速域及び減速域に存在する間、換言すれば、スライダ３４が加速中及び減速中であるためにモータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超える間は、電流値に基づく衝突検出を行わず、スライダ３４が加速域及び減速域以外の区間である検出ゾーン内に存在した場合にのみ衝突検出を行う。

このため、スライダ３４の加速時及び減速時においてモータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超えるために、障害物等に衝突していないにもかかわらず、衝突したと誤検出されてしまうことが防止される。

また、従来は、このような誤検出を避けるべく、衝突判定閾値をスライダ３４の加速時及び減速時にモータ３２を流れる電流値よりも高い値に設定することがあり、この結果、加速が終了してから減速を開始するまでの間にスライダ３４が障害物等に衝突してモータ３２に流れる電流値が大きくなっているにもかかわらず、衝突していないと誤検出されてしまう場合がある。しかし、本実施形態では、衝突判定閾値をスライダ３４の加速時及び減速時にモータ３２を流れる電流値よりも高い値に設定する必要はないため、スライダ３４が障害物等に衝突しているにもかかわらず、衝突していないと誤検出されてしまうことも防止される。

また、本実施形態では、利用者が設定可能なデータである、スライダ３４の動作パターンを規定するポジションデータ内に検出ゾーン−及び検出ゾーン＋を含めるため、利用者は、検出ゾーンを簡易に設定することができる。

また、スライダ３４の加速時及び減速時における衝突の誤検出を防止するために、モータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超える時間が、スライダ３４の加速時及び減速時にモータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超える時間よりも長い時間継続した場合に、衝突を検出する手法も考えられる。しかし、この手法を採用した場合、衝突を検出するまでに時間を要することになる。

これに対して、本実施形態のアクチュエータ制御装置１０は、負荷出力判定時間を、スライダ３４の加速時及び減速時にモータ３２を流れる電流値が衝突判定閾値を超える時間よりも短い時間に設定している。このため、衝突が生じた場合には短時間でその衝突を検出することができ、モータ３２過負荷を迅速に防止することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、ポジションデータ内に検出ゾーン−及び検出ゾーン＋を含めておき、アクチュエータ制御装置１０は、スライダ３４が検出ゾーンに存在する場合にのみ、モータ３２を流れる電流に基づいてスライダ３４の衝突検出を行った。

しかし、電流値の検出範囲の設定は検出ゾーンに限定されない。例えば、電流値の検出範囲をスライダ３４の速度や時間によって設定してもよい。

図７、図８及び図９は、ポジションテーブルの他の例を示す図である。図７に示すポジションテーブル内のポジションデータは、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋に代えて、検出速度−及び検出速度＋が含まれている。検出速度−は同一のポジションデータ内の速度以下の値であり、検出速度＋は同一のポジションデータ内の速度以上の値であり、また、検出速度−は可能な限り同一のポジションデータ内の速度に近い値であることが好ましい。

図７に示すポジションテーブルを用いる場合、アクチュエータ制御装置１０の制御部１０２内の第２の検出範囲設定手段としての検出範囲設定部１２４は、メモリ１０４に記憶されたポジションテーブル内のポジションデータを選択する。更に制御部１０２内の速度検出手段としての位置・速度検出部１２６は、エンコーダ３５からのパルスの出力間隔に基づいてスライダ３４の速度を算出する。更に、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、算出された速度が選択されたポジションデータ内の検出速度＋以下であり、且つ、検出速度−以上である場合に、モータ３２に流れる電流値を検出し、衝突検出部１２８は、その検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定する。

また、検出速度−及び検出速度＋を用いなくてもよい。この場合、上述と同様に、アクチュエータ制御装置１０の制御部１０２内の検出範囲設定部１２４は、メモリ１０４に記憶されたポジションテーブル内のポジションデータを選択し、位置・速度検出部１２６は、エンコーダ３５からのパルスの出力間隔に基づいてスライダ３４の速度を算出する。更に、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、算出した速度が選択されたポジションデータ内の速度以上である場合に、モータ３２に流れる電流値を検出する。衝突検出部１２８は、その検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定し、継続していれば、衝突を検出する。

図８に示すポジションテーブル内のポジションデータは、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋に代えて、検出時間−及び検出時間＋が含まれている。検出時間−及び検出時間＋は、検出時間−から検出時間＋までの時間が、スライダ３４が一定速度で移動する時間となるように設定される。

図８に示すポジションテーブルを用いる場合、アクチュエータ制御装置１０の制御部１０２内の第３の検出範囲設定手段としての検出範囲設定部１２４は、メモリ１０４に記憶されたポジションテーブル内のポジションデータを選択する。次に、制御部１０２は、スライダ３４の移動開始からの経過時間を測定する。更に、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、その測定時間が選択されたポジションデータ内の検出時間−以上であり、且つ、検出時間＋以下である場合に、モータ３２に流れる電流値を検出する。衝突検出部１２８は、その検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定し、継続していれば、衝突を検出する。

図９に示すポジションテーブル内のポジションデータは、図４に示すポジションテーブル内のポジションデータと比較すると、新たに種別と、検出速度−及び検出速度＋と、検出時間−及び検出時間＋とが含まれている。種別は、検出範囲である、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋と、検出速度−及び検出速度＋と、検出時間−及び検出時間＋とのうち、何れを有効にするかを示す情報であり、例えば、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋を有効とする場合には１、検出速度−及び検出速度＋を有効にする場合には２、検出時間−及び検出時間＋を有効にする場合には３が設定される。

図９に示すポジションテーブルを用いる場合、アクチュエータ制御装置１０の制御部１０２内の検出範囲設定部１２４は、メモリ１０４に記憶されたポジションテーブル内のポジションデータを選択し、種別に基づいて、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋と、検出速度−及び検出速度＋と、検出時間−及び検出時間＋とのうち、有効にするデータを特定する。

更に、制御部１０２内の位置・速度検出部１２６は、検出ゾーン−及び検出ゾーン＋が有効である場合にはエンコーダ３５からのパルスの出力間隔に基づいてスライダ３４の位置を算出する。その後は上述と同様、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、算出された位置が選択されたポジションデータ内の検出ゾーン−以上であり、且つ、検出ゾーン＋以下である場合に、モータ３２に流れる電流値を検出する。衝突検出部１２８は、その検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定し、継続していれば、衝突を検出する。

また、位置・速度検出部１２６は、検出速度−及び検出速度＋が有効である場合には、エンコーダ３５からのパルスの出力間隔に基づいてスライダ３４の速度を算出する。その後は上述と同様、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、算出した速度が選択されたポジションデータ内の速度以上である場合に、モータ３２に流れる電流値を検出する。衝突検出部１２８は、その検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定し、継続していれば、衝突を検出する。

また、制御部１０２は、検出時間−及び検出時間＋が有効である場合には、スライダ３４の移動開始からの経過時間を測定する。その後は上述と同様、制御部１０２内の電流値検出部１２２は、測定時間が選択されたポジションデータ内の検出時間−以上であり、且つ、検出時間＋以下である場合に、モータ３２に流れる電流値を検出する。衝突検出部１２８は、その検出電流値が衝突判定閾値を超える時間が負荷出力判定時間以上継続しているか否かを判定し、継続していれば、衝突を検出する。

また、上述した実施形態では、衝突判定閾値を定格電流の５０％としたが、これに限定されず、利用者によって適切な値が設定されるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、エンコーダ３５は、ロータリーエンコーダであって、モータ３２が所定角度だけ回転する毎に、パルスを出力した。しかしながら、エンコーダ３５は、スライダ３４の位置を検出するリニアエンコーダでもよい。この場合には、アクチュエータ制御装置１０の制御部１０２内の位置・速度検出部１２６は、エンコーダ３５からスライダ３４の位置を直接に取得することができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、コンピュータがプログラムを実行することで、アクチュエータ制御装置１０の機能を実現してもよい。また、アクチュエータ制御装置１０の機能を実現するためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されてもよいし、ネットワークを介してコンピュータにダウンロードされてもよい。

１ アクチュエータシステム
１０ アクチュエータ制御装置
３０ アクチュエータ
３１ ハウジング
３２ モータ
３３ ボールねじ
３４ スライダ
３５ エンコーダ
３６ ベアリング
３７ ガイド
４０ ＰＣ
４１ モータケーブル
４２ エンコーダケーブル
１０２ 制御部
１０４ メモリ
１０６ モータドライバ回路
１０８ 電流センサ
１１０、４１０ Ｉ／Ｆ部
１１２ ＬＥＤ
１２２ 電流値検出部
１２４ 検出範囲設定部
１２６ 位置・速度検出部
１２８ 衝突検出部

Claims (14)

1. 移動体を有するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置であって、
   前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前まで移動する間において前記アクチュエータ内のモータに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出する衝突検出手段と、
   を備えることを特徴とするアクチュエータ制御装置。
2. 前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間を設定する第１の検出範囲設定手段と、
   前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の位置を検出する位置検出手段と、
   を備え、
   前記衝突検出手段は、前記位置検出手段により検出された前記移動体の位置が前記第１の検出範囲設定手段により設定された前記所定の区間内であり、且つ、前記電流検出手段により検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
3. 前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度を設定する第２の検出範囲設定手段と、
   前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の速度を検出する速度検出手段と、
   を備え、
   前記衝突検出手段は、前記速度検出手段により検出された前記移動体の速度が前記第２の検出範囲設定手段により設定された前記所定の速度であり、且つ、前記電流検出手段により検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間を設定する第３の検出範囲設定手段を備え、
   前記衝突検出手段は、前記移動体の移動時間が前記第３の検出範囲設定手段により設定された前記所定の移動時間であり、且つ、前記電流検出手段により検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアクチュエータ制御装置。
5. 前記衝突検出手段は、前記電流検出手段により検出された前記電流値が所定時間以上前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のアクチュエータ制御装置。
6. 前記所定時間は、前記移動体の加速時及び減速時において前記モータに流れる電流値が前記所定の閾値を超える時間よりも短い時間であることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ制御装置。
7. 前記移動体の移動先を示す目標位置と、前記移動体が前記目標位置まで移動する際の加速度と、加速後の一定速度と、前記一定速度で移動後の減速度と、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度、及び、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間の少なくとも何れかとを対応付けたテーブルを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のアクチュエータ制御装置。
8. 移動体を有するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御方法であって、
   前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前まで移動する間において前記アクチュエータ内のモータに流れる電流値を検出する電流検出ステップと、
   前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出する衝突検出ステップと、
   を含むことを特徴とするアクチュエータ制御方法。
9. 前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間を設定する第１の検出範囲設定ステップと、
   前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の位置を検出する位置検出ステップと、
   を含み、
   前記衝突検出ステップでは、前記位置検出ステップにおいて検出された前記移動体の位置が前記第１の検出範囲設定ステップにおいて設定された前記所定の区間内であり、且つ、前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ制御方法。
10. 前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度を設定する第２の検出範囲設定ステップと、
    前記アクチュエータの駆動中における前記移動体の速度を検出する速度検出ステップと、
    を含み、
    前記衝突検出ステップでは、前記速度検出ステップにおいて検出された前記移動体の速度が前記第２の検出範囲設定ステップにおいて設定された前記所定の速度であり、且つ、前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項８又は９に記載のアクチュエータ制御方法。
11. 前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間を設定する第３の検出範囲設定ステップを含み、
    前記衝突検出ステップでは、前記移動体の移動時間が前記第３の検出範囲設定ステップにより設定された前記所定の移動時間であり、且つ、前記電流検出ステップにより検出された前記電流値が前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載のアクチュエータ制御方法。
12. 前記衝突検出ステップでは、前記電流検出ステップにおいて検出された前記電流値が所定時間以上前記所定の閾値を超える場合に、前記移動体の衝突を検出することを特徴とする請求項８乃至１１の何れかに記載のアクチュエータ制御方法。
13. 前記所定時間は、前記移動体の加速時及び減速時において前記モータに流れる電流値が前記所定の閾値を超える時間よりも短い時間であることを特徴とする請求項１２に記載のアクチュエータ制御方法。
14. 前記移動体の移動先を示す目標位置と、前記移動体が前記目標位置まで移動する際の加速度と、加速後の一定速度と、前記一定速度で移動後の減速度と、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する所定の区間、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間を移動する際の所定の速度、及び、前記アクチュエータの駆動中であって前記移動体が加速の終了後から減速の開始前までの間に移動する際の所定の移動時間の少なくとも何れかとを対応付けたテーブルを記憶手段に記憶する記憶ステップを含むことを特徴とする請求項８乃至１３の何れかに記載のアクチュエータ制御方法。

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