JP3388112B2 - 位置決め制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置決め制御装置
に関し、詳しくは、レーザ光書込みユニットに用いるＦ
θミラー等の形状測定装置、ロボットやＮＣ工作機械等
に使用される位置決め制御装置において、運転中に誤っ
て制御軸がワーク等に衝突したような事態を検出してこ
れを速やかに回避することができる位置決め制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロボットやＮＣ工作機械等にあ
っては、アクチュエータによって制御軸が目標位置にな
るように制御しており、この種の位置決め制御装置とし
ては、例えば、特開平６ー２８４７６４号公報に記載さ
れたようなものがある。このものは、アクチュエータ
と、このアクチュエータの回転位置または機械の位置を
検出する位置検出器と、前記モータの回転速度を検出す
る速度検出手段と、前記モータの回転位置指令を発生す
る位置指令発生部と、前記モータの回転位置を制御する
位置制御部と、前記モータの回転速度を制御する速度制
御部と、前記モータのトルク電流を制御する電流制御部
と、を備えた位置決め制御装置において、トルク電流指
令とモータの回転速度を入力し、外乱トルクを推定する
外乱オブザーバと、前記外乱オブザーバにより推定され
た外乱トルクが予め設定されている許容外乱トルク値を
越えたとき、前記モータを停止する方向に制動トルク電
流指令を前記モータが停止するまで通常の電流指令に替
えて前記電流制御部に出力する逆転制動制御部と、を備
えている。

【０００３】このものによれば、機械の衝突を検出した
直後にモータが停止する方向に機械が許す最大の制動ト
ルクをモータに与えることができるため、衝突の検出後
のサーボモータの制動時間および制動距離を短縮するこ
とができるメリットがある。また、その他の位置決め制
御装置としては、例えば、特開平３−１１０４０６号公
報に記載されたようなものがある。

【０００４】このものは、１つのアクチュエータが、こ
のアクチュエータと対物レンズとの間の距離を光学的に
検出するフォーカス信号を発生するフォーカス信号発生
部および対物レンズの位置を検出する位置検出部からな
る２つの位置検出手段を具備しており、１つのゲインコ
ントローラ回路（位置制御部）への入力であるフォーカ
ス信号と位置検出信号の２つの位置検出手段を切換える
ことによって共にアクチュエータの位置決め制御を行な
うフォーカスサーボ系と位置制御系の制御を切換えるよ
うにしているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の位置決め制御装置にあっては、外乱オブザー
バにモータ速度を入力するための速度制御装置（速度制
御部）が必要になってしまうとともに、モータ制動トル
クを発生させるための逆転制動制御部が必要になってし
まい、装置のコストが増大してしまうという問題があっ
た。

【０００６】また、モータの衝突の検出方法としては、
トルク電流とモータの回転から推定された外乱が所定の
値を越えたときに衝突と判断しているが、モータの起動
時や停止時は、モータの速度または位置の変化が少なく
電流が瞬間的に大きく流れるため、外乱オブザーバによ
って推定される外乱は大きな値となってしまい、衝突し
たものと誤判断してしまうという問題があった。

【０００７】また、推定外乱と比較する所定の値を大き
くとった場合には、誤動作と判断される可能性は少ない
が、外乱オブザーバの帯域によっては、所定の値になる
までの推定時間がかかってしまい、衝突したときの機械
の損傷が大きくなるという不具合が発生してしまう。ま
た、後者に記載された位置決め制御装置にあっては、外
乱オブザーバについての考慮は一切なされていないた
め、外乱を推定してこれを抑圧することができないとい
う問題がある。

【０００８】そこで請求項１〜７記載の発明は、危険回
避のための特別な装置やセンサ等を設けることなしに制
御軸等のアクチュエータの衝突時の機械損傷を最小限に
することができる低コストな位置決め制御装置を提供す
ることを目的としている。また、請求項８〜12記載の発
明は、アクチュエータの複数の検出態様に応じて複数の
外乱を推定するようにして、アクチュエータの衝突時の
機械損傷を最小限にすることができる位置決め制御装置
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、モータと、該モータの回転
位置または該モータに取付けられた機械の位置を検出す
る位置検出部と、前記モータに供給される電流を制御す
ることによりモータを駆動する電流制御部と、前記モー
タに供給される電流を検出する電流検出部と、前記モー
タの回転位置または機械の位置の目標位置を設定する位
置指令部と、前記モータの回転位置または機械の位置を
制御する位置制御部と、を備えた位置決め制御装置にお
いて、前記モータに供給される電流とモータの回転位置
または機械の位置を入力し、モータの状態量を推定する
外乱オブザーバと、外乱オブザーバによって推定された
状態量の１つである外乱が、所定の値を衝突を検出して
から回避動作に移行するまでの所定の期間以上越えて所
定の値であるとき、モータの回転位置または機械の位置
の目標位置を変更する回避動作指令部と、を備えたこと
を特徴としている。

【００１０】その場合、モータの起動時や停止時等のよ
うにモータの速度または位置の変化が少なく電流が瞬間
的に大きく流れる場合には、外乱が発生したものと判断
せずに危険回避動作を行なわず、外乱が所定の値を所定
の時間以上越えたときモータの回転位置または機械の位
置の目標位置を変更して危険回避動作を行なうので、衝
突したときの機械の損傷を最小限にすることができる。
また、危険回避のための特別な装置やセンサを設けず
に、所定の値を所定の時間以上越えたときモータの回転
位置または機械の位置の目標位置を変更するのみで危険
を回避することができるので、位置決め制御装置のコス
トを大幅に低減することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、モータと、該モータの回転位置または該モー
タに取付けられた機械の位置を検出する位置検出部と、
前記モータに供給される電流を制御することによりモー
タを駆動する電流制御部と、前記モータの回転位置また
は機械の位置の目標位置を設定する位置指令部と、電流
指令値を出力することにより前記モータの回転位置また
は機械の位置を制御する位置制御部と、を備えた位置決
め制御装置において、前記位置制御部からの電流指令値
とモータの回転位置または機械の位置を入力し、モータ
の状態量を推定する外乱オブザーバと、外乱オブザーバ
によって推定された状態量の１つである外乱が、衝突を
検出してから回避動作に移行するまでの所定の期間以上
越えて所定の値であるとき、モータの回転位置または機
械の位置の目標位置を変更する回避動作指令部と、を備
えたことを特徴としている。

【００１２】その場合、請求項１記載の発明がモータに
供給される電流とモータの回転位置または機械の位置を
入力し、モータの状態量を推定しているのに対して、本
発明では、位置制御部からの電流指令値とモータの回転
位置または機械の位置を入力し、モータの状態量を推定
しているため、請求項１記載の発明と同様の作用に加え
て、モータ電流を検出する電流検出器や検出値を演算装
置に取込むためのＡ／Ｄ変換器を不要にできるので、位
置決め制御装置のコストをより一層を安価なものにする
ことができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１または２記載の発明において、前記
回避動作指令部は、外乱オブザーバによって推定された
外乱を打ち消す方向に所定の位置だけ回避動作を行なう
ように、前記目標位置を該所定の位置に変更することを
特徴としている。その場合、危険回避のために目標位置
を適宜変更しているので、危険の回避を確実に行なって
制御軸等のアクチュエータの衝突時の機械の損傷を最小
限にすることができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１または請求項２記載の発明におい
て、前記回避動作指令部は、外乱オブザーバによって推
定された外乱の符号に応じて所定の位置を変更し、回転
位置または機械の位置の目標位置を前記所定の位置に変
更することを特徴としている。その場合、危険を回避す
るための距離がモータの駆動方向によって異なる場合で
あっても支障なしに危険の回避を行うことができる。

【００１５】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１または２記載の発明において、前記
回避動作指令部は、外乱オブザーバによって推定された
外乱の符号に応じてこの外乱の比較対象である前記所定
の値を変更することを特徴としている。その場合、モー
タの駆動方向によって異なる推定外乱に含まれるノミナ
ルモデルに対するパラメータの違いに対処することがで
き、モータの駆動方向によって異常または過負荷となる
基準を適宜変更することができる。

【００１６】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１〜５何れかに記載の発明において、
前記モータを機械的に停止させる制動手段と、前記電流
制御部から出力されるモータ電流を完全に遮断する電流
遮断部を有することを特徴としている。その場合、モー
タを所望するときに確実に停止させることができる。

【００１７】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項６記載の発明において、外乱オブザー
バによって推定された状態量の１つである外乱が、衝突
を検出してから回避動作に移行するまでの所定の期間以
上越えて所定の値であるとき、回避動作を行なった後に
前記制動手段と電流遮断部を動作させることにより、モ
ータを完全に停止させるモータ停止制御手段を有するこ
とを特徴としている。

【００１８】その場合、危険の回避後にモータを確実に
停止させることができるので、危険回避後に位置制御装
置の安全性を十分に確保することができる。請求項８記
載の発明は、上記課題を解決するために、アクチュエー
タと、該アクチュエータの回転位置または該アクチュエ
ータに取付けられた機械の位置を検出する複数の位置検
出部と、前記アクチュエータの回転位置または機械の位
置の目標位置を設定する位置指令部と、前記位置検出部
と位置指令部からの出力信号に基づいて前記アクチュエ
ータに供給される電流指令値を生成し、該電流指令値に
基づいて前記アクチュエータの回転位置または機械の位
置を制御する位置制御部と、を備えた位置決め制御装置
であって、前記アクチュエータに供給される電流指令値
と前記アクチュエータの回転位置信号または機械の位置
信号に基づいてアクチュエータの状態量を推定する外乱
オブザーバを前記位置検出部に対応して同数設け、前記
位置制御部が前記外乱オブザーバからの出力信号に基づ
いて外乱を抑制することを特徴としている。

【００１９】その場合、異なる特性を有する複数の位置
検出部からの出力信号を１つの外乱オブザーバによって
検出した場合に、特性の異なる位置検出部が切換えられ
たときに外乱オブザーバの演算値に誤差が発生して正確
な外乱の検出を行なうことができないおそれがある。本
発明では、複数の位置検出部に対応させて外乱オブザー
バを設けたため、特性の異なる位置検出部が切換えられ
た場合にも、その位置検出部に対応する外乱オブザーバ
によって検出信号が演算されるので、その演算値に誤差
が発生することがない。このため、外乱を正確に把握し
て抑制することができ、高精度な位置決め制御を実行す
ることができる。

【００２０】請求項９記載の発明は、上記課題を解決す
るために、アクチュエータと、該アクチュエータの回転
速度または該アクチュエータに取付けられた機械の移動
速度を検出する複数の速度検出部と、前記アクチュエー
タの回転位置または機械の位置の目標位置を設定する位
置指令部と、前記速度検出部と位置指令部からの出力信
号に基づいて前記アクチュエータに供給される電流指令
値を生成し、該電流指令値に基づいて前記アクチュエー
タの回転位置または機械の位置を制御する位置制御部
と、を備えた位置決め制御装置であって、前記アクチュ
エータに供給される電流指令値と前記アクチュエータの
回転速度信号または機械の移動速度信号に基づいてアク
チュエータの状態量を推定する外乱オブザーバを前記速
度検出部に対応して同数設け、前記位置制御部が前記外
乱オブザーバからの出力信号に基づいて外乱を抑制する
ことを特徴としている。

【００２１】その場合、異なる特性を有する複数の速度
検出部からの出力信号を１つの外乱オブザーバによって
検出した場合に、特性の異なる速度検出部が切換えられ
たときに外乱オブザーバの演算値に誤差が発生して正確
な外乱の検出を行なうことができないおそれがある。本
発明では、複数の速度検出部に対応させて外乱オブザー
バを設けたため、特性の異なる速度検出部が切換えられ
た場合にも、その速度検出部に対応する外乱オブザーバ
によって検出信号が演算されるので、その演算値に誤差
が発生することがない。このため、外乱を正確に把握し
て抑制することができ、高精度な位置決め制御を実行す
ることができる。

【００２２】請求項10記載の発明は、上記課題を解決す
るために、アクチュエータと、該アクチュエータの回転
位置または該アクチュエータに取付けられた機械の位置
を検出する位置検出部と、該アクチュエータの回転速度
または該アクチュエータに取付けられた機械の移動速度
を検出する速度検出部と、前記アクチュエータの回転位
置または機械の位置の目標位置を設定する位置指令部
と、前記位置検出部または速度検出部と位置指令部から
の出力信号に基づいて前記アクチュエータに供給される
電流指令値を生成し、該電流指令値に基づいて前記アク
チュエータの回転位置または機械の位置を制御する位置
制御部と、を備えた位置決め制御装置であって、前記ア
クチュエータに供給される電流指令値と前記アクチュエ
ータの回転位置信号または機械の位置信号、または、前
記アクチュエータの回転速度信号または機械の移動速度
信号に基づいてアクチュエータの状態量を推定する外乱
オブザーバを前記位置検出部および速度検出部に対応し
て同数設け、前記位置制御部が前記外乱オブザーバから
の出力信号に基づいて外乱を抑制することを特徴として
いる。

【００２３】その場合、異なる特性を有する位置検出部
および速度検出部からの出力信号を１つの外乱オブザー
バによって検出した場合に、位置検出部および速度検出
部が切換えられたときに外乱オブザーバの演算値に誤差
が発生して正確な外乱の検出を行なうことができないお
それがある。本発明では、位置検出部および速度検出部
に対応させて外乱オブザーバを設けたため、特性の異な
る位置検出部および速度検出部が切換えられた場合に
も、その位置検出部および速度検出部に対応する外乱オ
ブザーバによって検出信号が演算されるので、その演算
値に誤差が発生することがない。このため、外乱を正確
に把握して抑制することができ、高精度な位置決め制御
を実行することができる。

【００２４】請求項11載の発明は、上記課題を解決する
ために、アクチュエータと、該アクチュエータの回転位
置または該アクチュエータに取付けられた機械の位置を
検出する位置検出部と、該アクチュエータまたはアクチ
ュエータに取付けられた機械と被測定物との間の距離を
光学的に検出するフォーカス信号を発生するフォーカス
信号発生部と、前記アクチュエータの回転位置または機
械の位置の目標位置を設定する位置指令部と、前記位置
検出部またはフォーカス信号発生部と位置指令部からの
出力信号に基づいて前記アクチュエータに供給される電
流指令値を生成し、該電流指令値に基づいて前記アクチ
ュエータの回転位置または機械の位置を制御する位置制
御部と、を備えた位置決め制御装置であって、前記アク
チュエータに供給される電流指令値と前記アクチュエー
タの回転位置信号または機械の位置信号、または、フォ
ーカス信号に基づいてアクチュエータの状態量を推定す
る外乱オブザーバを前記位置検出部およびフォーカス信
号発生部に対応して同数設け、前記位置制御部が前記外
乱オブザーバからの出力信号に基づいて外乱を抑制する
ことを特徴としている。

【００２５】その場合、異なる特性を有する位置検出部
およびフォーカス信号発生部からの出力信号を１つの外
乱オブザーバによって検出した場合に、位置検出部およ
びフォーカス信号発生部が切換えられたときに外乱オブ
ザーバの演算値に誤差が発生して正確な外乱の検出を行
なうことができないおそれがある。本発明では、位置検
出部およびフォーカス信号発生部に対応させて外乱オブ
ザーバを設けたため、特性の異なる位置検出部およびフ
ォーカス信号発生部が切換えられた場合にも、その位置
検出部およびフォーカス信号発生部に対応する外乱オブ
ザーバによって検出信号が演算されるので、その演算値
に誤差が発生することがない。このため、外乱を正確に
把握して抑制することができ、高精度な位置決め制御を
実行することができる。

【００２６】請求項12記載の発明は、上記課題を解決す
るために、アクチュエータと、該アクチュエータの回転
速度または該アクチュエータに取付けられた機械の移動
速度を検出する速度検出部と、該アクチュエータまたは
アクチュエータに取付けられた機械と被測定物との間の
距離を光学的に検出するフォーカス信号を発生するフォ
ーカス信号発生部と、前記アクチュエータの回転位置ま
たは機械の位置の目標位置を設定する位置指令部と、前
記速度検出部またはフォーカス信号発生部と位置指令部
からの出力信号に基づいて前記アクチュエータに供給さ
れる電流指令値を生成し、該電流指令値に基づいて前記
アクチュエータの回転位置または機械の位置を制御する
位置制御部と、を備えた位置決め制御装置であって、前
記アクチュエータに供給される電流指令値と前記アクチ
ュエータの回転速度信号または機械の移動速度信号、ま
たは、フォーカス信号に基づいてアクチュエータの状態
量を推定する外乱オブザーバを前記位置検出部およびフ
ォーカス信号発生部に対応して同数設け、前記位置制御
部が前記外乱オブザーバからの出力信号に基づいて外乱
を抑制することを特徴としている。

【００２７】その場合、異なる特性を有する速度検出部
およびフォーカス信号発生部からの出力信号を１つの外
乱オブザーバによって検出した場合に、速度検出部およ
びフォーカス信号発生部が切換えられたときに外乱オブ
ザーバの演算値に誤差が発生して正確な外乱の検出を行
なうことができないおそれがある。本発明では、速度検
出部およびフォーカス信号発生部に対応させて外乱オブ
ザーバを設けたため、特性の異なる速度検出部およびフ
ォーカス信号発生部が切換えられた場合にも、その速度
検出部およびフォーカス信号発生部に対応する外乱オブ
ザーバによって検出信号が演算されるので、その演算値
に誤差が発生することがない。このため、外乱を正確に
把握して抑制することができ、高精度な位置決め制御を
実行することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１〜６は本発明に係る位置決め制
御装置の第１実施形態を示す図であり、請求項１、３、
４何れかに記載の発明に対応している。まず、構成を説
明する。図１において、１は機械としてのキャリッジで
あり、このキャリッジ１はボイスコイルモータ２によっ
て駆動されるようになっている。このキャリッジ１の位
置はリニアエンコーダ（位置検出部）３によって検出さ
れるようになっており、このリニアエンコーダ３からの
検出信号は位置信号ｐｏｓとなって位置制御部４にフィ
ードバックされるようになっている。なお、エンコーダ
等によってキャリッジ１の位置を検出する代わりにモー
タ２の回転位置を検出するようにしても良い。

【００２９】この位置制御部４はリニアエンコーダ３か
らのフィードバック信号ｐｏｓと位置指令部５から発生
するモータ２の回転位置の指令信号とを比較し、両信号
の偏差に応じた電流指令値ｉrefを算出して電流制御部
６に出力するようになっている。電流制御部６は電流指
令値ｉrefに相当するモータ電流ｉmをモータ２に出力す
るようになっており、モータ２はこのモータ電流ｉmに
基づいてキャリッジ１を駆動する。

【００３０】また、電流センサ（電流検出部）７はモー
タ電流を検出するようになっており、この電流センサ７
によって検出されたモータ電流ｉsensは外乱オブザーバ
８に出力される。外乱オブザーバ８にはこのモータ電流
ｉsensと位置信号ｐｏｓが入力されるようになってお
り、これらの信号に基づいてモータ２のノミナルモデル
との違いを推定外乱として算出するよう。

【００３１】この外乱オブザーバ８によって推定された
外乱ｉdis（但し、ｉdisは特許出願文字として使用でき
ない表１に示す文字の代用であり、以下、表１の文字を
ｉdisで代用する）は電流制御部６に入力され、電流指
令値ｉrefを制御して外乱ｄの抑圧を行なう。

【００３２】

【表１】

【００３３】また、推定外乱ｉdisは回避動作指令部９
に入力されるようになっており、この回避動作指令部９
は入力された推定外乱ｉdisが所定の値ｄrefを所定の時
間ｔdrefを越えていたときに位置制御部４に入力された
目標位置を目標位置ｒｐｏｓに変更するように位置制御
部４に出力し、モータ２の回転位置またはキャリッジ１
の位置を変更する。

【００３４】回避動作指令部９による変更方法を図２に
具体的に示す。図２はモータ２の起動時および外乱が加
わったときの動作を示す図である。同図に示すように、
モータ２の起動時には、モータ２に電流が多く流れるが
モータ２の回転位置の変化が少ないため推定外乱ｉdis
は大きくなって推定外乱ｉdisが所定の値ｄrefを越える
が、所定の時間ｔdrefを越えないため、目標位置の変更
が行なわれない。

【００３５】一方、外乱が加わり推定外乱ｉdisが所定
の値ｄrefを所定の時間ｔdrefを越えた場合のみ目標位
置が変更され、回避動作が行なわれる。ここで、図３に
基づいて外乱オブザーバによる外乱の算出方法を説明す
る。まず、リニアモータ２の状態方程式を求める。リニ
アモータ２のブロック図は同図（ａ）のように示され
る。但し、ｋf＝推力定数〔Ｎ／Ａ〕，Ｍ＝重量〔ｋ
ｇ〕，ｉ＝電流〔Ａ〕，α＝加速度〔ｍ／ｓ2〕，ｖ＝
速度〔ｍ／ｓ〕，ｘ＝位置〔ｍ〕。

【００３６】このリニアモータ２のブロック図を状態方
程式に書き換えると、同図（ｂ）のように示される。但
し、Ａ，Ｂ，Ｃは定数（ベクトル）、ｘは状態量（ベク
トル），ｕは入力ベクトル、ｙ＝出力ベクトルである。
この状態量を表２で示す式で計算すると、リニアモータ
２の状態方程式は次式で表わされる。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【数１】

【００３９】また、同図（ｂ）で示す状態式をＰ（プラ
ント）とすると、このプラントからオブザーバの状態方
程式は同図（ｃ）で示すようになり、次式で表わされ
る。なお、式１、２は共にベクトルである。

【００４０】

【数２】

【００４１】また、式（１）における状態量ｘを加速度
外乱まで拡張すると、状態量は速度ｖ、位置ｘ、加速度
外乱ｗとなるため、式（４）のオブザーバの出力ｘ1は
速度、ｘ2は位置、ｘ3は加速度外乱の推定量となる（但
し、ｘ1、ｘ2、ｘ3は特許出願文字として使用できない
表１に示す文字の代用であり、以下、表１の文字をそれ
ぞれｘ1、ｘ2、ｘ3で代用する）。このようにして外乱
の推定が行なわれる。

【００４２】次に、作用を説明する。まず、目標位置を
正方向に移動したとき、位置偏差（位置偏差＝目標位置
−位置）が正であるものとし、位置偏差の符号が目標位
置の移動方向の反対である負の外乱が加えられたものと
考える。図４に示すように、位置制御部４において目標
位置ｒｐｏｓを正の方向に変化させていくと、モータ２
のキャリッジ１の位置ｐｏｓは目標位置ｒｐｏｓに追従
して変化する。

【００４３】このときの推定外乱ｉdisはモータパラメ
ータのずれに相当する値を出力する。そして、キャリッ
ジ１がワーク等に衝突した場合、推定外乱ｉdisは負方
向に大きくなっていく。回避動作指令部９は、推定外乱
の値が図４に示すように所定の値ｄrefよりも小さくな
り、所定の時間ｔdref以上経過した場合に異常であると
判断し、推定外乱を打ち消すために位置制御部４の目標
位置ｒｐｏｓを負方向に所定の位置Δｘだけ回避するよ
うに変更して回避動作を行なう。

【００４４】以下、この動作を図５に示すフローチャー
トに基づいて説明する。まず、キャリッジ１が正の方向
に移動してワーク等に衝突した場合、推定外乱ｉdisが
所定の値−ｄrefよりも小さい否かを判断する（ステッ
プＳ1）。推定外乱ｉdisが所定の値−ｄrefよりも小さ
いものと判断した場合には、所定の値−ｄrefよりも小
さい時間が所定の時間ｔdref以上経過しているか否かを
判断する（ステップＳ2)。経過していた場合には目標位
置ｒｐｏｓをキャリッジ１の現在位置ｐｏｓより負の方
向に所定位置Δｘだけ変更して回避動作を行なう（ステ
ップＳ3）。

【００４５】一方、キャリッジ１が負の方向に移動して
ワーク等に衝突した場合、推定外乱ｉdisが所定の値ｄr
efよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ4）。推
定外乱ｉdisが所定の値ｄrefよりも大きいものと判断し
た場合には、所定の値ｄrefよりも大きい時間が所定の
時間ｔdref以上経過しているか否かを判断する（ステッ
プＳ5）。経過していた場合には目標位置ｒｐｏｓをキ
ャリッジ１の現在位置ｐｏｓより正の方向に所定位置Δ
ｘだけ変更して回避動作を行なう（ステップＳ6）。

【００４６】このように本実施形態では、モータ２に供
給される電流とモータ２の回転位置またはキャリッジ１
の位置が入力され、モータ２の状態量を推定する外乱オ
ブザーバ８と、外乱オブザーバ８によって推定された状
態量の１つである外乱が、所定の値ｄrefを所定の時間
ｔdref以上越えたとき、モータ２の回転位置またはキャ
リッジ１の目標位置ｒｐｏｓをΔｘだけ変更する回避動
作指令部９を設けたため、モータ２の起動時や停止時等
のようにモータ２の速度または位置の変化が少なく電流
が瞬間的に大きく流れる場合には、外乱が発生したもの
と判断せずに危険回避動作を行なわず、外乱が所定の値
を所定の時間以上越えたときモータ２の回転位置または
キャリッジ１の位置の目標位置ｒｐｏｓを変更して危険
回避動作を行なうことができ、衝突したときのキャリッ
ジ１の損傷を最小限にすることができる。

【００４７】また、危険回避のための特別な装置やセン
サを設けずに、推定外乱ｉdisが所定の値ｄrefを所定の
時間ｔdref以上越えたときモータ２の回転位置またはキ
ャリッジ１の位置の目標位置ｒｐｏｓを変更するのみで
危険を回避することができるので、位置決め制御装置の
コストを大幅に低減することができる。また、回避動作
指令部９は、外乱オブザーバによって推定された外乱ｉ
disを打ち消す方向に所定の位置だけ回避動作を行なう
ように、キャリッジ１の現在位置ｐｏｓを負または正方
向にΔｘだけ変更しているため、危険の回避を確実に行
なってキャリッジ１の衝突時のキャリッジ１の損傷を最
小限にすることができる。

【００４８】なお、本実施形態では、正、負の符号に拘
らずモータ２の回転位置またはキャリッジ１の目標位置
ｒｐｏｓをΔｘだけ変更しているが、これに限らず、
正、負の符号に応じてモータ２の回転位置またはキャリ
ッジ１の目標位置ｒｐｏｓを所定の位置に変更しても良
い。すなわち、図６のフローチャートに示すように、ス
テップＳ1、Ｓ2において、キャリッジ１が正の方向に移
動してワーク等に衝突した場合、推定外乱ｉdisの発生
に際して所定の値−ｄrefよりも小さい時間が所定の時
間ｔdref以上経過している場合に、目標位置ｒｐｏｓを
キャリッジ１の現在位置ｐｏｓより負の方向に所定位置
Δｘ1だけ変更して回避動作を行ない（ステップＳ1
1）、ステップＳ4、Ｓ5において、キャリッジ１が負の
方向に移動してワーク等に衝突した場合、推定外乱ｉdi
sの発生に際して所定の値−ｄrefよりも大きい時間が所
定の時間ｔdref以上経過している場合に、目標位置ｒｐ
ｏｓをキャリッジ１の現在位置ｐｏｓより正の方向に前
記Δｘ1と異なる距離の所定位置Δｘ2だけ変更して回避
動作を行なうようにする。

【００４９】このようにすれば、危険を回避のための距
離がモータ２の駆動方向によって異なる場合であっても
支障なしに危険の回避を行なうことができる。図７は本
発明に係る位置決め制御装置の第２実施形態を示す図で
あり、請求項５記載の発明に対応している。なお、本実
施形態では、外乱オブザーバによって推定された外乱の
符号に応じてこの外乱の比較対象である所定の値ｉdis
をそれぞれ異なる値に変更することを特徴とするもので
あり、この点以外は上記実施形態と同様であるため、図
１の構成を用いて説明する。

【００５０】図７のフローチャートにおいて、キャリッ
ジ１が正方向に移動してワーク等に衝突した場合には、
推定外乱ｉdisが所定の値−ｄref1よりも小さいか否か
を判断する（ステップＳ21）。推定外乱ｉdisが所定の
値−ｄref1よりも小さいものと判断した場合には、所定
の値−ｄref1よりも小さい時間が所定の時間ｔdref以上
経過しているか否かを判断する（ステップＳ22)。

【００５１】経過していた場合には目標位置ｒｐｏｓを
キャリッジ１の現在位置ｐｏｓより負の方向に所定位置
Δｘだけ変更して回避動作を行なう（ステップＳ23）。
一方、キャリッジ１が負の方向に移動してワーク等に衝
突した場合、推定外乱ｉdisが所定の値ｄref2よりも大
きいか否かを判断する（ステップＳ24）。推定外乱ｉdi
sが所定の値ｄref2よりも大きいものと判断した場合に
は、所定の値ｄref2よりも大きい時間が所定の時間ｔdr
ef以上経過しているか否かを判断する（ステップＳ2
5）。経過していた場合には目標位置ｒｐｏｓをキャリ
ッジ１の現在位置ｐｏｓより正の方向に所定位置Δｘだ
け変更して回避動作を行なう（ステップＳ26）。

【００５２】このようにすれば、モータ２の駆動方向に
よって異なる推定外乱に含まれるノミナルモデルに対す
るパラメータの違いに対処することができ、モータ２の
駆動方向によって異常または過負荷となる基準（ｄref
1、ｄref2）を適宜変更することができる。図８、９は
本発明に係る位置決め制御装置の第３実施形態を示す図
であり、請求項６、７記載の発明に対応している。な
お、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成には同
一番号を付して説明を省略する。

【００５３】図８において、11は制動装置（制動手段）
であり、この制動装置11は、回避動作指令部９が回避動
作を終了した後に出力するブレーキ動作信号brkによっ
てキャリッジ１を制動してモータ２を停止させるように
なっている。また、電流制御部６とモータ２の間には電
流遮断部12が介装されており、この電流遮断部12は回避
動作指令部９が回避動作を終了した後に出力する電流遮
断信号ｉｃｕｔによってモータ２に供給される電流を遮
断するようになっている。したがって、モータ２は回避
動作の終了後に制動装置11および電流遮断部12によって
ハード的に完全に停止される。なお、本実施形態では、
回避動作指令部９がモータ停止制御手段を構成してい
る。

【００５４】次に、図９のフローチャートに基づいて動
作を説明する。ステップＳ31、Ｓ32において、キャリッ
ジ１が正の方向に移動してワーク等に衝突した場合、推
定外乱ｉdisの発生に際して所定の値−ｄrefよりも小さ
い時間が所定の時間ｔdref以上経過している場合に、目
標位置ｒｐｏｓをキャリッジ１の現在位置ｐｏｓより負
の方向に所定位置Δｘだけ変更して回避動作を行なう
（ステップＳ33）。

【００５５】回避動作指令部９は回避動作が終了した
後、制動装置11および電流遮断部12にブレーキ動作信号
brkおよび電流遮断信号ｉｃｕｔを出力してモータ２を
完全に停止させる（ステップＳ34）。一方、ステップＳ
35、36において、キャリッジ１が負の方向に移動してワ
ーク等に衝突した場合、推定外乱ｉdisの発生に際して
所定の値ｄrefよりも大きい時間が所定の時間ｔdref以
上経過している場合に、目標位置ｒｐｏｓをキャリッジ
１の現在位置ｐｏｓより正の方向に所定位置Δｘだけ変
更して回避動作を行なう（ステップＳ36）。

【００５６】回避動作指令部９は回避動作が終了した
後、制動装置11および電流遮断部12にブレーキ動作信号
brkおよび電流遮断信号ｉｃｕｔを出力してモータ２を
完全に停止させる（ステップＳ37）。このように本実施
形態では、外乱オブザーバ８によって推定された状態量
の１つである外乱ｉdisが、所定の値ｄrefを所定の時間
ｔdref以上越えたとき、回避動作を行なった後に制動装
置11と電流遮断部12を動作させることにより、モータ２
を完全に停止させるようになっているので、危険の回避
後にモータ２を確実に停止させることができ、危険回避
後に位置決め制御装置の安全性を十分に確保することが
できる。

【００５７】図10は本発明に係る位置決め制御装置の第
４実施形態を示す図であり、請求項２記載の発明に対応
している。なお、本実施形態では、第１実施形態に対し
て、電流センサが廃止されるとともに、外乱オブザーバ
８に入力される信号の１つが位置制御部４からの信号で
あることが異なる点以外は同様の構成であるため、同様
の構成には同一番号を付して説明を省略する。

【００５８】図10において、位置制御部４からの出力信
号である電流指令値ｉrefと位置信号ｐｏｓは外乱オブ
ザーバ８に入力されるようになっており、外乱オブザー
バ８はこれらの信号に基づいてモータ２のノミナルモデ
ルとの違いを推定外乱として算出するよう。そして、外
乱オブザーバ８によって推定された外乱ｉdisは電流制
御部６に入力され、電流指令値ｉrefを制御して外乱ｄ
の抑圧を行なう。また、推定外乱ｉdisは回避動作指令
部９に入力されるようになっており、この回避動作指令
部９は入力された推定外乱ｉdisが所定の値ｄrefを所定
の時間ｔdrefを越えたときに位置制御部４に入力された
目標位置を目標位置ｒｐｏｓに変更するように位置制御
部４に出力し、モータ２の回転位置またはキャリッジ１
の位置を変更するようになっている。

【００５９】このようにすれば、第１実施形態と同様の
効果に加えて、モータ電流を検出する電流検出器や検出
値を演算装置に取込むためのＡ／Ｄ変換器を不要にでき
るので、位置決め制御装置のコストをより一層を安価な
ものにすることができる。なお、目標位置ｒｐｏｓの変
更方法や推定外乱の比較対象である所定の値ｄrefの変
更方法は第１〜３実施形態と同様であるため、説明を省
略する。

【００６０】図11は本発明に係る位置決め制御装置の第
５実施形態を示す図であり、請求項２、６、７何れかに
記載の発明に対応している。なお、本実施形態では、第
１、４実施形態と同様の構成には同一番号を付して説明
を省略する。図11において、13は制動装置（制動手段）
であり、この制動装置13は、回避動作指令部９が回避動
作を終了した後に出力するブレーキ動作信号brkによっ
てキャリッジ１を制動してモータ２を停止させるように
なっている。また、電流制御部６とモータ２の間には電
流遮断部14が介装されており、この電流遮断部14は回避
動作指令部９が回避動作を終了した後に出力する電流遮
断信号ｉｃｕｔによってモータ２に供給される電流を遮
断するようになっている。したがって、モータ２は回避
動作の終了後に制動装置13および電流遮断部14によって
ハード的に完全的に停止されるようになっている。な
お、本実施形態では、回避動作指令部９がモータ停止制
御手段を構成している。なお、この動作は第３実施形態
の図９に示すフローチャートと同様であるため説明を省
略するが、本実施形態でも第３実施形態と同様の効果を
得ることができるのは言うまでもない。

【００６１】図12、13は本発明に係る位置決め制御装置
の第６実施形態を示す図であり、請求項８記載の発明に
対応している。まず、構成を説明する。図12において、
21はアクチュエータとしてのモータであり、このモータ
21の回転軸にはピッチの細かいエンコーダ（位置検出
部）22と粗いピッチのエンコーダ（位置検出部）23が取
付けられており、モータ21の回転位置はこのエンコーダ
22および23によって検出されるようになっている。

【００６２】この各エンコーダ22、23からの検出信号は
位置検出信号Ｘs、Ｘrとなって位置決め制御コントロー
ラ24に出力されるようになっている。また、制御コント
ローラ24にはモータ21の回転位置の目標位置を設定する
位置指令部25からの信号が入力されるようになってお
り、制御コントローラ24はエンコーダ22または23からの
回転位置信号ＸsまたはＸrと位置指令部25から発生する
モータ21の回転位置の指令信号とを比較し、両信号の偏
差に応じた電流指令値ｉcを算出して加算器26に出力す
るようになっている。

【００６３】また、回転位置信号ＸsまたはＸrはスイッ
チ27を切換えることにより制御コントローラ24に選択的
に出力されるようになっており、このスイッチ27はモー
ド切換器28によって切換えられるようになっている。ま
た、加算器26は後述する外乱オブザーバからの出力信号
と電流指令値ｉcを加算して電流指令値を生成するよう
になっており、この電流指令値をモータドライバ29に出
力する。モータドライバ29は電流指令値に比例するモー
タ電流ｉmをモータ21に出力するようになっており、モ
ータ21はこのモータ電流ｉmに基づいて回転駆動され
る。

【００６４】また、電流センサ30はモータ電流ｉmを検
出するようになっており、この電流センサ30によって検
出されたモータ電流ｉmは外乱オブザーバ31または32に
出力される。外乱オブザーバ31にはモータ電流ｉmとエ
ンコーダ22からの回転位置信号Ｘsが入力されるととも
に外乱オブザーバ32にはモータ電流ｉmとエンコーダ23
からの回転位置信号Ｘrが入力されるようになってお
り、外乱オブザーバ31、32はこれらの信号に基づいてモ
ータ21のノミナルモデルとの違いを推定外乱として算出
するようなっている。

【００６５】この外乱オブザーバ31または32によって推
定された外乱ｉdis（但し、ｉdisは特許出願文字として
使用できない表１に示す文字の代用であり、以下、表１
の文字をｉdisで代用する）は上述したように加算器26
によって加算されることにより、電流指令値を制御して
外乱の抑圧を行なう。また、外乱オブザーバ31または32
はスイッチ33を切換えることにより加算器26に選択的に
出力されるようになっており、このスイッチ33はモード
切換器28によって切換えられるようになっている。

【００６６】このモード切換器28は、位置指令部25から
の検出信号に基づいて作動されるようになっており、例
えば、モータ21を回転させてキャリッジ（機械）を待機
位置からワーク等の被測定物に近接させる場合には、ス
イッチ27、33をＡ側に切換えて粗いピッチのエンコーダ
23からの出力信号を検出するようにし、モータ21により
キャリッジを被測定物に近接させた後に微小位置決めを
行なう場合には、スイッチ27、33側をＢ側に切換えて細
かいピッチのエンコーダ22からの出力信号を検出するよ
うにスイッチ27、33の切換えを行なう。なお、本実施形
態では、上述した制御コントローラ24、加算器26、モー
タドライバ29が位置制御部を構成している。

【００６７】次に、作用を説明する。まず、待機位置か
らキャリッジをワークに近接させる場合には、キャリッ
ジを大まかに移動させるため、モード切換器28によって
スイッチ27、33がＡ側に切換えられ、モータ21の回転位
置はエンコーダ23によって検出され、この出力信号がモ
ータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ32に入力される。

【００６８】次いで、キャリッジがワークに近接された
場合には、ワークに対して微小な位置決め制御を行なう
必要があるため、モード切換器28によってスイッチ27、
33がＢ側に切換えられ、モータ21の回転位置はエンコー
ダ22によって検出され、この出力信号がモータ電流ｉm
と共に外乱オブザーバ31に入力される。そして、何れの
エンコーダ22、23によってモータ21の回転位置が検出さ
れている際に外乱オブザーバ31、32によって外乱が検出
された場合には、この外乱オブザーバ31、32によって検
出された外乱ｉdisが加算器26にフィードバックされる
ため、加算器26はこの外乱ｉdisと電流指令値ｉcを加算
して電流指令値（外乱補正信号）を生成して、モータド
ライバ29に出力する。モータドライバ29は電流指令値に
比例するモータ電流ｉmをモータ21に出力することによ
り、図13に示す外乱による位置偏差を抑制してキャリッ
ジを目標位置になるように制御する。

【００６９】なお、外乱オブザーバ31、32による外乱の
算出方法は、図３、表２、数１、数２で説明したものと
同様であるため、説明を省略する。このように本実施形
態では、モータ21に供給される電流指令値とモータ21の
回転位置信号Ｘs、Ｘrに基づいてモータ21の状態量を推
定する外乱オブザーバ31、32をエンコーダ22、23に対応
して同数設け、制御コントローラ24が外乱オブザーバ3
1、32からの出力信号に基づいて外乱を抑制している。

【００７０】このように構成したのは、異なる特性を有
する複数のエンコーダからの出力信号を１つの外乱オブ
ザーバによって検出した場合に、特性の異なるエンコー
ダが切換えられたときに外乱オブザーバの演算値に誤差
が発生して正確な外乱の検出を行なうことができないお
それがあるからである。本実施形態では、複数のエンコ
ーダ22、23に対応させて外乱オブザーバ31、32を設けた
ため、特性の異なるエンコーダ22、23が切換えられた場
合にも、そのエンコーダ22、23に対応する外乱オブザー
バ31、32によって検出信号が演算されるので、その演算
値に誤差が発生することがない。このため、外乱を正確
に把握して抑制することができ、高精度な位置決め制御
を実行することができる。

【００７１】なお、本実施形態では、エンコーダ22、23
によってモータ21の回転位置を検出しているが、キャリ
ッジの移動位置を検出するようにしても良い。また、本
実施形態では、制御コントローラ24を１つだけ設けてい
るが、これに限らず、図14に示すように、位置指令部3
4、35および位置決め制御コントローラ36、37をそれぞ
れ２つ設け、制御コントローラ36には位置指令部34から
の出力信号とエンコーダ22からの回転位置信号Ｘsを出
力するとともに、制御コントローラ37には位置指令部35
からの出力信号とエンコーダ23からの回転位置信号Ｘr
を出力し、それぞれの制御コントローラ36、37によりエ
ンコーダ22または23からの回転位置信号Ｘs、Ｘrと位置
指令部34、35から発生するモータ21の回転位置の指令信
号とを比較し、両信号の偏差に応じた電流指令値ｉcを
算出して加算器26に出力するようにしても良い。この場
合には、スイッチ38を加算器26と制御コントローラ36、
37の間に設け、モード切換器28によってスイッチ38を切
換えるようにすれば良い。

【００７２】このようにすれば、本実施形態と同様の効
果に加えて、制御コントローラ36、37を２つ設けること
により、コントローラゲインをエンコーダ21、22の特性
に合うように調整することができ、図15に示すように、
それぞれのモード（スイッチ33、38がＡ側に切換えられ
たときとＢ側に切換えられたときのモード）によって応
答性能を調整することができるという効果が得られる。

【００７３】図16は本発明に係る位置決め制御装置の第
７実施形態を示す図であり、請求項９記載の発明に対応
している。なお、本実施形態では、第６実施形態と同様
の構成には同一番号を付して説明を省略する。まず、構
成を説明する。図16において、モータ21の回転軸には検
出精度の高い速度検出器（速度検出部）41と検出精度の
低い速度検出器（速度検出部）42が取付けられており、
モータ21の回転速度はこの速度検出器41、42によって検
出されるようになっている。なお、モータ21の回転速度
の代りにキャリッジの移動速度を検出するようにしても
良い。

【００７４】この速度検出器41、42からの検出信号は回
転速度信号Ｖs、Ｖrとなって位置決め制御コントローラ
24に出力されるようになっている。また、制御コントロ
ーラ24には位置指令部25からの信号が入力されるように
なっており、制御コントローラ24は速度検出器41または
42からの回転速度信号ＶsまたはＶrと位置指令部25から
発生するモータ21の回転位置の指令信号とを比較し、両
信号の偏差に応じた電流指令値ｉcを算出して加算器26
に出力するようになっている。

【００７５】また、回転速度信号ＶsまたはＶrはスイッ
チ27を切換えることにより制御コントローラ24に選択的
に出力されるようになっており、このスイッチ27はモー
ド切換器28によって切換えられるようになっている。ま
た、加算器26は外乱オブザーバ31、32からの出力信号と
電流指令値ｉcを加算して電流指令値を生成するように
なっており、この電流指令値をモータドライバ29し、モ
ータドライバ29はモータ電流ｉmに基づいてモータ21を
回転駆動する。

【００７６】また、外乱オブザーバ31には電流センサ30
によって検出されたモータ電流ｉmと速度検出器41から
の回転速度信号Ｖsが入力されるとともに外乱オブザー
バ32にはモータ電流ｉmと速度検出器42からの回転速度
信号Ｖrが入力されるようになっており、外乱オブザー
バ31、32はこれらの信号に基づいてモータ21のノミナル
モデルとの違いを推定外乱として算出するようなってい
る。

【００７７】この外乱オブザーバ31または32によって推
定された外乱ｉdisは上述したように加算器26によって
加算されることにより、電流指令値を制御して外乱の抑
圧を行なう。また、外乱オブザーバ31または32はスイッ
チ33を切換えることにより加算器26に選択的に出力され
るようになっており、このスイッチ33はモード切換器28
によって切換えられるようになっている。

【００７８】このモード切換器28は、位置指令部25から
の検出信号に基づいて作動されるようになっており、例
えば、モータ21を回転させてキャリッジ（機械）を待機
位置からワーク等の被測定物に近接させる場合には、ス
イッチ27、33をＡ側に切換えて低精度な速度検出器42か
らの出力信号を検出するようにし、モータ21によりキャ
リッジを被測定物に近接させた後に微小位置決めを行な
う場合には、スイッチ27、33側をＢ側に切換えて高精度
な速度検出器41からの出力信号を検出するようにスイッ
チ27、33の切換えを行なう。

【００７９】次に、作用を説明する。まず、待機位置か
らキャリッジをワークに近接させる場合には、キャリッ
ジを大まかに移動させるため、モード切換器28によって
スイッチ27、33がＡ側に切換えられ、モータ21の回転速
度は速度検出器42によって検出され、この出力信号がモ
ータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ32に入力される。

【００８０】次いで、キャリッジがワークに近接された
場合には、ワークに対して微小な位置決め制御を行なう
必要があるため、モード切換器28によってスイッチ27、
33がＢ側に切換えられ、モータ21の回転位置は速度検出
器41によって検出され、この出力信号がモータ電流ｉm
と共に外乱オブザーバ31に入力される。そして、何れの
速度検出器41、42によってモータ21の回転速度が検出さ
れている際に外乱オブザーバ31、32によって外乱が検出
された場合には、この外乱オブザーバ31、32によって検
出された外乱ｉdisが加算器26にフィードバックされる
ため、加算器26はこの外乱ｉdisと電流指令値ｉcを加算
して電流指令値（外乱補正信号)を生成して、モータド
ライバ29に出力する。モータドライバ29は電流指令値に
比例するモータ電流ｉmをモータ21に出力することによ
り、図13に示す外乱による位置偏差を抑制してキャリッ
ジを目標位置になるように制御する。

【００８１】このように本実施形態では、モータ21に供
給される電流指令値とモータ21の回転速度Ｖs、Ｖrに基
づいてモータ21の状態量を推定する外乱オブザーバ31、
32を速度検出器41、42に対応して同数設け、制御コント
ローラ24が外乱オブザーバ31、32からの出力信号に基づ
いて外乱を抑制しているため、特性の異なる速度検出器
41、42が切換えられた場合にも、その速度検出器41、42
に対応する外乱オブザーバ31、32によって検出信号が演
算されるので、その演算値に誤差が発生することがな
い。このため、外乱を正確に把握して抑制することがで
き、高精度な位置決め制御を実行することができる。

【００８２】また、本実施形態では、制御コントローラ
24を１つだけ設けているが、これに限らず、図17に示す
ように、位置指令部43、44および位置決め制御コントロ
ーラ45、46をそれぞれ２つ設け、制御コントローラ45に
は位置指令部43からの出力信号と速度検出器41からの回
転速度信号Ｖsを出力するとともに、制御コントローラ4
6には位置指令部44からの出力信号と速度検出器42から
の回転速度信号Ｖrを出力し、それぞれの制御コントロ
ーラ45、46により速度検出器41または42からの回転速度
信号ＶsまたはＶrと位置指令部43、44から発生するモー
タ21の回転位置の指令信号とを比較し、両信号の偏差に
応じた電流指令値ｉcを算出して加算器26に出力するよ
うにしても良い。この場合には、スイッチ47を加算器26
と制御コントローラ45、46の間に設け、モード切換器28
によってスイッチ47を切換えるようにすれば良い。

【００８３】このようにすれば、本実施形態と同様の効
果に加えて、制御コントローラ45、45を２つ設けること
により、コントローラゲインを速度検出器41、42の特性
に合うように調整することができ、図15に示すように、
それぞれのモードによって応答性能を調整することがで
きるという効果が得られる。図18は本発明に係る位置決
め制御装置の第８実施形態を示す図であり、請求項10記
載の発明に対応している。なお、本実施形態では、第６
実施形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略
する。

【００８４】まず、構成を説明する。図18において、モ
ータ21の回転軸にはエンコーダ（位置検出部）50と速度
検出器（速度検出部）51が取付けられており、モータ21
の回転位置はエンコーダ50によって検出されるとともに
回転速度は速度検出器51によって検出され、エンコーダ
50および速度検出器51からの位置信号は回転位置信号Ｘ
または回転速度信号Ｖとして位置決め制御コントローラ
24に出力されるようになっている。

【００８５】また、制御コントローラ24には位置指令部
25からの信号が入力されるようになっており、制御コン
トローラ24はエンコーダ50または速度検出器51からの回
転位置信号Ｘまたは回転速度信号Ｖと位置指令部25から
発生するモータ21の回転位置の指令信号とを比較し、両
信号の偏差に応じた電流指令値ｉcを算出して加算器26
に出力するようになっている。

【００８６】また、回転位置信号Ｘまたは回転速度信号
Ｖはスイッチ27を切換えることにより制御コントローラ
24に選択的に出力されるようになっており、このスイッ
チ27はモード切換器28によって切換えられるようになっ
ている。また、加算器26は外乱オブザーバ31、32からの
出力信号と電流指令値ｉcを加算して電流指令値を生成
するようになっており、この電流指令値をモータドライ
バ29し、モータドライバ29はモータ電流ｉmに基づいて
モータ21を回転駆動する。

【００８７】また、外乱オブザーバ31には電流センサ30
によって検出されたモータ電流ｉmとエンコーダ50から
の回転位置信号Ｘが入力されるとともに、外乱オブザー
バ32にはこのモータ電流ｉmと速度検出器51からの回転
速度信号Ｖが入力されるようになっており、外乱オブザ
ーバ31、32はこれらの信号に基づいてモータ21のノミナ
ルモデルとの違いを推定外乱として算出するようなって
いる。

【００８８】この外乱オブザーバ31または32によって推
定された外乱ｉdisは上述したように加算器26によって
加算されることにより、電流指令値を制御して外乱の抑
圧を行なう。また、外乱オブザーバ31または32はスイッ
チ33を切換えることにより加算器26に選択的に出力され
るようになっており、このスイッチ33はモード切換器28
によって切換えられるようになっている。

【００８９】このモード切換器28は、位置指令部25から
の検出信号に基づいて作動されるようになっており、例
えば、モータ21を回転させてキャリッジ（機械）を待機
位置からワーク等の被測定物に近接させる場合には、ス
イッチ27、33をＡ側に切換えて速度検出器51からの出力
信号を検出するようにし、モータ21によりキャリッジを
被測定物に近接させた後に微小位置決めを行なう場合に
は、スイッチ27、33側をＢ側に切換えてエンコーダ50か
らの出力信号を検出するようにスイッチ27、33の切換え
を行なう。

【００９０】次に、作用を説明する。まず、待機位置か
らキャリッジをワークに近接させる場合には、キャリッ
ジを大まかに移動させるため、モード切換器28によって
スイッチ27、33がＡ側に切換えられ、モータ21の回転速
度は速度検出器51によって検出され、この出力信号がモ
ータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ32に入力される。

【００９１】次いで、キャリッジがワークに近接された
場合には、ワークに対して微小な位置決め制御を行なう
必要があるため、モード切換器28によってスイッチ27、
33がＢ側に切換えられ、モータ21の回転位置はエンコー
ダ50によって検出され、この出力信号がモータ電流ｉm
と共に外乱オブザーバ31に入力される。そして、エンコ
ーダ50または速度検出器51の何れかによってモータ21の
回転位置または回転速度が検出されている際に外乱オブ
ザーバ31、32によって外乱が検出された場合には、この
外乱オブザーバ31、32によって検出された外乱ｉdisが
加算器26にフィードバックされるため、加算器26はこの
外乱ｉdisと電流指令値ｉcを加算して電流指令値（外乱
補正信号）を生成して、モータドライバ29に出力する。
モータドライバ29は電流指令値に比例するモータ電流ｉ
mをモータ21に出力することにより、図13に示す外乱に
よる位置偏差を抑制してキャリッジを目標位置になるよ
うに制御する。

【００９２】このように本実施形態では、モータ21に供
給される電流指令値とモータ21の回転位置信号Ｘおよび
回転速度信号Ｖに基づいてモータ21の状態量を推定する
外乱オブザーバ31、32をエンコーダ50および速度検出器
51に対応して同数設け、制御コントローラ24が外乱オブ
ザーバ31、32からの出力信号に基づいて外乱を抑制して
いるため、特性の異なるエンコーダ50および速度検出器
51が切換えられた場合にも、そのエンコーダ50および速
度検出器51に対応する外乱オブザーバ31、32によって検
出信号が演算されるので、その演算値に誤差が発生する
ことがない。このため、外乱を正確に把握して抑制する
ことができ、高精度な位置決め制御を実行することがで
きる。

【００９３】また、本実施形態では、制御コントローラ
24を１つだけ設けているが、これに限らず、図19に示す
ように、位置指令部52、53および位置決め制御コントロ
ーラ54、55をそれぞれ２つ設け、制御コントローラ54に
は位置指令部52からの出力信号とエンコーダ50から回転
位置信号Ｘを出力するとともに、制御コントローラ55に
は速度検出器51からの回転速度信号Ｖを出力し、それぞ
れの制御コントローラ54、55によりエンコーダ50または
速度検出器51からの回転位置信号Ｘまたは回転速度信号
Ｖと位置指令部52、53から発生するモータ21の回転位置
の指令信号とを比較し、両信号の偏差に応じた電流指令
値ｉcを算出して加算器26に出力するようにしても良
い。この場合には、スイッチ56を加算器26と制御コント
ローラ54、55の間に設け、モード切換器28によってスイ
ッチ56を切換えるようにすれば良い。

【００９４】このようにすれば、本実施形態と同様の効
果に加えて、制御コントローラ54、55を２つ設けること
により、コントローラゲインをエンコーダ50または速度
検出器51の特性に合うように調整することができ、図15
に示すように、それぞれのモードによって応答性能を調
整することができるという効果が得られる。図20は本発
明に係る位置決め制御装置の第９実施形態を示す図であ
り、請求項11記載の発明に対応している。なお、本実施
形態では、第６実施形態と同様の構成には同一番号を付
して説明を省略する。

【００９５】まず、構成を説明する。図18において、61
は機械としてのキャリッジであり、このキャリッジ61は
アクチュエータとしてのボイスコイルモータ62によって
駆動されるようになっている。このキャリッジ61の位置
はリニアエンコーダ（位置検出部）63によって検出され
るようになっており、このリニアエンコーダ63からの位
置信号は回転位置信号Ｘeとなって制御コントローラ24
にフィードバックされるようになっている。なお、リニ
アエンコーダ63によってキャリッジ61の移動位置を検出
する代わりにボイスコイルモータ62の回転位置を検出す
るようにしても良い。

【００９６】また、キャリッジ61にはフォーカス発生器
（フォーカス信号発生部）65が設けられており、このフ
ォーカス発生器65はキャリッジ61とワーク（被測定物）
64との間の距離を光学的に検出するフォーカス信号Ｘf
を発生するようになっている。このフォーカス発生器65
から出力されるフォーカス信号Ｘfは位置決め制御コン
トローラ24にフィードバックされるようになっている。

【００９７】また、制御コントローラ24には位置指令部
25からの信号が入力されるようになっており、制御コン
トローラ24はエンコーダ63からの回転位置信号Ｘeと位
置指令部25から発生するキャリッジ61の移動位置の指令
信号とを比較し、両信号の偏差に応じた電流指令値ｉc
を算出して加算器26に出力するようになっている。ま
た、制御コントローラ24はフォーカス発生器65からのフ
ォーカス信号Ｘfと位置指令部25から発生するキャリッ
ジ61の移動位置の指令信号とを比較し、両信号の偏差に
応じた電流指令値ｉcを算出して加算器26に出力するよ
うになっている。具体的には、フォーカス発生器65から
のフォーカス信号Ｘfが制御コントローラ24に出力され
るフォーカスモードのときには、制御コントローラ24は
目標位置を０（零）にすることによりキャリッジ61がワ
ーク64の表面とある一定の間隔（フォーカスが合った位
置）を保ちワーク64の表面形状に追従するようにキャリ
ッジ61を制御する。

【００９８】また、回転位置信号Ｘeまたはフォーカス
信号Ｖfはスイッチ27を切換えることにより制御コント
ローラ24に選択的に出力されるようになっており、この
スイッチ27はモード切換器28によって切換えられるよう
になっている。また、加算器26は外乱オブザーバ31、32
からの出力信号と電流指令値ｉcを加算して電流指令値
を生成するようになっており、この電流指令値をモータ
ドライバ29し、モータドライバ29はモータ電流ｉmに基
づいてモータ62を回転駆動する。

【００９９】また、外乱オブザーバ31には電流センサ30
によって検出されたモータ電流ｉmとエンコーダ63から
の回転位置信号Ｘeが入力されるとともに、外乱オブザ
ーバ32にはモータ電流ｉmとフォーカス発生器65からの
フォーカス信号Ｘfが入力されるようになっており、外
乱オブザーバ31、32はこれらの信号に基づいてモータ62
のノミナルモデルとの違いを推定外乱として算出するよ
うなっている。

【０１００】この外乱オブザーバ31または32によって推
定された外乱ｉdisは上述したように加算器26によって
加算されることにより、電流指令値を制御して外乱の抑
圧を行なう。また、外乱オブザーバ31または32はスイッ
チ33を切換えることにより加算器26に選択的に出力され
るようになっており、このスイッチ33はモード切換器28
によって切換えられるようになっている。

【０１０１】このモード切換器28は、位置指令部25から
の検出信号に基づいて作動されるようになっており、例
えば、モータ62を回転させてキャリッジ61を待機位置か
らワーク64に近接させる場合には、スイッチ27、33をＢ
側に切換えてエンコーダ63からの出力信号を検出するよ
うにし、モータ62によりキャリッジをワーク64に近接さ
せた後にワーク64との距離を一定に保つように制御する
場合には、スイッチ27、33側をＡ側に切換えてフォーカ
ス発生器65からの出力信号を検出するようにスイッチ2
7、33の切換えを行なう。

【０１０２】次に、作用を説明する。まず、待機位置か
らキャリッジ61をワーク64に近接させる場合には、キャ
リッジを大まかに移動させるため、モード切換器28によ
ってスイッチ27、33がＢ側に切換えられ、キャリッジ61
の移動位置はエンコーダ63によって検出され、この出力
信号がモータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ31に入力さ
れる。

【０１０３】次いで、キャリッジ61がワーク63に近接さ
れた場合には、ワーク63に対して一定の位置を保つ必要
があるため、モード切換器28によってスイッチ27、33が
Ａ側に切換えられ、キャリッジ61とワーク64の間の距離
がフォーカス発生器65によって光学的に検出され、この
出力信号がモータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ32に入
力される。

【０１０４】そして、エンコーダ63またはフォーカス発
生器65の何れかによってキャリッジ61の移動位置が検出
されている際に外乱オブザーバ31、32によって外乱が検
出された場合には、この外乱オブザーバ31、32によって
検出された外乱ｉdisが加算器26にフィードバックされ
るため、加算器26はこの外乱ｉdisと電流指令値ｉcを加
算して電流指令値（外乱補正信号）を生成して、モータ
ドライバ29に出力する。モータドライバ29は電流指令値
に比例するモータ電流ｉmをモータ62に出力することに
より、図13に示す外乱による位置偏差を抑制してキャリ
ッジ61を目標位置になるように制御する。

【０１０５】このように本実施形態では、モータ62に供
給される電流指令値とモータ62の回転位置信号Ｘeおよ
びフォーカス信号Ｘfに基づいてキャリッジ61の移動位
置の状態量を推定する外乱オブザーバ31、32をエンコー
ダ63およびフォーカス発生器65に対応して同数設け、制
御コントローラ24が外乱オブザーバ31、32からの出力信
号に基づいて外乱を抑制しているため、特性の異なるエ
ンコーダ63およびフォーカス発生器65が切換えられた場
合にも、そのエンコーダ63およびフォーカス発生器65に
対応する外乱オブザーバ31、32によって検出信号が演算
されるので、その演算値に誤差が発生することがない。
このため、外乱を正確に把握して抑制することができ、
高精度な位置決め制御を実行することができる。

【０１０６】また、本実施形態では、制御コントローラ
24を１つだけ設けているが、これに限らず、図21に示す
ように、位置指令部66、67および位置決め制御コントロ
ーラ68、69をそれぞれ２つ設け、制御コントローラ68に
は位置指令部66からの出力信号とエンコーダ63からの回
転位置信号Ｘeを出力するとともに、制御コントローラ6
9には位置指令部67からの出力信号とフォーカス発生器6
5からのフォーカス信号Ｘfを出力し、それぞれの制御コ
ントローラ68、69によりエンコーダ63またはフォーカス
発生器65からの回転位置信号Ｘeまたはフォーカス信号
Ｘfと位置指令部66、67から発生するキャリッジ61の移
動位置の指令信号とを比較し、両信号の偏差に応じた電
流指令値ｉcを算出して加算器26に出力するようにして
も良い。この場合には、スイッチ70を加算器26と制御コ
ントローラ68、69の間に設け、モード切換器28によって
スイッチ70を切換えるようにすれば良い。

【０１０７】このようにすれば、本実施形態と同様の効
果に加えて、制御コントローラ68、69を２つ設けること
により、コントローラゲインをエンコーダ63またはフォ
ーカス発生器65の特性に合うように調整することがで
き、図15に示すように、それぞれのモードによって応答
性能を調整することができるという効果が得られる。図
22は本発明に係る位置決め制御装置の第10実施形態を示
す図であり、請求項12記載の発明に対応している。な
お、本実施形態では、第９実施形態と同様の構成には同
一番号を付して説明を省略する。

【０１０８】まず、構成を説明する。図22において、キ
ャリッジ61の位置はリニアエンコーダ71によって検出さ
れるようになっており、このリニアエンコーダ71から出
力される回転位置信号Ｘeは微分回路73に入力されるよ
うになっている。この微分回路73は回転位置信号Ｘeを
微分して回転速度信号Ｖに変換するようになっており、
この回転速度信号Ｖは制御コントローラ24にフィードバ
ックされるようになっている。なお、エンコーダ71およ
び微分回路73は速度検出部を構成している。

【０１０９】また、キャリッジ61にはフォーカス発生器
（フォーカス信号発生部）72が設けられており、このフ
ォーカス発生器72はキャリッジ61とワーク64との間の距
離を光学的に検出するフォーカス信号Ｘfを発生するよ
うになっている。このフォーカス発生器65から出力され
るフォーカス信号Ｘfは位置決め制御コントローラ24フ
ィードバックされるようになっている。

【０１１０】また、制御コントローラ24には位置指令部
25からの信号が入力されるようになっており、制御コン
トローラ24は微分回路73からの回転速度信号Ｖと位置指
令部25から発生するキャリッジ61の移動位置の指令信号
とを比較し、両信号の偏差に応じた電流指令値ｉcを算
出して加算器26に出力するようになっている。また、制
御コントローラ24はフォーカス発生器71からのフォーカ
ス信号Ｘfと位置指令部25から発生するキャリッジ61の
移動位置の指令信号とを比較し、両信号の偏差に応じた
電流指令値ｉcを算出して加算器26に出力するようにな
っている。具体的には、フォーカス発生器72からのフォ
ーカス信号Ｘfが制御コントローラ24に出力されるフォ
ーカスモードのときには、制御コントローラ24は目標位
置を０（零）にすることによりキャリッジ61がワーク64
の表面とある一定の間隔（フォーカスが合った位置）を
保ちワーク64の表面形状に追従するようにキャリッジ61
を制御する。

【０１１１】また、回転速度信号Ｖまたはフォーカス信
号Ｘfはスイッチ27を切換えることにより制御コントロ
ーラ24に選択的に出力されるようになっており、このス
イッチ27はモード切換器28によって切換えられるように
なっている。また、加算器26は外乱オブザーバ31、32か
らの出力信号と電流指令値ｉcを加算して電流指令値を
生成するようになっており、この電流指令値をモータド
ライバ29し、モータドライバ29はモータ電流ｉmに基づ
いてモータ62を回転駆動する。

【０１１２】また、外乱オブザーバ31には電流センサ30
によって検出されたモータ電流ｉmと微分回路73からの
回転速度信号Ｖが入力されるとともに、外乱オブザーバ
32にはモータ電流ｉmとフォーカス発生器72からのフォ
ーカス信号Ｘfが入力されるようになっており、外乱オ
ブザーバ31、32はこれらの信号に基づいてモータ62のノ
ミナルモデルとの違いを推定外乱として算出するような
っている。

【０１１３】この外乱オブザーバ31または32によって推
定された外乱ｉdisは上述したように加算器26によって
加算されることにより、電流指令値を制御して外乱の抑
圧を行なう。また、外乱オブザーバ31または32はスイッ
チ33を切換えることにより加算器26に選択的に出力され
るようになっており、このスイッチ33はモード切換器28
によって切換えられるようになっている。

【０１１４】このモード切換器28は、位置指令部25から
の検出信号に基づいて作動されるようになっており、例
えば、モータ62を回転させてキャリッジ61を待機位置か
らワーク64に近接させる場合には、スイッチ27、33をＢ
側に切換えてエンコーダ71からの出力信号を検出するよ
うにし、モータ62によりキャリッジをワーク64に近接さ
せた後にワーク64との距離を一定に保つように制御する
場合には、スイッチ27、33側をＡ側に切換えてフォーカ
ス発生器72からのフォーカス信号Ｘfを検出するように
スイッチ27、33の切換えを行なう。

【０１１５】次に、作用を説明する。まず、待機位置か
らキャリッジ61をワーク64に近接させる場合には、キャ
リッジを大まかに移動させるため、モード切換器28によ
ってスイッチ27、33がＢ側に切換えられ、キャリッジ61
の移動位置はエンコーダ71によって検出され、この出力
信号がモータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ31に入力さ
れる。

【０１１６】次いで、キャリッジ61がワーク63に近接さ
れた場合には、ワーク63に対して一定の位置を保つ必要
があるため、モード切換器28によってスイッチ27、33が
Ａ側に切換えられ、キャリッジ61とワーク64の間の距離
がフォーカス発生器71によって光学的に検出され、この
出力信号がモータ電流ｉmと共に外乱オブザーバ32に入
力される。

【０１１７】そして、エンコーダ71またはフォーカス発
生器72の何れかによってキャリッジ61の移動位置および
移動速度が検出されている際に外乱オブザーバ31、32に
よって外乱が検出された場合には、この外乱オブザーバ
31、32によって検出された外乱ｉdisが加算器26にフィ
ードバックされるため、加算器26はこの外乱ｉdisと電
流指令値ｉcを加算して電流指令値（外乱補正信号）を
生成して、モータドライバ29に出力する。モータドライ
バ29は電流指令値に比例するモータ電流ｉmをモータ62
に出力することにより、図13に示す外乱による位置偏差
を抑制してキャリッジを目標位置になるように制御す
る。

【０１１８】このように本実施形態では、モータ62に供
給される電流指令値とモータ62の回転速度信号Ｖおよび
フォーカス信号Ｘfに基づいてキャリッジ61の移動速度
および移動位置の状態量を推定する外乱オブザーバ31、
32をエンコーダ71およびフォーカス発生器72に対応して
同数設け、制御コントローラ24が外乱オブザーバ31、32
からの出力信号に基づいて外乱を抑制しているため、特
性の異なるエンコーダ71およびフォーカス発生器72が切
換えられた場合にも、そのエンコーダ71およびフォーカ
ス発生器72に対応する外乱オブザーバ31、32によって検
出信号が演算されるので、その演算値に誤差が発生する
ことがない。このため、外乱を正確に把握して抑制する
ことができ、高精度な位置決め制御を実行することがで
きる。

【０１１９】また、本実施形態では、制御コントローラ
24を１つだけ設けているが、これに限らず、図23に示す
ように、位置指令部74、75および位置決め制御コントロ
ーラ76、77をそれぞれ２つ設け、制御コントローラ76に
は位置指令部74からの出力信号とエンコーダ71からの回
転速度信号Ｖを出力するとともに、制御コントローラ69
には位置指令部75からの出力信号とフォーカス発生器65
からのフォーカス信号Ｘfを出力し、それぞれの制御コ
ントローラ76、77によりエンコーダ71またはフォーカス
発生器72からの回転速度信号Ｖまたはフォーカス信号Ｘ
fと位置指令部76、77から発生するキャリッジ61の移動
位置の指令信号とを比較し、両信号の偏差に応じた電流
指令値ｉcを算出して加算器26に出力するようにしても
良い。この場合には、スイッチ78を加算器26と制御コン
トローラ76、77の間に設け、モード切換器28によってス
イッチ78を切換えるようにすれば良い。

【０１２０】このようにすれば、本実施形態と同様の効
果に加えて、制御コントローラ76、77を２つ設けること
により、コントローラゲインをエンコーダ71またはフォ
ーカス発生器72の特性に合うように調整することがで
き、図15に示すように、それぞれのモードによって応答
性能を調整することができるという効果が得られる。

【０１２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、モータの
起動時や停止時等のようにモータの速度または位置の変
化が少なく電流が瞬間的に大きく流れる場合には、外乱
が発生したものと判断せずに危険回避動作を行なわず、
外乱が所定の値を所定の時間以上越えたときモータの回
転位置または機械の位置の目標位置を変更して危険回避
動作を行なうので、衝突したときの機械の損傷を最小限
にすることができる。また、危険回避のための特別な装
置やセンサを設けずに、所定の値を所定の時間以上越え
たときモータの回転位置または機械の位置の目標位置を
変更するのみで危険を回避することができるので、位置
決め制御装置のコストを大幅に低減することができる。

【０１２２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果に加えて、モータ電流を検出する
電流検出器や検出値を演算装置に取込むためのＡ／Ｄ変
換器を不要にできるので、位置決め制御装置のコストを
より一層を安価なものにすることができる。請求項３記
載の発明によれば、危険回避のために目標位置を適宜変
更しているので、危険の回避を確実に行なって制御軸等
のアクチュエータの衝突時の機械の損傷を最小限にする
ことができる。

【０１２３】請求項４記載の発明によれば、危険を回避
のための距離がモータの駆動方向によって異なる場合で
あっても支障なしに危険の回避を行なうことができる。
請求項５記載の発明によれば、モータの駆動方向によっ
て異なる推定外乱に含まれるノミナルモデルに対するパ
ラメータの違いに対処することができ、モータの駆動方
向によって異常または過負荷となる基準を適宜変更する
ことができる。

【０１２４】請求項６記載の発明によれば、モータを所
望するときに確実に停止させることができる。請求項７
記載の発明によれば、危険の回避後にモータを確実に停
止させることができるので、危険回避後に位置制御装置
の安全性を十分に確保することができる。

【０１２５】請求項８記載の発明によれば、複数の位置
検出部に対応させて外乱オブザーバを設けたため、特性
の異なる位置検出部が切換えられた場合にも、その位置
検出部に対応する外乱オブザーバによって検出信号が演
算されるので、その演算値に誤差が発生することがな
い。このため、外乱を正確に把握して抑制することがで
き、高精度な位置決め制御を実行することができる。

【０１２６】請求項９記載の発明によれば、複数の速度
検出部に対応させて外乱オブザーバを設けたため、特性
の異なる速度検出部が切換えられた場合にも、その速度
検出部に対応する外乱オブザーバによって検出信号が演
算されるので、その演算値に誤差が発生することがな
い。このため、外乱を正確に把握して抑制することがで
き、高精度な位置決め制御を実行することができる。

【０１２７】請求項10記載の発明によれば、位置検出部
および速度検出部に対応させて外乱オブザーバを設けた
ため、特性の異なる位置検出部および速度検出部が切換
えられた場合にも、その位置検出部および速度検出部に
対応する外乱オブザーバによって検出信号が演算される
ので、その演算値に誤差が発生することがない。このた
め、外乱を正確に把握して抑制することができ、高精度
な位置決め制御を実行することができる。

【０１２８】請求項11載の発明によれば、位置検出部お
よびフォーカス信号発生部に対応させて外乱オブザーバ
を設けたため、特性の異なる位置検出部およびフォーカ
ス信号発生部が切換えられた場合にも、その位置検出部
およびフォーカス信号発生部に対応する外乱オブザーバ
によって検出信号が演算されるので、その演算値に誤差
が発生することがない。このため、外乱を正確に把握し
て抑制することができ、高精度な位置決め制御を実行す
ることができる。

【０１２９】請求項12記載の発明によれば、速度検出部
およびフォーカス信号発生部に対応させて外乱オブザー
バを設けたため、特性の異なる速度検出部およびフォー
カス信号発生部が切換えられた場合にも、その速度検出
部およびフォーカス信号発生部に対応する外乱オブザー
バによって検出信号が演算されるので、その演算値に誤
差が発生することがない。このため、外乱を正確に把握
して抑制することができ、高精度な位置決め制御を実行
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置決め制御装置の第１実施形態
のブロック図である。

【図２】第１実施形態のモータが起動されたときと外乱
が発生したときの目標位置の変更方法を示す図である。

【図３】（ａ）は第１実施形態のリニアモータのブロッ
ク図、（ｂ）は同図（ａ）のモータのブロック図を状態
方程式に書き換えたものを示す図、（ｃ）はオブザーバ
の状態方的式を示す図である。

【図４】第１実施形態の推定外乱の符号に応じて目標位
置を修正する方法を示す図である。

【図５】第１実施形態の動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】第１実施形態の他の態様の動作を示すフローチ
ャートである。

【図７】図７は本発明に係る位置決め制御装置の第２実
施形態の示す図であり、その動作を示すフローチャート
てある。

【図８】本発明に係る位置決め制御装置の第３実施形態
を示す図であり、そのブロック図である。

【図９】第３実施形態の動作を示すフローチャートであ
る。

【図10】本発明に係る位置決め制御装置の第４実施形態
を示す図であり、そのブロック図である。

【図11】本発明に係る位置決め制御装置の第５実施形態
を示す図であり、そのブロック図である。

【図12】本発明に係る位置決め制御装置の第６実施形態
のブロック図である。

【図13】第６実施形態の外乱が発生したときに目標位置
に移行するまでの変化を示す図である。

【図14】第６実施形態の位置決め制御装置の他の態様の
ブロック図である。

【図15】モードに応じた応答性能を示す図である。

【図16】本発明に係る位置決め制御装置の第７実施形態
のブロック図である。

【図17】第７実施形態の位置決め制御装置の他の態様の
ブロック図である。

【図18】本発明に係る位置決め制御装置の第８実施形態
のブロック図である。

【図19】第８実施形態の位置決め制御装置の他の態様の
ブロック図である。

【図20】本発明に係る位置決め制御装置の第９実施形態
のブロック図である。

【図21】第９実施形態の位置決め制御装置の他の形態の
ブロック図である。

【図22】本発明に係る位置決め制御装置の第10実施形態
のブロック図である。

【図23】第10実施形態の位置決め制御装置の他の態様の
ブロック図である。

【符号の説明】

１、61 キャリッジ（機械） ２ ボイスコイルモータ（モータ） ３ リニアエンコーダ（位置検出部） ４ 位置制御部 ５ 位置指令部 ６ 電流制御部 ７ 電流センサ（電流検出手段） ８ 外乱オブザーバ ９ 回避動作指令部 11、13 制動装置（制動手段） 12、14 電流遮断部 21 モータ（アクチュエータ） 22、23、50 エンコーダ（位置検出部） 24、36、37、45、46、54、55、68、69、76、77 位置
決め制御コントローラ（位置制御部） 25、34、35、43、44、52、53、66、67、74、75 位置
指令部 26 加算器（位置制御部） 29 モータドライバ（位置制御部） 31、32 外乱オブザーバ 41、42、51 速度検出器（速度検出部） 62 ボイスコイルモータ（アクチュエータ） 63 リニアエンコーダ（位置検出部） 64 ワーク（被測定物） 65、72 フォーカス発生器（フォーカス信号発生部） 71 リニアエンコーダ（位置検出部） 73 微分回路（位置検出部）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−284764（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110406（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−105510（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−200686（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 G01B 11/00 G01B 11/26 G05D 3/00 G05D 3/12

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと、 該モータの回転位置または該モータに取付けられた機械
   の位置を検出する位置検出部と、 前記モータに供給される電流を制御することによりモー
   タを駆動する電流制御部と、 前記モータに供給される電流を検出する電流検出部と、 前記モータの回転位置または機械の位置の目標位置を設
   定する位置指令部と、前記モータの回転位置または機械
   の位置を制御する位置制御部と、を備えた位置決め制御
   装置において、 前記モータに供給される電流とモータの回転位置または
   機械の位置を入力し、モータの状態量を推定する外乱オ
   ブザーバと、 外乱オブザーバによって推定された状態量の１つである
   外乱が、衝突を検出してから回避動作に移行するまでの
   所定の期間以上越えて所定の値であるとき、モータの回
   転位置または機械の位置の目標位置を変更する回避動作
   指令部と、を備えたことを特徴とする位置決め制御装
   置。
2. 【請求項２】モータと、 該モータの回転位置または該モータに取付けられた機械
   の位置を検出する位置検出部と、 前記モータに供給される電流を制御することによりモー
   タを駆動する電流制御部と、 前記モータの回転位置または機械の位置の目標位置を設
   定する位置指令部と、電流指令値を出力することにより
   前記モータの回転位置または機械の位置を制御する位置
   制御部と、を備えた位置決め制御装置において、 前記位置制御部からの電流指令値とモータの回転位置ま
   たは機械の位置を入力し、モータの状態量を推定する外
   乱オブザーバと、 外乱オブザーバによって推定された状態量の１つである
   外乱が、衝突を検出してから回避動作に移行するまでの
   所定の期間以上越えて所定の値であるとき、モータの回
   転位置または機械の位置の目標位置を変更する回避動作
   指令部と、を備えたことを特徴とする位置決め制御装
   置。
3. 【請求項３】前記回避動作指令部は、外乱オブザーバに
   よって推定された外乱を打ち消す方向に所定の位置だけ
   回避動作を行なうように、前記目標位置を該所定の位置
   に変更することを特徴とする請求項１または２記載の位
   置決め制御装置。
4. 【請求項４】前記回避動作指令部は、外乱オブザーバに
   よって推定された外乱の符号に応じて所定の位置を変更
   し、回転位置または機械の位置の目標位置を前記所定の
   位置に変更することを特徴とする請求項１または２記載
   の位置決め制御装置。
5. 【請求項５】前記回避動作指令部は、外乱オブザーバに
   よって推定された外乱の符号に応じてこの外乱の比較対
   象である前記所定の値を変更することを特徴とする請求
   項１または２記載の位置決め制御装置。
6. 【請求項６】前記モータを機械的に停止させる制動手段
   と、前記電流制御部から出力されるモータ電流を完全に
   遮断する電流遮断部を有することを特徴とする請求項１
   〜５何れかに記載の位置決め制御装置。
7. 【請求項７】外乱オブザーバによって推定された状態量
   の１つである外乱が、衝突を検出してから回避動作に移
   行するまでの所定の期間以上越えて所定の値であると
   き、回避動作を行なった後に前記制動手段と電流遮断部
   を動作させることにより、モータを完全に停止させるモ
   ータ停止制御手段を有することを特徴とする請求項６記
   載の位置決め制御装置。
8. 【請求項８】アクチュエータと、 該アクチュエータの回転位置または該アクチュエータに
   取付けられた機械の位置を検出する複数の位置検出部
   と、 前記アクチュエータの回転位置または機械の位置の目標
   位置を設定する位置指令部と、 前記位置検出部と位置指令部からの出力信号に基づいて
   前記アクチュエータに供給される電流指令値を生成し、
   該電流指令値に基づいて前記アクチュエータの回転位置
   または機械の位置を制御する位置制御部と、を備えた位
   置決め制御装置であって、 前記アクチュエータに供給される電流指令値と前記アク
   チュエータの回転位置信号または機械の位置信号に基づ
   いてアクチュエータの状態量を推定する外乱オブザーバ
   を前記位置検出部に対応して同数設け、 前記位置制御部が前記外乱オブザーバからの出力信号に
   基づいて外乱を抑制することを特徴とする位置決め制御
   装置。
9. 【請求項９】アクチュエータと、 該アクチュエータの回転速度または該アクチュエータに
   取付けられた機械の移動速度を検出する複数の速度検出
   部と、 前記アクチュエータの回転位置または機械の位置の目標
   位置を設定する位置指令部と、 前記速度検出部と位置指令部からの出力信号に基づいて
   前記アクチュエータに供給される電流指令値を生成し、
   該電流指令値に基づいて前記アクチュエータの回転位置
   または機械の位置を制御する位置制御部と、を備えた位
   置決め制御装置であって、 前記アクチュエータに供給される電流指令値と前記アク
   チュエータの回転速度信号または機械の移動速度信号に
   基づいてアクチュエータの状態量を推定する外乱オブザ
   ーバを前記速度検出部に対応して同数設け、 前記位置制御部が前記外乱オブザーバからの出力信号に
   基づいて外乱を抑制することを特徴とする位置決め制御
   装置。
10. 【請求項10】アクチュエータと、 該アクチュエータの回転位置または該アクチュエータに
    取付けられた機械の位置を検出する位置検出部と、 該アクチュエータの回転速度または該アクチュエータに
    取付けられた機械の移動速度を検出する速度検出部と、 前記アクチュエータの回転位置または機械の位置の目標
    位置を設定する位置指令部と、 前記位置検出部または速度検出部と位置指令部からの出
    力信号に基づいて前記アクチュエータに供給される電流
    指令値を生成し、該電流指令値に基づいて前記アクチュ
    エータの回転位置または機械の位置を制御する位置制御
    部と、を備えた位置決め制御装置であって、 前記アクチュエータに供給される電流指令値と前記アク
    チュエータの回転位置信号または機械の位置信号、また
    は、前記アクチュエータの回転速度信号または機械の移
    動速度信号に基づいてアクチュエータの状態量を推定す
    る外乱オブザーバを前記位置検出部および速度検出部に
    対応して同数設け、 前記位置制御部が前記外乱オブザーバからの出力信号に
    基づいて外乱を抑制することを特徴とする位置決め制御
    装置。
11. 【請求項11】アクチュエータと、 該アクチュエータの回転位置または該アクチュエータに
    取付けられた機械の位置を検出する位置検出部と、 該アクチュエータまたはアクチュエータに取付けられた
    機械と被測定物との間の距離を光学的に検出するフォー
    カス信号を発生するフォーカス信号発生部と、 前記アクチュエータの回転位置または機械の位置の目標
    位置を設定する位置指令部と、 前記位置検出部またはフォーカス信号発生部と位置指令
    部からの出力信号に基づいて前記アクチュエータに供給
    される電流指令値を生成し、該電流指令値に基づいて前
    記アクチュエータの回転位置または機械の位置を制御す
    る位置制御部と、を備えた位置決め制御装置であって、 前記アクチュエータに供給される電流指令値と前記アク
    チュエータの回転位置信号または機械の位置信号、また
    は、フォーカス信号に基づいてアクチュエータの状態量
    を推定する外乱オブザーバを前記位置検出部およびフォ
    ーカス信号発生部に対応して同数設け、 前記位置制御部が前記外乱オブザーバからの出力信号に
    基づいて外乱を抑制することを特徴とする位置決め制御
    装置。
12. 【請求項12】アクチュエータと、 該アクチュエータの回転速度または該アクチュエータに
    取付けられた機械の移動速度を検出する速度検出部と、 該アクチュエータまたはアクチュエータに取付けられた
    機械と被測定物との間の距離を光学的に検出するフォー
    カス信号を発生するフォーカス信号発生部と、 前記アクチュエータの回転位置または機械の位置の目標
    位置を設定する位置指令部と、 前記速度検出部またはフォーカス信号発生部と位置指令
    部からの出力信号に基づいて前記アクチュエータに供給
    される電流指令値を生成し、該電流指令値に基づいて前
    記アクチュエータの回転位置または機械の位置を制御す
    る位置制御部と、を備えた位置決め制御装置であって、 前記アクチュエータに供給される電流指令値と前記アク
    チュエータの回転速度信号または機械の移動速度信号、
    または、フォーカス信号に基づいてアクチュエータの状
    態量を推定する外乱オブザーバを前記速度検出部および
    フォーカス信号発生部に対応して同数設け、 前記位置制御部が前記外乱オブザーバからの出力信号に
    基づいて外乱を抑制することを特徴とする位置決め制御
    装置。