JP6269712B2 - モータの制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、モータの制御装置、制御方法及びプログラムに関する。

電子部品などのワークを基板に実装する際に、ワークを基板に押し付ける工作装置が用いられている。このような工作装置では、ワークを押し付ける手段としてリニアモータなどが用いられている（特許文献１）。このような工作装置では、ワークを基板に確実に取り付けるために、ワークが基板に接触してから一定以上の荷重で押し付ける必要がある。このような制御をリニアモータに対して行う際、ワークが基板に接触したか否かの判定を行った後に、判定結果に応じて所定の押付力をリニアモータに発生させることで、ワークを基板に押し付ける。リニアモータの制御にＰＩ制御又はＰＩＤ制御を用いた場合、ワークが基板に接触してから判定結果が得られるまでの期間において、ワークが基板に接触していることによりワークが止まったり、移動速度が減速したりすることで、位置偏差又は速度偏差が大きくなり、判定後のモータの制御に影響を及ぼすことがあった。

特開２００９−１９４０１５号公報

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、モータが移動させている物体が他の物体に接触したか否かを判定している期間に生じる偏差が判定後のモータの制御に与える影響を低減させることができるモータの制御装置、制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、モータで移動させる対象物の移動速度と速度指令との差分に対する積分値を用いた積分動作により電流指令を算出する速度制御部と、前記電流指令に基づいて前記モータに電圧を印加する電流制御部と、前記対象物の移動速度と前記モータに流れる電流とに基づいて前記対象物が他の物体に接触したか否かを判定する接触判定部と、を備え、前記速度制御部は、前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って前記電流指令を算出する、モータの制御装置である。

また、本発明の一態様は、モータで移動させる対象物の移動速度と速度指令との差分に対する積分値を用いた積分動作により電流指令を算出する速度制御ステップと、前記電流指令に基づいて前記モータに電圧を印加する電流制御ステップと、前記対象物の移動速度と前記モータに流れる電流とに基づいて前記対象物が他の物体に接触したか否かを判定する接触判定ステップと、を有し、速度制御ステップでは、前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定ステップにおいて判定されると、前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って前記電流指令を算出する、制御方法である。

また、本発明の一態様は、モータで移動させる対象物の移動速度と速度指令との差分に対する積分値を用いた積分動作により電流指令を算出する速度制御部と、前記電流指令に基づいて前記モータに電圧を印加する電流制御部と、前記対象物の移動速度と前記モータに流れる電流とに基づいて前記対象物が他の物体に接触したか否かを判定する接触判定部と、を備え、前記速度制御部は、前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って前記電流指令を算出する、モータの制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

この発明によれば、モータが移動させている物体が他の物体に接触したか否かを判定している期間に生じる偏差が判定後のモータの制御に与える影響を低減させることができる。

本実施形態におけるリニアモータ装置の概要を示す図。 本実施形態における制御装置の構成例を示すブロック図。 本実施形態におけるリニアモータの原点復帰動作を示すフローチャート。 本実施形態におけるリニアモータ装置によるスイッチのクリック感の計測動作を示すフローチャート。 本実施形態の計測動作における電流指令の上限、電流指令、リニアモータ１に流れる電流の電流値の変化を示す波形図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるモータの制御装置、制御方法及びプログラムを説明する。図１は、本実施形態におけるリニアモータ装置の概要を示す図である。リニアモータ装置は、リニアモータ１と、制御装置２とを備える。リニアモータ装置は、例えば搬送装置やピックアンドプレース装置、半導体の加工装置などに用いられる。本実施形態では、リニアモータ装置が、押しボタン型のスイッチ５のクリック感を測定する用途に用いられる場合について説明する。制御装置２は、リニアモータ１の可動子であるロッド１１をスイッチ５に向けて移動させる。制御装置２は、ロッド１１とスイッチ５との接触を検出した後に更にスイッチ５に向けてロッド１１を移動させ、移動に要する推力とロッド１１の位置の変化とを記録する。制御装置２は、推力と位置との変化を取得することにより、スイッチ５のクリック感が客観的に計測される。なお、クリック感は、押しボタン型のスイッチを押下した際に生じるボタンの反発力の変化により生じる手応えなどのことである。

制御装置２は、リニアモータ１を制御する。制御装置２は、リニアモータ１に備えられているＵ、Ｖ、Ｗ相のコイルに三相電機子電流を流すことによって各コイルに電磁石界磁を発生させる。各コイルに発生する磁界と、ロッド１１内に備えられた磁石との作用により、ロッド１１が直線的に移動する。制御装置２は、入力される位置指令と、エンコーダ１２から出力されるパルス信号とに基づいて三相電機子電流をリニアモータ１へ供給する。エンコーダ１２は、リニアモータ１に取り付けられており、ロッド１１の移動量に応じたパルス信号を出力する。

図２は、本実施形態における制御装置２の構成例を示すブロック図である。制御装置２は、位置制御部２１と、速度リミッタ２２と、速度制御部２３と、電流リミッタ２４と、ドライバ２５と、位置算出部２６と、速度算出部２７と、接触判定部２８と、電流補正部２９と、記録部３０とを備える。

位置制御部２１は、位置偏差を入力する。位置偏差は、上位又は外部の装置から入力される位置指令と、ロッド１１の現在位置との差分である。位置指令は、本実施形態において、原点位置を示す値と、押付位置を示す値とのいずれかが入力される。原点位置は、ロッド１１の可動範囲の最も上側又はその近傍の位置である。押付位置は、ロッド１１がスイッチ５を押し込んだ位置又はその少し先の位置である。ロッド１１をスイッチ５に向けて下向きに移動させる際には、位置指令として押付位置を示す値が入力される。ロッド１１を上向きに移動させる際には、位置指令として原点位置を示す値が入力される。位置制御部２１は、入力する位置偏差を用いたＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりロッド１１の目標速度を算出する。

電流指令制限部としての速度リミッタ２２は、位置制御部２１により算出される目標速度を入力する。速度リミッタ２２は、ロッド１１が切替位置を超えて下向きに移動する際に、目標速度が上限速度を超えていたときに目標速度に代えて上限速度を速度指令として出力し、それ以外のときに目標速度を速度指令として出力する。ここで、切替位置は、位置制御と推力制御とを切り替える位置であり、原点位置とスイッチ５との間に予め定められる位置である。切替位置は、ロッド１１の速度をロッド１１の最高速度から上限速度までに減速させる際に要する距離に応じて定められる。位置制御では、位置指令で示される位置とロッド１１との位置との偏差に基づいた制御が行われる。推力制御では、ロッド１１の位置に基づいた制御に加えて、リニアモータにおいて発生させる推力を一定以下の推力に制限した制御が行われる。位置制御から推力制御へ切り替えることにより、クリック感の計測におけるタクトタイムの短縮と、スイッチ５などの測定対象への衝突回避とが達成される。また、上限速度は、ロッド１１を下向きにスイッチ５へ向けて移動させる際におけるロッド１１の速度であり、ロッド１１がスイッチ５に接触した際にスイッチ５を押し込まない程度の速度である。上限速度は、事前にリニアモータ装置を動作させた結果に基づいて定められてもよいし、スイッチ５のボタンを押し込む際の反力に基づいて定められてもよい。

速度制御部２３は、速度偏差を入力する。速度偏差は、速度リミッタ２２が出力する速度指令と、リニアモータ１で移動させるロッド１１の移動速度との差分である。速度制御部２３は、入力する速度偏差を用いたＰＩ制御により、リニアモータ１に流す電流の目標電流値を算出する。速度制御部２３は、速度偏差の積分値に積分ゲインＫｉを乗じて得られる値と、速度偏差に比例ゲインＫｐを乗じて得られる値とを加算して目標電流値を算出する。すなわち、速度制御部２３は、速度偏差に比例して電流値を変化させる比例動作と、速度偏差の積分値に比例して電流値を変化させる積分動作とを組み合わせたフィードバック制御を行う。なお、速度制御部２３は、目標電流値の算出に、速度偏差の微分値に比例して電流値を変化させる微分動作を更に組み合わせたＰＩＤ制御を行ってもよい。積分動作における積分値は、リニアモータ装置に電力を供給した後に行われる原点復帰動作を開始する際にゼロにリセットされる。

電流リミッタ２４は、速度制御部２３により算出される目標電流値を入力する。電流リミッタ２４は、ロッド１１が切替位置を超えて下向きに移動する際に、目標電流値が予め定められた第１の上限電流値を超えていたときに目標電流値を第１の上限電流値に抑えた電流指令を出力する。ここで、第１の上限電流値は、目標速度に対する上限速度と同様に、ロッド１１がスイッチ５に接触した際にスイッチ５を押し込まない程度の推力以下となる電流値として定められ、かつロッド１１を上限速度より遅い速度で移動させるために必要な推力を発生させる電流値として定められる。第１の上限電流値は、ロッド１１に作用する重力も考慮して定められるため、ロッド１１の重量によっては上向きの推力を発生させる電流値となる場合がある。すなわち、目標電流値が第１の上限電流値よりも下向きに大きな力をロッド１１に作用させる電流値であるとき、目標電流値を第１の上限電流値に変更した値が電流指令として出力される。

また、電流リミッタ２４は、ロッド１１がスイッチ５に接触したと接触判定部２８が判定すると、目標電流値に対する上限を第２の上限電流値に切り替える。ここで、第２の上限電流値は、第１の上限電流値よりも大きな下向きの推力をリニアモータ１に発生させる電流値であり、ロッド１１がスイッチ５に接触する際の推力よりも大きい推力をリニアモータ１に発生させる電流値である。また、第２の上限電流値は、スイッチ５を最後まで押し付けることができる推力に基づいて定められ、スイッチ５のボタンを最後まで押し付けたことの検知にも用いられる。また、電流リミッタ２４は、原点位置から切替位置までの間をロッド１１が下向きに移動するときと、ロッド１１が上向きに移動するときとにおいて、目標電流値を電流指令として出力する。

電流制御部としてのドライバ２５は、電流偏差を入力する。電流偏差は、電流リミッタ２４が出力する電流指令と、リニアモータ１に流れる電流値との差分に、電流補正部２９から出力される補正値を加えた値である。リニアモータ１に流れる電流の電流値は、例えばドライバ２５からリニアモータ１に電力を供給する電線に取り付けられた変流器などにより測定される。電流補正部２９から出力される補正値は、ロッド１１の自重を支えるため推力に対応する電流値である。本実施形態におけるリニアモータ装置のように、ロッド１１の移動方向が鉛直方向である場合には、ロッド１１に作用する重力に対向する推力を発生させる電流の電流値が補正値となる。ドライバ２５は、入力する電流偏差を用いたＰＩ制御又はＰＩＤ制御により、リニアモータ１に印加する目標電圧値を算出する。ドライバ２５は、不図示の電源から供給される電圧を、算出した目標電圧値の電圧へ変換してリニアモータ１に印加する。電流偏差に基づいてドライバ２５がリニアモータ１へ電力を供給することによって、リニアモータ１のロッド１１を上下に移動させる。

位置算出部２６は、リニアモータ１に備えられたエンコーダ１２から出力されるパルス信号に基づいて、ロッド１１の位置を算出する。位置算出部２６により算出されるロッド１１の位置は、位置偏差の算出に用いられるとともに、速度リミッタ２２、電流リミッタ２４、電流補正部２９及び記録部３０へ入力される。速度算出部２７は、エンコーダ１２から出力されるパルス信号に基づいて、ロッド１１が移動する速度を算出する。速度算出部２７により算出されるロッド１１の速度は、速度偏差の算出に用いられる。エンコーダ１２には、インクリメンタルタイプのエンコーダと、アブソリュートタイプのエンコーダとのいずれが用いられてもよい。エンコーダ１２がインクリメンタルタイプである場合には、リニアモータ１の駆動を開始した後に、原点位置にロッド１１を移動させる原点復帰動作を行った際に位置をリセットする。

接触判定部２８は、リニアモータに流れる電流の電流値と、速度算出部２７により算出される速度とを入力する。接触判定部２８は、ロッド１１がスイッチ５に向かって下向きに移動している際に、速度と電流とに基づいてロッド１１がスイッチ５に接触したか否かを判定する。接触判定部２８による判定結果は、速度制御部２３と記録部３０とへ入力される。接触判定部２８は、リニアモータの電流値が接触しきい値を超えたか否かを判定し、更に電流値が接触しきい値を超えている期間において速度が０又はほぼ０の状態が一定時間以上継続するか否かを判定する。電流値が接触しきい値を超えている期間において速度が０又はほぼ０の状態が一定時間以上継続した場合、接触判定部２８は、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定する。ここで、接触しきい値は、ロッド１１がスイッチ５に接触したか否かの判定に用いる値であり、ロッド１１を上限速度より遅い速度で移動させる第１の上限電流値以上かつ第２の上限電流値未満の電流値である（第１の上限電流値≦接触しきい値＜第２の上限電流値）。また、接触しきい値は、ロッド１１がスイッチ５に接触した際にスイッチ５を押し込まない程度の推力を発生させる電流値である。

電流補正部２９は、リニアモータ１の推力のみによってロッド１１の位置を変化させずにロッド１１を同じ位置に留めるときの電流値を補正値として記憶する。電流補正部２９は、推力制御が行われているときに補正値を出力し、推力制御が行われていないときにゼロを出力する。すなわち、推力制御が行われているときは、ロッド１１に作用する重力分をキャンセルするように電流偏差に対する補正が行われ、推力制御が行われていないときは、電流偏差に対する補正が行われない。なお、補正値による電流偏差の補正は、ロッド１１の移動方向が鉛直方向である場合に限らず、ロッド１１に対して重力又は他の外力が作用する場合にも行われる。

記録部３０は、ロッド１１がスイッチ５に接触したことを示す判定結果を接触判定部２８が出力すると、判定時のロッド１１の位置を基準として、ロッド１１がスイッチ５に接触してから移動した距離と、リニアモータ１に流れる電流の電流値との組み合わせを時系列に記録する。

図３は、本実施形態におけるリニアモータ１の原点復帰動作を示すフローチャートである。リニアモータ装置へ電源供給が開始されたり、上位の装置からの要求を制御装置２が受けたりすると、原点復帰動作が開始される。原点復帰動作が開始されると、制御装置２は、原点位置を示す位置指令に基づいてロッド１１を原点位置へ移動させる（ステップＳ１１）。電流補正部２９は、リニアモータ１に流れる電流の電流値のサンプリングを開始する（ステップＳ１２）。電流補正部２９は、前回のサンプリング値と今回のサンプリングとの差分（変化量）を算出する（ステップＳ１３）。電流補正部２９は、変化量がしきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

変化量がしきい値以下でない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、電流補正部２９は、ロッド１１が原点位置に向かって移動中であると判定し、処理をステップＳ１３に戻す。すなわち、ロッド１１が原点位置に位置して留まるまで、ステップＳ１３、ステップＳ１４が繰り返し行われる。変化量がしきい値以下である場合(ステップＳ１４：ＹＥＳ)、電流補正部２９は、一定期間に亘り、電流値のサンプリングを繰り返し行い、当該期間において得られたサンプリング値から平均値を算出し、算出した平均値を補正値として記憶し（ステップＳ１５）、原点復帰動作を終了させる。補正値は、ロッド１１の自重を支えて同じ位置に留まるために必要な推力をリニアモータ１に発生させる電流値である。

図４は、本実施形態におけるリニアモータ装置によるスイッチ５のクリック感の計測動作を示すフローチャートである。リニアモータ装置において計測動作が開始されると、押付位置を示す位置指令が制御装置２に入力され、リニアモータ１のロッド１１をスイッチ５へ向けて移動させる（ステップＳ２１）。速度リミッタ２２及び電流リミッタ２４は、位置算出部２６により算出されるロッド１１の位置が切替位置に達したか否かを判定し（ステップＳ２２）、ロッド１１の位置が切替位置に達するまでステップＳ２２の判定を繰り返し行う（ステップＳ２２：ＮＯ）。ロッド１１の位置が切替位置に達すると（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、速度リミッタ２２は目標速度が上限速度を超えると上限速度を速度指令として出力し、電流リミッタ２４は第１の上限電流値を超えると第１の上限電流値を電流指令として出力する処理を開始する（ステップＳ２３）。すなわち、ロッド１１の位置が切替位置を超えると、ロッド１１の速度及びロッド１１に加える推力を制限した推力制御が開始される。

推力制御が開始されると、接触判定部２８は、リニアモータ１に流れる電流の電流値が接触しきい値に達したか否かを判定し（ステップＳ２４）、電流値が接触しきい値に達するまで、ステップＳ２４の判定を繰り返し行う（ステップＳ２４：ＮＯ）。電流値が接触しきい値に達すると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、接触判定部２８は、電流値が接触しきい値を超えたことを示す判定結果を速度制御部２３へ出力する（ステップＳ２５）。速度制御部２３は、電流値が接触しきい値を超えたことを示す判定結果が接触判定部２８から入力されると、積分動作における速度偏差の積分（累算）を停止する（ステップＳ２６）。

接触判定部２８は、リニアモータ１に流れる電流の電流値が接触しきい値に達した後に、電流値が接触しきい値を超え、かつロッド１１の速度が０又はほぼ０の状態が一定時間以上継続したか否かを判定する（ステップＳ２７）。ロッド１１の速度が０又はほぼ０の状態が一定時間以上継続しない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、接触判定部２８は、処理をステップＳ２４に戻す。電流値が接触しきい値を超え、かつロッド１１の速度が０又はほぼ０の状態が一定時間以上継続した場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、接触判定部２８は、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定し、判定結果を速度制御部２３、電流リミッタ２４及び記録部３０へ出力する（ステップＳ２８）。

記録部３０は、ロッド１１がスイッチ５に接触したことを示す判定結果を入力すると、ロッド１１がスイッチ５に接触してからのロッド１１が移動した距離と、リニアモータ１に流れる電流の電流値との組み合わせの記録を開始する（ステップＳ２９）。電流リミッタ２４は、ロッド１１がスイッチ５に接触したことを示す判定結果を入力すると、目標電流値に対する上限を第２の上限電流値へ切り替える（ステップＳ３０）。目標電流値の算出に積分値の変化が影響するようになり、かつ目標電流値及び電流指令に対する上限が第２の上限電流値に切り替えられることで、ロッド１１に加えられる推力が大きくなり、ロッド１１によるスイッチ５のボタンを押し付ける押付制御が開始される。速度制御部２３は、ロッド１１がスイッチ５に接触したことを示す判定結果を入力すると、積分動作における速度偏差の積分（累算）を再開する（ステップＳ３１）。

記録部３０は、ロッド１１がスイッチ５のボタンを押し付ける動作を行う間、ロッド１１が移動した距離と電流値との組み合わせを記録し続け、スイッチ検査が実行される（ステップＳ３２）。接触判定部２８は、リニアモータ１に流れる電流の電流値が第２の上限電流値に達したか否かを判定し（ステップＳ３３）、電流値が第２の上限電流値に達していない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、処理をステップＳ３２へ戻し、電流値が第２の上限電流値に達するまでステップＳ３２及びステップＳ３３が繰り返される。電流が第２の上限電流値に達すると（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、接触判定部２８は、ロッド１１がスイッチ５のボタンを最後まで押し付けたと判定し、判定結果を記録部３０へ出力する（ステップＳ３４）。

記録部３０は、ロッド１１がスイッチ５のボタンを最後まで押し付けたことを示す判定結果が接触判定部２８から入力されると、記録していたロッド１１の移動距離と電流値との組み合わせの時系列を、計測結果として外部又は上位の装置へ出力し、（ステップＳ３５）、計測動作を終了させる。この後、原点位置を示す位置指令が制御装置２に入力されると、制御装置２は、ロッド１１を原点位置へ移動させる。

本実施形態の制御装置２では、リニアモータ１に流れる電流の電流値が接触しきい値に達すると、速度制御部２３が積分動作における速度偏差の累積を停止する。その後、ロッド１１がスイッチ５に接触したと接触判定部２８が判定すると、速度制御部２３は、積分動作における速度偏差の累積を再開することで、電流値が接触しきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って目標電流値を算出する。このように、速度偏差の積分（累積）を一旦停止させることで、電流値が接触しきい値に達してからロッド１１がスイッチ５に接触したか否かを判定している期間に生じる速度偏差が判定後のリニアモータ１の制御に与える影響を低減させることができる。

また、本実施形態の制御装置２では、電流補正部２９がロッド１１の自重を支える推力を発生させる補正値で、電流指令を補正することにより、ロッド１１がスイッチ５に接触する際にスイッチ５に加える荷重を小さくすることができる。電流補正部２９が電流指令の補正を行わない場合、ロッド１１がスイッチ５に接触する際の荷重は、（（ロッド１１の自重）＋（リニアモータ１の最小推力））となる。これに対して、電流補正部２９が電流指令の補正を行う場合、スイッチ５に加える荷重がロッド１１の自重以下になるので、接触判定の精度を向上させることができる。

また、電流補正部２９が用いる補正値は、原点復帰動作において取得されるため、ロッド１１に作用する重力の鉛直成分に対向するための電流値となる。これにより、ロッド１１の移動方向が鉛直方向以外の方向となる配置でリニアモータ１が用いられたとしても、適切にロッド１１の自重を支える推力に対応する電流値が補正値として用いられるので、リニアモータ１の配置によらず、接触判定の精度を向上させることができる。このように、本実施形態の制御装置２は、ロッド１１の自重を支えるためにカウンターウエイトを用いる場合に比べ、リニアモータ装置の汎用性を高めることができる。

なお、本実施形態における速度制御部２３は、ステップＳ２６で速度偏差の積分を停止し、ステップＳ３１で速度偏差の積分を再開する動作を行う構成について説明した。しかし、速度制御部２３は、速度偏差の積分値を記憶する動作をステップＳ２６で行い、記憶している積分値で積分値を更新する動作をステップＳ３１で行うようにしてもよい。すなわち、判定結果が得られるまでの期間において速度偏差の積分を継続し、ロッド１１がスイッチ５に接触した場合に、電流値が接触しきい値に達したときの積分値に戻すようにしてもよい。図５は、本実施形態の計測動作における電流指令の上限、電流指令、リニアモータ１に流れる電流の電流値の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は電流値を示し、横軸は時間を示す。なお、図５に示す波形図では、２段階のクリック感を有するスイッチ５が計測対象になっている。

図５（Ａ）は、図４において説明した計測動作が行われた場合の波形図である。ロッド１１がスイッチ５に接触して電流値が増加し、時刻ｔ１において電流値が接触しきい値に達すると、速度偏差の積分が停止される。時刻ｔ２において、電流値が接触しきい値に達し、かつロッド１１がほぼ一定時間継続して停止していると、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定され、押付制御が開始される。時刻ｔ３において、電流値が第２の上限電流値に達すると、ロッド１１がスイッチ５を最後まで押し付けたと判定される。第２の上限電流値は、前述のように、ロッド１１をスイッチ５に接触させる際の推力よりも大きい推力であってスイッチ５を最後まで押し付けることができる推力をリニアモータ１に発生させる電流値である。すなわち、第２の上限電流値は、ロッド１１をスイッチ５に接触させた位置からスイッチ５のボタンの押し付けが完了する位置までに必要とされる推力に基づいて定められる。

図５（Ｂ）は、前述のように、速度偏差の積分を停止させる代わりに、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定されたときに、電流値が接触しきい値に達したときの積分値に戻す動作を行った場合の波形図である。図５（Ｂ）では、図５（Ａ）と異なり、電流指令に代えて、速度制御部２３が出力する目標電流値が示されている。同図に示すように、時刻ｔ１において電流値が接触しきい値に達した後も、速度偏差の積分を継続しているため目標電流値は増加し続けている。時刻ｔ２においてロッド１１がスイッチ５に接触したと判定されると、速度制御部２３が積分動作における積分値を時刻ｔ１における積分値に戻すことにより、時刻ｔ２以降の目標電流値は図５（Ａ）に示した電流指令と同様の変化を示していることが分かる。このように、時刻ｔ２における速度偏差の積分値が、時刻ｔ１における速度偏差の積分値と同じ値となれば、速度制御部２３における動作は一つに限定されない。

前述のように、本実施形態の制御装置２において、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定すると、電流リミッタ２４が電流指令に対する上限値を第１の上限電流値から第２の上限電流値へ切り替える。これにより、スイッチ５のボタンを押し込む際に発生するボタンの反発力に応じて電流指令が上昇することにより、制御装置２はクリック感を示す電流波形を得ることができる。図５に示した波形における電流値の極大値及び極小値が得られる位置と、当該位置における電流値（リニアモータ１の推力）との組み合わせにより、スイッチ５のクリック感を客観的に表すことができる。電流値の極大値が得られる位置は、記録部３０に記憶されているロッド１１がスイッチ５に接触してから移動した距離（位置）と電流値との組み合わせの時系列において、電流値の増加が減少に転じたときのロッド１１の位置として得られる。同様に、電流値の極小値が得られる位置は、記録部３０に記憶されている時系列において、電流値の減少が増加に転じたときのロッド１１の位置として得られる。

なお、本実施形態の制御装置２は、スイッチ５のクリック感の特徴を示す、電流値の極大値及び極小値それぞれが得られる位置を検出してクリック感を取得する押付け状態検出部を備えてもよい。押付け状態検出部は、記録部３０に記憶されている電流値の時系列において、電流値の増加が減少に転じたときのロッド１１の位置と電流の極大値との組み合わせと、電流値の減少が増加に転じたときのロッド１１の位置と電流の極小値との組み合わせとを検出する。押付け状態検出部は、電流の極大値とロッド１１の位置との組み合わせ、及び、電流の極小値とロッド１１の位置との組み合わせをクリック感情報として外部に出力する。また、押付け状態検出部は、記録部３０に記憶されている時系列に代えて、リニアモータ１に流れる電流値と、位置算出部２６により算出されるロッド１１の位置とを用いて、クリック感情報を取得してもよい。押付け状態検出部は、リニアモータ１からの電流値と位置算出部２６からの位置とを用いる場合、電流リミッタ２４が目標電流値に対する上限を第２の上限電流値に切り替えた後にクリック感情報を取得してもよい。押付け状態検出部は前述の動作によりクリック感を検出する以外に他の動作によりクリック感を検出してもよく、その動作は前述の動作に限定されない。

また、本実施形態の制御装置２では、速度制御部２３が判定期間において速度偏差の積分を停止する構成を説明したが、位置制御部２１とドライバ２５との一方又は両方が同様に積分を停止させてもよい。また、本実施形態では、電流値が接触しきい値を超え、かつロッド１１の移動速度が０又はほぼ０の状態が一定時間以上継続した場合に、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定する構成を説明した。しかし、電流値が接触しきい値を超え、且つロッド１１の移動速度が速度しきい値以下の状態が継続した場合に、ロッド１１がスイッチ５に接触したと判定してもよい。この場合、速度しきい値は、エンコーダ１２の測定周期や、制御装置２の応答性に応じて定められる。

また、本実施形態では、リニアモータ１を用いた構成を説明したが、可動子が回転運動するモータを用いてもよい。また、本実施形態では、リニアモータ１の可動子であるロッド１１にてスイッチ５を押し付ける構成を説明したが、ロッド１１の移動に連動して移動する接触部を、リニアモータ１にて移動させる対象物としてもよい。また、本実施形態では、リニアモータ装置がスイッチ５のクリック感を測定する動作例を説明したが、移動させるロッド１１（可動子）が他の物体に接触したか否かの判定の後に異なる制御を行う場合にも適用できる。例えば、部品を取り付ける組み立てロボットにおいて、部品を取り付け対象に接触させ、接触が確認できた後に部品を対象にはめ込む動作に適用可能である。この場合、制御装置２は、前述の押付け状態検出部を備え、押付け状態検出部により検出される電流値の極大値及び極小値それぞれが得られる位置に基づいて、部品を対象にはめ込む動作を制御してもよい。

また、上述の制御装置２は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、制御装置２に備えられる一部又は全部の構成要素が行う処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、各機能部の処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

モータが移動させている物体が他の物体に接触したか否かを判定している期間に生じる偏差が判定後のモータの制御に与える影響を低減させることが不可欠な用途にも適用できる。

１…リニアモータ（モータ）、２…制御装置、１１…ロッド（対象物）、２３…速度制御部、２４…電流リミッタ（電流指令制限部）、２５…ドライバ（電流制御部）、２８…接触判定部、２９…電流補正部

Claims (7)

1. モータで移動させる対象物の移動速度と速度指令との差分に対する積分値を用いた積分動作により電流指令を算出する速度制御部と、
   前記電流指令に基づいて前記モータに電圧を印加する電流制御部と、
   前記対象物の移動速度と前記モータに流れる電流とに基づいて前記対象物が他の物体に接触したか否かを判定する接触判定部と、
   を備え、
   前記速度制御部は、
   前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って前記電流指令を算出する、
   モータの制御装置。
2. 前記速度制御部は、
   前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達すると、前記差分に対する積分を停止し、前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、前記差分に対する積分を再開する、
   請求項１に記載のモータの制御装置。
3. 前記速度制御部は、
   前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を記憶し、前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、現在の積分値を記憶した積分値に変更する、
   請求項１に記載のモータの制御装置。
4. 前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、前記電流指令に対する上限を、前記対象物が他の物体に接触する前における第１の上限電流値より大きい第２の上限電流値に変更する電流指令制限部と、
   前記電流指令に対する上限が前記第２の上限電流値に変更された後に、前記モータに流れる電流の電流値の極値と該極値が得られたときの前記対象物の位置との組み合わせを検出する押付け状態検出部と、
   を更に備える、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータの制御装置。
5. 前記モータの推力により前記対象物が同じ位置に留まるときの電流値を補正値として記憶する電流補正部を更に備え、
   前記電流制御部は、
   前記電流指令を前記補正値で補正した指令に基づいて前記モータに電圧を印加する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータの制御装置。
6. モータで移動させる対象物の移動速度と速度指令との差分に対する積分値を用いた積分動作により電流指令を算出する速度制御ステップと、
   前記電流指令に基づいて前記モータに電圧を印加する電流制御ステップと、
   前記対象物の移動速度と前記モータに流れる電流とに基づいて前記対象物が他の物体に接触したか否かを判定する接触判定ステップと、
   を有し、
   速度制御ステップでは、
   前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定ステップにおいて判定されると、前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って前記電流指令を算出する、
   制御方法。
7. モータで移動させる対象物の移動速度と速度指令との差分に対する積分値を用いた積分動作により電流指令を算出する速度制御部と、
   前記電流指令に基づいて前記モータに電圧を印加する電流制御部と、
   前記対象物の移動速度と前記モータに流れる電流とに基づいて前記対象物が他の物体に接触したか否かを判定する接触判定部と、
   を備え、
   前記速度制御部は、
   前記対象物が他の物体に接触したと前記接触判定部が判定すると、前記モータに流れる電流の電流値が接触の判定に用いるしきい値に達したときの積分値を用いて積分動作を行って前記電流指令を算出する、モータの制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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