TWI748978B - 線性馬達之控制裝置及控制方法 - Google Patents

線性馬達之控制裝置及控制方法 Download PDF

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印田剛
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日商Ｔｈｋ股份有限公司
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Abstract

本發明之線性馬達之控制裝置具備電流限制器與驅動器。前述電流限制器係將基於線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將目標電流值抑制於特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於可動子之位置而作為電流指令值輸出。前述驅動器在目標電流值作為電流指令值被輸出之情形下，基於以流經線性馬達之電流之電流值與電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對線性馬達施加電壓；在限制電流指令值作為電流指令值被輸出之情形下，基於以流經線性馬達之電流之電流值與限制電流指令值之差分乘以較第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對線性馬達施加電壓。

Description

線性馬達之控制裝置及控制方法
本發明係關於一種線性馬達之控制裝置及控制方法。
本發明係基於2016年1月14日於日本申請之日本發明專利2016-005321號而主張其優先權者，且其內容為本說明書所引用。
在將電子零件等之工件安裝於基板之安裝裝置、及將被加工對象之工件予以加工之工作裝置等中，作為使與工件接觸或接近之頭部部分朝鉛垂方向移動之機構，係使用受伺服控制之線性馬達。在如此之安裝裝置及工作裝置中，為了減小施加至工件之力，有使用相應於頭部部分之重量的平衡用平衡器之情形(專利文獻1)。又，為了減小因頭部部分之接觸而引起之施加至工件之力，亦採用將使頭部部分朝向工件移動時之推力抑制為小而驅動線性馬達之構成。在線性馬達所產生之推力為小之情形下，有因安裝裝置及工作裝置之可動部分之滑動阻力等妨礙頭部部分之移動，以致頭部部分停止或頭部之動作需要時間等動作不穩定之可能性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-309620號公報
本發明提供一種線性馬達之控制裝置及控制方法，其在抑制推力而控制線性馬達之際，即便於可動部分之滑動阻力等之阻礙移動之力作用之情形下，亦可使線性馬達穩定地動作。
根據本發明之第1態樣，線性馬達之控制裝置具備電流限制器與驅動器。前述電流限制器係將基於線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將前述目標電流值抑制於特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於前述可動子之位置而作為電流指令值輸出。前述驅動器在前述目標電流值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓；在前述限制電流指令值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以較前述第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓。
根據本發明之第2態樣，前述第2比例增益可為於流經前述線性馬達之電流之電流值產生持續振動之值以下之值。
根據本發明之第3態樣，前述第2比例增益，在包含前述驅動器及前述線性馬達之回饋控制系統中，於將回饋控制系統之傳遞函數設為G0(s)時，係可基於以相位角∠G0(jω)成為-π〔rad〕之角速度ω所賦予之值｜G0(jω)｜而被決定。
根據本發明之第4態樣，前述線性馬達可用於對象物之按壓。可行的 是，前述驅動器在自前述電流限制器輸出前述限制電流指令值之情形下，基於流經前述線性馬達之電流之電流值與前述可動子之移動速度來判定是否已開始前述對象物之按壓，若判定為已開始前述對象物之按壓，則將以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以前述第1比例增益而得到之電壓施加至前述線性馬達。
根據本發明之第5態樣，線性馬達之控制裝置具備將基於線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將前述目標電流值抑制於特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於前述可動子之位置而作為電流指令值輸出的電流限制器，該線性馬達之控制裝置所進行之控制方法具有以下步驟，即在前述目標電流值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓；在前述限制電流指令值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以較前述第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓。
根據上述之線性馬達之控制裝置及控制方法，在抑制推力而控制線性馬達之際，即便於可動部分之滑動阻力等之阻礙移動之力作用之情形下，亦可使線性馬達穩定地動作。
1:控制裝置
2:制動裝置
3:旋轉裝置
4:制動器裝置
5:桿狀體
6:連結板
7:桿狀體
8:吸附墊
21:編碼器
31:編碼器
100:控制部
111:位置指令輸出部
112:位置控制部
113:速度限制器
114:速度控制部
115:電流限制器
116:垂直軸驅動器
117:速度算出部
118:位置算出部
122:位置控制部
124:速度控制部
126:旋轉軸驅動器
127:速度算出部
128:位置算出部
131:制動器控制部
150:電源
圖1係顯示本發明之實施方式之線性致動器之概要的圖。
圖2係顯示本發明之實施方式之控制部之構成例的方塊圖。
圖3係顯示利用線性致動器進行將工件拾起或將工件朝基板按壓之動 作時之控制的流程圖。
圖4係顯示第1比較例之線性致動器之動作例的圖。
圖5係顯示第2比較例之線性致動器之動作例的圖。
圖6係顯示本發明之實施方式之線性致動器之動作例的圖。
以下，參照圖式，說明本發明之實施方式之線性馬達之控制裝置及控制方法。圖1係顯示本實施方式之線性致動器之概要的圖。線性致動器用作例如搬送裝置及拾取與放置裝置、半導體之加工裝置等。線性致動器具有：控制裝置1、直動裝置2、旋轉裝置3、及制動器裝置4。
直動裝置2具有線性馬達。直動裝置2使線性馬達之可動子即桿狀體5直線運動。在桿狀體5之前端固定有連結板6。旋轉裝置3具有旋轉式馬達。旋轉裝置3使旋轉式馬達之可動子即桿狀體7以桿狀體7之中心軸為中心而旋轉運動。桿狀體7經由設置於連結板6之未圖示之軸承而旋轉自如地連結於連結板6。桿狀體7由設置於旋轉裝置3之內部之未圖示之花鍵裝置(直動導引裝置)指示。桿狀體7被設定為可進行旋轉運動與直線運動。
於桿狀體7之前端安裝有吸附墊8作為操作裝置。又，亦可替代吸附墊8而將其他工具安裝於桿狀體7之前端。
吸附墊8利用例如外部之裝置所產生之負壓而吸附工件(對象物)，利用該裝置所產生之正壓使工件脫離。吸附墊8利用直動裝置2而在沿桿狀體7之中心軸之軸向上移動。具體而言，若桿狀體5利用直動裝置2在桿狀體5之軸向上移動，則桿狀體7利用連結板6而與桿狀體5一起在軸向上移動，從而桿狀體7之軸向上之吸附墊8之位置發生變位。
制動器裝置4係使桿狀體7之軸向上之移動停止者。本實施方式之制 動器裝置4係安裝於旋轉裝置3。在本實施方式中，桿狀體5之軸向與桿狀體7之軸向為平行且與重力方向一致。本實施方式之線性致動器被用於例如晶片貼裝機。晶片貼裝機藉由利用直動裝置2將吸附墊8上下地移動，藉而重複進行拾起作為工件之電子零件等並朝基板上之特定之位置按壓電子零件的作業。直動裝置2之線性馬達所產生之推力亦被用於電子零件之按壓。在朝基板上之特定之位置按壓電子零件之前，根據基板上之電子零件之安裝方向，旋轉裝置3使吸附墊8在桿狀體7之軸向上旋轉。
控制裝置1控制直動裝置2所具有之線性馬達、旋轉裝置3所具有之旋轉式馬達、及制動器裝置4。控制裝置1藉由使三相電樞電流在線性馬達所具備之U、V、W相之線圈中流動，而產生電磁鐵勵磁，從而使線性馬達之可動子即桿狀體5相對於定子直線地移動。控制裝置1基於被輸入之動作信號將三相電樞電流供給至線性馬達。又，控制裝置1藉由基於被輸入之θ指令值使旋轉式馬達旋轉，而以相對於基準位置之旋轉位置之角度到達由θ指令值指示之角度的方式使桿狀體7之旋轉位置移動。
控制裝置1具備：控制部100、垂直軸驅動器116、旋轉軸驅動器126、及電源150。控制部100基於自安裝於直動裝置2之編碼器21輸出之垂直脈衝信號與動作信號而算出電流之指令值。控制部100將算出之電流之指令值朝垂直軸驅動器116輸出。
垂直軸驅動器116算出自控制部100輸入之電流指令值與流經線性馬達之電流之電流值之差分即電流偏差。流經線性馬達之電流之電流值係使用例如設置於垂直軸驅動器116之變流器而被測定。垂直軸驅動器116利用使用所算出之電流偏差的PI控制而算出施加至線性馬達之目標電壓值。垂直軸驅動器116將以電流偏差之積分值乘以積分增益Ki而得到之值與以 電流偏差乘以比例增益Kp而得到之值進行加算而算出目標電壓值。具體而言，垂直軸驅動器116進行將與電流偏差成比例地使電壓值變化的比例動作和與電流偏差之積分值成比例地使電壓值變化的積分動作予以組合之回饋控制。又，對於垂直軸驅動器116之目標電壓值之算出而言，亦可使用進一步將與電流偏差之微分值成比例地使電壓值變化之微分動作予以組合成之PID控制。垂直軸驅動器116將自電源150所供給之電壓變換為所算出之目標電壓值之電壓並施加至線性馬達。控制部100藉由將電力經由垂直軸驅動器116供給至線性馬達藉而驅動線性馬達，據以使吸附墊8上下移動。
又，控制部100基於自安裝於旋轉裝置3之編碼器31輸出之旋轉脈衝信號與θ指令值而算出電流指令值。控制部100將算出之電流指令值朝旋轉軸驅動器126輸出。旋轉軸驅動器126基於電流指令值將自電源150供給之一定之電壓予以變換，並施加至旋轉式馬達。控制部100藉由將電力經由旋轉軸驅動器126供給至旋轉式馬達，而驅動旋轉式馬達使得桿狀體7及吸附墊8旋轉。
圖2係顯示本實施方式之控制部100之構成例的方塊圖。控制部100具備：位置指令輸出部111、位置控制部112、速度限制器113、速度控制部114、電流限制器115、速度算出部117、位置算出部118、位置控制部122、速度控制部124、速度算出部127、位置算出部128、及制動器控制部131。
位置指令輸出部111根據被輸入之動作信號而輸出位置指令值，該位置指令值係以原點位置與按壓位置中任一者之一個位置作為目標位置。原點位置係以例如將線性馬達之桿狀體5設定於最上側之位置或最上側之位 置之附近的位置而被決定。按壓位置係以在利用吸附墊8保持工件之狀態下將工件按壓於基板時之線性馬達之桿狀體5之位置而被決定。位置指令輸出部111輸出例如在動作信號顯示為朝原點位置移動時將原點位置作為目標位置的位置指令值，並輸出在動作信號顯示為朝按壓位置移動時將按壓位置作為目標位置的位置指令值。在以下之說明中，將動作信號顯示為朝原點位置移動時記載為動作信號為關閉，而將動作信號顯示為朝按壓位置移動時記載為動作信號為接通。
位置控制部112輸入位置偏差。位置偏差係位置指令輸出部111所輸出之位置指令值、與位置算出部119算出之桿狀體5之位置之差分。位置控制部112利用使用所輸入之位置偏差的PI控制或PID控制而算出桿狀體5之目標速度。位置控制部112將算出之目標速度作為速度指令值而輸出。
速度限制器113在利用位置控制部112算出之速度指令值之絕對值超過預先設定之上限值之情形下抑制速度指令值並輸出。對於上限值有第1上限值與第2上限值此2者。第1上限值係桿狀體5在原點位置與切換位置之間移動時之上限值，係可驅動線性馬達之桿狀體5的最高速度。第2上限值係桿狀體5在切換位置與按壓位置之間移動時之上限值，係在吸附墊8接觸於工件時與由吸附墊8保持之工件接觸於基板時施加於工件之力成為一定以下的速度。速度限制器113基於位置算出部119算出之桿狀體5之位置切換第1上限值與第2上限值。
切換位置係切換位置控制與推力控制之位置。切換位置係在原點位置與按壓位置之間預先設定之位置，且係根據將桿狀體5之速度自最高速度減速至第2上限值所示之速度為止所需之距離而決定。位置控制係進行基於目標位置與桿狀體5之位置之偏差之控制。推力控制係進行將由線性 馬達產生之推力限制為一定以下之推力的控制。藉由進行位置控制與推力控制之切換，可達成縮短節拍時間與回避朝工件等之碰撞。又，桿狀體5向上移動時之切換位置與桿狀體5向下移動時之切換位置可為不同。
速度控制部114輸入速度偏差。速度偏差係速度限制器113所輸出之速度指令值與速度算出部117所算出之桿狀體5之速度之差分。速度控制部114利用使用所輸入之速度偏差的PI控制或PID控制而算出流經線性馬達的目標電流值。速度控制部114將算出之目標電流值朝電流限制器115輸出。
電流限制器115在推力控制中，在利用速度控制部114算出之目標電流值之絕對值超過預先設定之電流臨限值之情形下，將目標電流值抑制為電流臨限值而輸出電流指令值。電流臨限值與相對於速度指令值之第2上限值相同地，被設定為在吸附墊8接觸於工件時與由吸附墊8保持之工件接觸於基板時施加於工件之力成為一定以下之電流值。電流限制器115在位置控制中，將由速度控制部114算出之目標電流值作為電流指令值朝垂直軸驅動器116保持原樣地輸出。亦即，電流限制器115根據桿狀體5之位置選擇將目標電流值抑制於電流臨限值所規定之範圍內的限制電流指令值與目標電流值之任一者之一個，並將所選擇之值作為電流指令值朝垂直軸驅動器116輸出。
速度算出部117基於自直動裝置2之線性馬達所具備之編碼器21輸出之垂直脈衝信號，算出桿狀體5移動之速度。位置算出部118基於垂直脈衝信號算出桿狀體5之位置。對於編碼器21，可使用增量型與絕對型之任一者。在編碼器21為增量型之情形下，在開始線性馬達之驅動之後，進行使桿狀體5移動至預先設定之原點位置(基準位置)的原點復位。
制動器控制部131為了防止在自終了線性馬達之驅動起直至開始驅動為止桿狀體5因重力而移動至最下點、或桿狀體5因外力而移動等，而將制動器裝置4設為導通。制動器控制部131在基於位置指令值之伺服控制一開始，則將制動器裝置4設為關斷。
位置控制部122輸入旋轉位置偏差。旋轉位置偏差係被輸入之θ指令值所示之旋轉位置與位置算出部129所算出之桿狀體7之旋轉位置之差分。位置控制部122利用使用所輸入之位置偏差之PI控制或PID控制而算出桿狀體7之目標旋轉速度。位置控制部122將算出之目標旋轉速度作為速度指令值而輸出。
速度控制部124輸入旋轉速度偏差。旋轉速度偏差係位置控制部122所算出之速度指令值與速度算出部127所算出之桿狀體7之旋轉速度之差分。速度控制部124利用使用所輸入之旋轉速度偏差之PI控制或PID控制而算出目標電流值。速度控制部124將算出之目標電流值作為電流指令值朝旋轉軸驅動器126輸出。
速度算出部127基於自旋轉裝置3之旋轉式馬達所具備之編碼器31輸出之旋轉脈衝信號，算出桿狀體7旋轉之速度。位置算出部129基於旋轉脈衝信號而算出桿狀體7之旋轉位置。對於編碼器31，可使用增量型與絕對型之任一者。在編碼器31為增量型之情形下，在開始線性馬達之驅動之後，進行使桿狀體7旋轉至預先設定之原點位置(基準旋轉位置)的原點復位。
圖3係顯示利用線性致動器進行將工件拾起或將工件朝基板按壓之動作時之控制的流程圖。若對線性致動器供給電力等而動作開始，則在控制部100中，開始基於自編碼器21、31輸出之垂直脈衝信號、旋轉脈衝信號 之伺服動作(步驟S101)。位置指令輸出部111判定動作信號是否為接通(步驟S102)，並直至動作信號變為接通為止待機(步驟S102：否)。
若動作信號變為接通(步驟S102：是)，則位置指令輸出部111輸出以按壓位置為目標位置之位置指令值，而使桿狀體5朝向按壓位置開始向下移動之動作(步驟S103)。若桿狀體5越過自位置控制切換至推力控制之位置而向下移動，則速度限制器113及電流限制器115抑制速度指令值及電流指令值。藉由抑制速度指令值及電流指令值，而進行限制桿狀體5之移動速度及施加於桿狀體5之推力的控制(步驟S104)。
配合自位置控制朝推力控制之切換，垂直軸驅動器116將比例動作之比例增益Kp自第1比例增益變更為第2比例增益(步驟S105)。第1比例增益係在位置控制中所利用之值。第1比例增益係被設定為在自原點位置朝切換位置之可動子之移動與自切換位置朝原點位置之可動子之移動中，使可動子之移動速度迅速朝最高速度加速，而縮短移動所需之時間所適宜之值。
第2比例增益係較第1比例增益大之值。第2比例增益係於流經線性馬達之電流之電流值產生持續振動之值以下之值。
具體而言，第2比例增益，在包含垂直軸驅動器116及線性馬達之回饋控制系統中，於將回饋控制系統之傳遞函數設為G0(S)時，係基於以相位角∠G0(jω)成為-π〔rad〕之角速度ω所賦予之值｜G0(jω)｜而被決定。亦即，第2比例增益係流經線性馬達之電流產生持續振動而變得不穩定，而至電流值收斂為電流指令值之前花費顯著長時間之值。又，也可將在從桿狀體5之位置到達切換位置起直至吸附墊8接觸於工件或吸附墊8所保持之工件接觸於基板為止之時間內，電流值不收束為電流指令值而電流值振動成 為不穩定之狀態之值設為第2比例增益。亦即，可將前述之回饋控制系統成為穩定界限之值設為第2比例增益。
若基於流經線性馬達之電流之電流值之變化與桿狀體5之移動速度及位置而檢測出桿狀體5利用推力控制向下移動，桿狀體7及吸附墊8與桿狀體5一起移動而吸附墊8接觸於工件，或吸附墊8所保持之工件接觸於基板此一情況，則按壓動作開始(步驟S106)。
所謂按壓動作係指利用線性馬達之推力來進行將吸附墊8按壓於工件之動作、或將保持於吸附墊8之工件按壓於基板之動作。另外，控制裝置1可輸出將按壓動作之開始朝外部之裝置通知之信號。
又，若基於流經線性馬達之電流之電流值之變化與桿狀體5之移動速度及位置而檢測出吸附墊8接觸於工件或吸附墊8所保持之工件接觸於基板此一情況，則垂直軸驅動器116將比例動作之比例增益Kp自第2比例增益返回至第1比例增益(步驟S107)。例如，垂直軸驅動器116在流經線性馬達之電流之電流值到達按壓電流值，且在利用速度算出部117而算出之桿狀體5之移動速度大致為0之情形下，判定為吸附墊8接觸於工件或吸附墊8所保持之工件接觸於基板、亦即按壓動作已開始。所謂移動速度大致為0，係移動速度在包含0之速度範圍且視桿狀體5為停止之速度範圍內之情形。
另外，垂直軸驅動器116在按壓動作是否已開始之判定中，可利用由位置算出部118所算出之桿狀體5之位置。
若自按壓動作開始起經過特定之時間而按壓動作完成(步驟S108)，則位置指令輸出部111判定動作信號是否為關閉(步驟S109)，並直至動作信號關閉為止待機(步驟S109：否)。另外，自按壓動作開始起所經過之時 間可利用設置於控制部100之計時器計測，亦可將開始按壓動作之情況通知給外部之裝置而自外部之裝置取得。又，自按壓動作開始後經過特定之時間，控制裝置1可將顯示按壓動作完成之按壓完成信號朝外部輸出。
若動作信號變為關閉(步驟S109：是)，則位置指令輸出部111輸出以原點位置為目標位置的位置指令值，而開始使桿狀體5向上移動之動作(步驟S110)。若桿狀體5越過自推力控制切換至位置控制之位置而向上移動，則速度限制器113及電流限制器115停止對速度指令值及電流指令值之限制。進行解除對桿狀體5之移動速度及施加於桿狀體5之推力之限制的控制(步驟S111)。
若一進行自推力控制朝位置控制之切換，則位置控制部112判定桿狀體5是否已到達原點位置(步驟S112)，並直至桿狀體5到達限定位置為止待機(步驟S112：否)。若桿狀體5到達原點位置(步驟S112：是)，則終了動作。若動作終了，則桿狀體5藉由控制部100進行之伺服控制而被保持於原點位置。另外，可行的是，垂直軸驅動器116在步驟S110之前將比例增益變更為第2比例增益，在步驟S111之後將比例增益返回至第1比例增益。
在本實施方式之控制裝置1中，在對線性馬達之控制被切換為推力控制之時序下，垂直軸驅動器116將比例增益自第1比例增益切換為第2比例增益而增大比例增益。藉由增大垂直軸驅動器116之比例增益，使流經線性馬達之電流之電流值振動。藉此，在以小的推力使桿狀體5、桿狀體7及吸附墊8移動時，即便滑動阻力暫時增大而有阻礙桿狀體5等之移動之力作用，但由於瞬間產生較滑動阻力大之推力，故仍可在不阻礙移動之下使線性馬達穩定地動作。即便滑動阻力有不均一亦可使桿狀體5不停止地移 動，而可防止將工件拾起或將工件朝基板按壓之動作所需之時間變長。
又，在本實施方式之控制裝置1中，係基於電流值及移動速度來判定按壓動作是否已開始。在基於相應於線性馬達所產生之推力的電流值來判定按壓動作是否已開始之情形下，由於電流之振動，在開始利用吸附墊8之按壓之前，有產生判定為按壓動作已開始之誤判定之可能性。藉由不僅將電流值，亦將移動速度用於判定，可提高對按壓動作之開始之判定準確度。又，在按壓動作中，垂直軸驅動器116藉由不使電流產生振動，而可使線性馬達進行穩定之按壓動作。
利用圖4至圖6，說明本實施方式之線性致動器之自朝推力控制之切換起直至按壓動作完成為止之動作例。在圖4至圖6中記載有顯示流經線性馬達之電流之電流值、桿狀體5移動之速度、吸附墊8按壓工件之按壓力、及表示按壓完成之按壓完成信號各者之時間變化的波形圖。另外，按壓力係由安裝於吸附墊8之測力器而測定之力。
圖4係顯示第1比較例之線性致動器之動作例的圖。第1比較例之動作在進行自位置控制朝推力控制之切換時，並未如本實施方式之垂直軸驅動器116般將比例增益切換。相應於動作信號，桿狀體5朝向按壓位置開始向下移動。藉由在切換位置下開始推力控制，桿狀體5之移動速度減速，且桿狀體5以被限制之速度移動。在推力控制之桿狀體5之移動中，由於在某一位置滑動阻力暫時變大，故有流經線性馬達之電流之電流值暫時變大而達到按壓電流值，導致產生吸附墊8到達按壓位置此一誤判定之情形。
然而，吸附墊8到達按壓位置係此後之按壓力之值開始變大之時。又，在滑動阻力較被限制之線性馬達之推力大之情形下，亦有桿狀體5於中途停止之情形。在滑動阻力有不均一之情形下，有對按壓動作之開始產 生誤判定，而對工件之按壓無法充分地進行之可能性。
圖5係顯示第2比較例之線性致動器之動作例的圖。第2比較例之動作為，若推力控制一開始，則垂直軸驅動器116將比例增益自第1比例增益變更為第2比例增益。惟，在按壓動作開始時，為垂直軸驅動器116在不將比例增益返回至第1比例增益之下持續使用第2比例增益之情形下之動作。在第2比較例中，藉由於切換位置開始推力控制時垂直軸驅動器116將比例增益變更為第2比例增益，而流經線性馬達電流產生漣波(脈動)。
線性馬達所產生之推力成為以對應於電流指令值之推力為中心而振動之推力。藉由推力產生某種程度之抖動，即便在桿狀體5移動時滑動阻力於某一位置暫時增大，亦可得到較滑動阻力大之推力。因此，可在桿狀體5不停止之下使桿狀體5移動。在第2比較例中，由於按壓動作開始後仍持續使用第2比例增益，故在按壓動作中亦於電流產生漣波。因此，由於在進行按壓時亦於推力產生抖動，故按壓力之上升需要時間。
圖6係顯示本發明之實施方式之線性致動器之動作例的圖。在本實施方式中，與第2比較例相同地，由於垂直軸驅動器116將比例增益變更為第2比例增益，線性馬達所產生之推力發生某種程度之抖動。藉此，即便桿狀體5移動時在某一位置滑動阻力暫時變大，由於可得到較滑動阻力大之推力，故亦可在桿狀體5不停止之下使桿狀體5移動。
又，在本實施方式中，如前述般，若按壓動作一開始，則垂直軸驅動器116將比例增益自第2比例增益返回至第1比例增益而使線性馬達驅動。藉由將比例增益返回至第1比例增益，若按壓動作一開始則流經線性馬達之電流之漣波停止，電流值穩定為按壓電流值。由於因電流值穩定，導致線性馬達所產生之推力亦穩定，故可使按壓力迅速地上升。
如以上般，根據本實施方式之控制裝置1，在抑制推力而控制線性馬達之際，即便於可動部分之滑動阻力等之阻礙移動之力作用之情形下，亦可使線性馬達穩定地動作。又，在本實施方式之線性致動器中，使用可產生一定以上之推力之大型線性馬達，即便在大型線性馬達之滑動阻力產生不均一之情形下，亦可利用產生小的推力之推力控制使線性馬達穩定地動作。
另外，在本實施方式中，係針對直動裝置2具有之線性馬達之可動子所移動之方向為鉛垂方向之情形進行了說明。然而，線性馬達之可動子所移動之方向不限定於鉛垂方向。即便在線性馬達之可動子所移動之方向為鉛垂方向以外，可動部分之滑動阻力等之阻礙移動之力作用之情形下，利用控制裝置1，亦可於抑制推力之控制中使線性馬達穩定地動作。
又，上述之控制裝置1亦可在內部具有電腦系統。在該情形下，控制裝置1所具備之一部分或全部之構成要素所進行之處理之過程係以程式之形式記憶於電腦可讀取之記錄媒體內，藉由電腦讀出並執行該程式而進行各機能部之處理。此處，所謂電腦可讀取之記錄媒體是指磁碟、光磁碟、CD-ROM、DVD-ROM、半導體記憶體等。此外，亦可利用通訊線路將該電腦程式發送至電腦，並由接收到此發送之電腦執行該程式。
另外，上述之實施方式係作為例子而提出者，並非意欲限定本發明之範圍。該等新穎之實施方式可利用其他各種方式實施，在不脫離本發明之要旨之範圍內可進行各種省略、置換、變更。該等實施方式及其變化係包含於本發明之範圍及要旨內，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等之範圍內。
[產業上之可利用性]
本發明亦可適用於在抑制推力而控制線性馬達之際，即便於可動部分之滑動阻力等之阻礙移動之力作用之情形下，仍可使線性馬達穩定地動作此一不可或缺的用途。
100‧‧‧控制部
111‧‧‧位置指令輸出部
112‧‧‧位置控制部
113‧‧‧速度限制器
114‧‧‧速度控制部
115‧‧‧電流限制器
116‧‧‧垂直軸驅動器
117‧‧‧速度算出部
118‧‧‧位置算出部
122‧‧‧位置控制部
124‧‧‧速度控制部
126‧‧‧旋轉軸驅動器
127‧‧‧速度算出部
128‧‧‧位置算出部
131‧‧‧制動器控制部

Claims (5)

  1. 一種線性馬達之控制裝置，其具備：電流限制器，其將基於線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將前述目標電流值抑制於特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於前述可動子之位置而作為電流指令值輸出；及驅動器，其在前述目標電流值作為前述電流指令值被輸出之情形下，藉由基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓，穩定流經前述線性馬達之電流之電流值；在前述限制電流指令值作為前述電流指令值被輸出之情形下，藉由基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以較前述第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓，使流經前述線性馬達之電流之電流值產生持續振動。
  2. 如請求項1之線性馬達之控制裝置，其中前述第2比例增益，在包含前述驅動器及前述線性馬達之回饋控制系統中，於將回饋控制系統之傳遞函數設為G0(S)時，係基於相位角∠G0(jω)成為-π〔rad〕之角速度ω所賦予之值｜G0(jω)｜而被決定。
  3. 一種線性馬達之控制裝置，其具備：電流限制器，其將基於用於對象物之按壓之線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將前述目標電流值抑制於 特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於前述可動子之位置而作為電流指令值輸出；及驅動器，其在前述目標電流值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓；在前述限制電流指令值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以較前述第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓；且前述驅動器在自前述電流限制器輸出前述限制電流指令值，且基於乘以前述第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓之情形下，基於流經前述線性馬達之電流之電流值與前述可動子之移動速度來判定是否已開始前述對象物之按壓，若判定為已開始前述對象物之按壓，則將以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以前述第1比例增益而得到之電壓施加至前述線性馬達。
  4. 一種線性馬達之控制裝置所進行之控制方法，該線性馬達之控制裝置具備電流限制器，其將基於線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將前述目標電流值抑制於特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於前述可動子之位置而作為電流指令值輸出；且該控制方法具有以下步驟，即：在前述目標電流值作為前述電流指令值被輸出之情形下，藉由基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓，穩定流經前述線性馬達之電 流之電流值；在前述限制電流指令值作為前述電流指令值被輸出之情形下，藉由基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以較前述第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓，使流經前述線性馬達之電流之電流值產生持續振動之步驟。
  5. 一種線性馬達之控制裝置所進行之控制方法，該線性馬達之控制裝置具備電流限制器，其將基於用於對象物之按壓之線性馬達所具備之可動子之位置與位置指令值而算出之目標電流值、與將前述目標電流值抑制於特定之範圍內之限制電流指令值之任一者，基於前述可動子之位置而作為電流指令值輸出；且該控制方法具有以下步驟，即：第1步驟，其在前述目標電流值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述電流指令值之差分乘以第1比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓；在前述限制電流指令值作為前述電流指令值被輸出之情形下，基於以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以較前述第1比例增益大之第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓；及第2步驟，其自前述電流限制器輸出前述限制電流指令值，且基於乘以前述第2比例增益而得到之值對前述線性馬達施加電壓之情形下，基於流經前述線性馬達之電流之電流值與前述可動子之移動速度來判定是否已開始前述對象物之按壓，若判定為已開始前述對象物之按壓，則將以流經前述線性馬達之電流之電流值與前述限制電流指令值之差分乘以前述第1比例增益而得到之電壓施加至前述線性馬達。
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