WO2017175567A1 - モータの制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

モータの制御装置、制御方法及びプログラム Download PDF

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WO2017175567A1
WO2017175567A1 PCT/JP2017/010913 JP2017010913W WO2017175567A1 WO 2017175567 A1 WO2017175567 A1 WO 2017175567A1 JP 2017010913 W JP2017010913 W JP 2017010913W WO 2017175567 A1 WO2017175567 A1 WO 2017175567A1
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WO
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current
value
motor
speed
command
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/010913
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English (en)
French (fr)
Inventor
孝之 名取
秀矢 中山
Original Assignee
Thk株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H02P25/064—Linear motors of the synchronous type

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device, a control method, and a program.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-075280 filed in Japan on April 4, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a machining device that presses the workpiece against the substrate is used.
  • a linear motor or the like is used as means for pressing the workpiece (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 In such a machine tool, in order to securely attach the workpiece to the substrate, it is necessary to press the workpiece with a certain load or more after the workpiece contacts the substrate.
  • a predetermined pressing force is generated on the linear motor in accordance with the determination result, so that the workpiece is Press on.
  • the workpiece stops due to the workpiece being in contact with the substrate during the period from when the workpiece contacts the substrate until the determination result is obtained.
  • the position deviation or speed deviation increases, which may affect the motor control after the determination.
  • the present invention relates to a motor control device that can reduce the influence of a deviation generated in a period during which it is determined whether or not an object being moved by a motor is in contact with another object on the control of the motor after the determination.
  • a control method and a program are provided.
  • the motor control device includes: a speed control unit that calculates a current command by an integration operation using an integral value with respect to a difference between the moving speed of the object to be moved by the motor and the speed command; A current control unit that applies a voltage to the motor based on the current command; and a determination as to whether the target object has contacted another object based on a moving speed of the target object and a current flowing through the motor.
  • a contact determination unit When the contact determination unit determines that the target object has contacted another object, the speed control unit calculates an integral value when the current value of the current flowing through the motor reaches a threshold value used for determination of contact. The current command is calculated using the integration operation.
  • a control method includes a speed control step of calculating a current command by an integration operation using an integral value with respect to a difference between a moving speed of an object to be moved by a motor and a speed command, A current control step for applying a voltage to the motor based on a current command; and a contact for determining whether the object has contacted another object based on a moving speed of the object and a current flowing through the motor.
  • a determination step In the speed control step, if it is determined in the contact determination step that the target object has contacted another object, the integrated value when the current value of the current flowing through the motor reaches a threshold value used for determination of contact Is used to calculate the current command.
  • the program is a program for causing a computer to function as a motor control device.
  • the motor control device includes: a speed control unit that calculates a current command by an integration operation using an integral value with respect to a difference between a moving speed of an object to be moved by the motor and a speed command; and a motor that controls the motor based on the current command.
  • a current control unit that applies a voltage; and a contact determination unit that determines whether or not the object has contacted another object based on a moving speed of the object and a current flowing through the motor.
  • the speed control unit calculates an integral value when the current value of the current flowing through the motor reaches a threshold value used for determination of contact.
  • the current command is calculated using the integration operation.
  • the deviation generated in the period during which it is determined whether or not the object being moved by the motor is in contact with another object is used to control the motor after the determination.
  • the influence given can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a linear motor device in the present embodiment.
  • the linear motor device includes a linear motor 1 and a control device 2.
  • the linear motor device is used in, for example, a transport device, a pick and place device, a semiconductor processing device, and the like.
  • This embodiment demonstrates the case where a linear motor apparatus is used for the use which measures the click feeling of the pushbutton type switch 5.
  • FIG. The control device 2 moves the rod 11 that is the mover of the linear motor 1 toward the switch 5.
  • the control device 2 After detecting the contact between the rod 11 and the switch 5, the control device 2 further moves the rod 11 toward the switch 5, and records the thrust required for the movement and the change in the position of the rod 11.
  • the control device 2 objectively measures the click feeling of the switch 5 by acquiring the change between the thrust and the position.
  • the click feeling is a response caused by a change in the repulsive force of the button that occurs when a push button type switch is pressed.
  • Control device 2 controls linear motor 1.
  • the control device 2 generates an electromagnetic field in each coil by causing a three-phase armature current to flow in the U, V, and W phase coils provided in the linear motor 1.
  • the rod 11 moves linearly by the action of the magnetic field generated in each coil and the magnet provided in the rod 11.
  • the control device 2 supplies a three-phase armature current to the linear motor 1 based on the input position command and the pulse signal output from the encoder 12.
  • the encoder 12 is attached to the linear motor 1.
  • the encoder 12 outputs a pulse signal corresponding to the amount of movement of the rod 11.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the control device 2 in the present embodiment.
  • the control device 2 includes a position control unit 21, a speed limiter 22, a speed control unit 23, a current limiter 24, a driver 25, a position calculation unit 26, a speed calculation unit 27, a contact determination unit 28, a current A correction unit 29 and a recording unit 30 are provided.
  • the position control unit 21 inputs a position deviation.
  • the position deviation is a difference between a position command input from a host or an external device and the current position of the rod 11.
  • a value indicating the origin position or a value indicating the pressing position is input as the position command.
  • the origin position is the position on the uppermost side of the movable range of the rod 11 or the vicinity thereof.
  • the pressing position is a position where the rod 11 pushes the switch 5 or a position slightly ahead of it. When the rod 11 is moved downward toward the switch 5, a value indicating the pressing position is input as a position command. When the rod 11 is moved upward, a value indicating the origin position is input as a position command.
  • the position control unit 21 calculates the target speed of the rod 11 by PI control or PID control using the input position deviation.
  • the speed limiter 22 as a current command limiting unit inputs a target speed calculated by the position control unit 21.
  • the speed limiter 22 outputs the upper limit speed as a speed command instead of the target speed when the target speed exceeds the upper limit speed, and otherwise
  • the target speed is output as a speed command.
  • the switching position is a position for switching between position control and thrust control, and is a position determined in advance between the origin position and the switch 5. The switching position is determined according to the distance required to decelerate the speed of the rod 11 from the maximum speed of the rod 11 to the upper limit speed. In position control, control based on the deviation between the position indicated by the position command and the position of the rod 11 is performed.
  • the thrust control in addition to the control based on the position of the rod 11, control is performed in which the thrust generated in the linear motor is limited to a certain thrust or less.
  • the upper limit speed is the speed of the rod 11 when the rod 11 is moved downward toward the switch 5, and is a speed that does not push the switch 5 when the rod 11 contacts the switch 5.
  • the upper limit speed may be determined based on a result of operating the linear motor device in advance, or may be determined based on a reaction force when the button of the switch 5 is pushed.
  • the speed control unit 23 inputs a speed deviation.
  • the speed deviation is a difference between the speed command output from the speed limiter 22 and the moving speed of the rod 11 moved by the linear motor 1.
  • the speed control unit 23 calculates a target current value of a current flowing through the linear motor 1 by PI control using the input speed deviation.
  • the speed control unit 23 calculates a target current value by adding a value obtained by multiplying the integral value of the speed deviation by the integral gain Ki and a value obtained by multiplying the speed deviation by the proportional gain Kp. That is, the speed control unit 23 performs feedback control that combines a proportional operation that changes the current value in proportion to the speed deviation and an integration operation that changes the current value in proportion to the integral value of the speed deviation.
  • the speed control unit 23 may perform PID control in which the target current value is calculated by further combining a differential operation for changing the current value in proportion to the differential value of the speed deviation.
  • the integral value in the integral operation is reset to zero when starting an origin return operation performed after supplying power to the linear motor device.
  • the current limiter 24 inputs a target current value calculated by the speed control unit 23.
  • the current limiter 24 changes the target current value to the first upper limit current value when the target current value exceeds a predetermined first upper limit current value.
  • the first upper limit current value is determined as a current value that is equal to or less than a thrust that does not push the switch 5 when the rod 11 contacts the switch 5. Is determined as a current value for generating a thrust force required to move the motor at a speed slower than the upper limit speed.
  • the first upper limit current value is determined in consideration of the gravity acting on the rod 11, it may be a current value that generates an upward thrust depending on the weight of the rod 11. That is, when the target current value is a current value that causes the rod 11 to apply a force that is greater than the first upper limit current value downward, a value obtained by changing the target current value to the first upper limit current value is output as the current command.
  • the current limiter 24 switches the upper limit for the target current value to the second upper limit current value.
  • the second upper limit current value is a current value that causes the linear motor 1 to generate a downward thrust larger than the first upper limit current value, and a thrust larger than the thrust when the rod 11 contacts the switch 5. Is a current value that causes the linear motor 1 to generate.
  • the second upper limit current value is determined based on a thrust that can press the switch 5 to the end, and is also used to detect that the button of the switch 5 has been pressed to the end.
  • the current limiter 24 outputs a target current value as a current command when the rod 11 moves downward and when the rod 11 moves upward between the origin position and the switching position.
  • the driver 25 as a current control unit inputs a current deviation.
  • the current deviation is a value obtained by adding the correction value output from the current correction unit 29 to the difference between the current command output from the current limiter 24 and the current value flowing through the linear motor 1.
  • the value of the current flowing through the linear motor 1 is measured by, for example, a current transformer attached to an electric wire that supplies power from the driver 25 to the linear motor 1.
  • the correction value output from the current correction unit 29 is a current value corresponding to thrust in order to support the weight of the rod 11.
  • the current value of the current that generates the thrust that opposes the gravity acting on the rod 11 is the correction value.
  • the driver 25 calculates a target voltage value to be applied to the linear motor 1 by PI control or PID control using the input current deviation.
  • the driver 25 converts a voltage supplied from a power supply (not shown) into a voltage having a calculated target voltage value and applies the converted voltage to the linear motor 1.
  • the driver 25 supplies electric power to the linear motor 1 based on the current deviation, thereby moving the rod 11 of the linear motor 1 up and down.
  • the position calculation unit 26 calculates the position of the rod 11 based on the pulse signal output from the encoder 12 provided in the linear motor 1.
  • the position of the rod 11 calculated by the position calculation unit 26 is used to calculate the position deviation and is input to the speed limiter 22, the current limiter 24, the current correction unit 29, and the recording unit 30.
  • the speed calculation unit 27 calculates the speed at which the rod 11 moves based on the pulse signal output from the encoder 12.
  • the speed of the rod 11 calculated by the speed calculation unit 27 is used for calculating the speed deviation.
  • the encoder 12 either an incremental type encoder or an absolute type encoder may be used. When the encoder 12 is an incremental type, the position is reset when an origin return operation for moving the rod 11 to the origin position is performed after the driving of the linear motor 1 is started.
  • the contact determination unit 28 inputs the current value of the current flowing through the linear motor and the speed calculated by the speed calculation unit 27.
  • the contact determination unit 28 determines whether or not the rod 11 has contacted the switch 5 based on the speed and current when the rod 11 is moving downward toward the switch 5.
  • the determination result by the contact determination unit 28 is input to the speed control unit 23 and the recording unit 30.
  • the contact determination unit 28 determines whether or not the current value of the linear motor exceeds the contact threshold value, and the state where the speed is 0 or almost 0 is constant for a certain period of time while the current value exceeds the contact threshold value. It is determined whether or not to continue.
  • the contact determination unit 28 determines that the rod 11 has contacted the switch 5.
  • the contact threshold value is a value used for determining whether or not the rod 11 has contacted the switch 5, and is equal to or higher than the first upper limit current value for moving the rod 11 at a speed slower than the upper limit speed and the second upper limit current value.
  • the current value is less than the upper limit current value (first upper limit current value ⁇ contact threshold ⁇ second upper limit current value).
  • the contact threshold value is a current value that generates a thrust force that does not push the switch 5 when the rod 11 contacts the switch 5.
  • the current correction unit 29 stores the current value when the rod 11 is held at the same position without changing the position of the rod 11 only by the thrust of the linear motor 1 as a correction value.
  • the current correction unit 29 outputs a correction value when thrust control is being performed, and outputs zero when thrust control is not being performed. That is, when the thrust control is being performed, the current deviation is corrected so as to cancel the gravitational force acting on the rod 11, and when the thrust control is not being performed, the current deviation is not corrected. .
  • the correction of the current deviation by the correction value is performed not only when the movement direction of the rod 11 is the vertical direction but also when gravity or other external force acts on the rod 11.
  • the contact determination unit 28 When the contact determination unit 28 outputs a determination result indicating that the rod 11 has contacted the switch 5, the recording unit 30 has moved after the rod 11 has contacted the switch 5 with reference to the position of the rod 11 at the time of determination. A combination of the distance and the current value of the current flowing through the linear motor 1 is recorded in time series.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the origin return operation of the linear motor 1 in the present embodiment.
  • the origin return operation is started.
  • the control device 2 moves the rod 11 to the origin position based on a position command indicating the origin position (step S11).
  • the current correction unit 29 starts sampling the current value of the current flowing through the linear motor 1 (step S12).
  • the current correction unit 29 calculates the difference (change amount) between the previous sampling value and the current sampling (step S13).
  • the current correction unit 29 determines whether or not the amount of change is equal to or less than a threshold value (step S14).
  • step S14 determines that the rod 11 is moving toward the origin position, and returns the process to step S13. That is, step S13 and step S14 are repeated until the rod 11 remains at the origin position.
  • step S14: YES the current correction unit 29 repeatedly samples the current value over a certain period, and calculates an average value from the sampling values obtained in the period. The calculated average value is stored as a correction value (step S15), and the origin return operation is terminated.
  • the correction value is a current value that causes the linear motor 1 to generate a thrust necessary to support the weight of the rod 11 and stay in the same position.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the measurement operation of the click feeling of the switch 5 by the linear motor device in the present embodiment.
  • a position command indicating the pressing position is input to the control device 2, and the rod 11 of the linear motor 1 is moved toward the switch 5 (step S21).
  • the speed limiter 22 and the current limiter 24 determine whether or not the position of the rod 11 calculated by the position calculation unit 26 has reached the switching position (step S22), and step S22 until the position of the rod 11 reaches the switching position. This determination is repeated (step S22: NO).
  • step S22 When the position of the rod 11 reaches the switching position (step S22: YES), the speed limiter 22 outputs the upper limit speed as a speed command when the target speed exceeds the upper limit speed, and the current limiter 24 exceeds the first upper limit current value. And the process which outputs a 1st upper limit electric current value as an electric current command is started (step S23). That is, when the position of the rod 11 exceeds the switching position, thrust control that limits the speed of the rod 11 and the thrust applied to the rod 11 is started.
  • the contact determination unit 28 determines whether or not the current value of the current flowing through the linear motor 1 has reached the contact threshold value (step S24), and the current value becomes the contact threshold value. Until it reaches, the determination of step S24 is repeated (step S24: NO). When the current value reaches the contact threshold value (step S24: YES), the contact determination unit 28 outputs a determination result indicating that the current value has exceeded the contact threshold value to the speed control unit 23 (step S25). . When the determination result indicating that the current value exceeds the contact threshold value is input from the contact determination unit 28, the speed control unit 23 stops the integration (accumulation) of the speed deviation in the integration operation (step S26). .
  • step S27 After the current value of the current flowing through the linear motor 1 reaches the contact threshold value, the contact determination unit 28 is in a state where the current value exceeds the contact threshold value and the speed of the rod 11 is 0 or almost 0 for a certain time. It is determined whether or not the process has been continued (step S27). When the state where the speed of the rod 11 is zero or almost zero does not continue for a certain time or longer (step S27: NO), the contact determination unit 28 returns the process to step S24.
  • step S27 When the current value exceeds the contact threshold and the state where the speed of the rod 11 is 0 or almost 0 continues for a certain time or longer (step S27: YES), the contact determination unit 28 determines that the rod 11 has contacted the switch 5 And the determination result is output to the speed control unit 23, the current limiter 24, and the recording unit 30 (step S28).
  • step S29 When the recording unit 30 inputs a determination result indicating that the rod 11 has contacted the switch 5, the distance the rod 11 has moved since the rod 11 has contacted the switch 5, and the current value of the current flowing through the linear motor 1. Recording of the combination is started (step S29).
  • the current limiter 24 receives a determination result indicating that the rod 11 has contacted the switch 5, the current limiter 24 switches the upper limit for the target current value to the second upper limit current value (step S30).
  • the change of the integrated value has an influence on the calculation of the target current value, and the upper limit for the target current value and the current command is switched to the second upper limit current value, so that the thrust applied to the rod 11 increases, and the rod 11, the pressing control for pressing the button of the switch 5 is started.
  • the speed control unit 23 resumes the integration (accumulation) of the speed deviation in the integration operation (step S31).
  • the recording unit 30 continues to record the combination of the distance traveled by the rod 11 and the current value while the rod 11 presses the button of the switch 5, and the switch inspection is executed (step S32).
  • the contact determination unit 28 determines whether or not the current value of the current flowing through the linear motor 1 has reached the second upper limit current value (step S33), and the current value has not reached the second upper limit current value. (Step S33: NO), the process returns to Step S32, and Steps S32 and S33 are repeated until the current value reaches the second upper limit current value.
  • Step S33 YES
  • the contact determination unit 28 determines that the rod 11 has pressed the button of the switch 5 to the end, and outputs the determination result to the recording unit 30 (Step S33). S34).
  • the recording unit 30 is a combination of the recorded movement distance of the rod 11 and the current value.
  • the series is output as a measurement result to an external device or a host device (step S35), and the measurement operation is terminated. Thereafter, when a position command indicating the origin position is input to the control device 2, the control device 2 moves the rod 11 to the origin position.
  • the speed control unit 23 stops the accumulation of speed deviations in the integration operation. Thereafter, when the contact determination unit 28 determines that the rod 11 has contacted the switch 5, the speed control unit 23 resumes accumulating the speed deviation in the integration operation, whereby the current value reaches the contact threshold value.
  • a target current value is calculated by performing an integration operation using the integration value. In this way, by temporarily stopping the integration (accumulation) of the speed deviation, the speed deviation that occurs during the period in which it is determined whether or not the rod 11 has contacted the switch 5 after the current value reaches the contact threshold value. Can reduce the influence on the control of the linear motor 1 after the determination.
  • the switch 5 when the rod 11 comes into contact with the switch 5 by correcting the current command with a correction value by which the current correction unit 29 generates a thrust that supports the weight of the rod 11, the switch 5 The load applied to can be reduced.
  • the load when the rod 11 contacts the switch 5 is ((the weight of the rod 11) + (the minimum thrust of the linear motor 1)).
  • the load applied to the switch 5 is equal to or less than the dead weight of the rod 11, so that the accuracy of the contact determination can be improved.
  • the correction value used by the current correction unit 29 since the correction value used by the current correction unit 29 is acquired in the origin return operation, it becomes a current value for facing the vertical component of gravity acting on the rod 11. Thereby, even if the linear motor 1 is used in an arrangement in which the moving direction of the rod 11 is a direction other than the vertical direction, the current value corresponding to the thrust that appropriately supports the weight of the rod 11 is used as the correction value. Regardless of the arrangement of the linear motor 1, the accuracy of contact determination can be improved.
  • the control device 2 of the present embodiment can increase the versatility of the linear motor device as compared with the case where the counterweight is used to support the weight of the rod 11.
  • the speed control part 23 in this embodiment demonstrated the structure which performs the operation
  • the speed control unit 23 may perform the operation of storing the integral value of the speed deviation in step S26, and perform the operation of updating the integral value with the stored integral value in step S31. That is, the integration of the speed deviation is continued in the period until the determination result is obtained, and when the rod 11 contacts the switch 5, the integrated value when the current value reaches the contact threshold value may be restored.
  • 5A and 5B are waveform diagrams showing changes in the upper limit of the current command, the current command, and the current value of the current flowing through the linear motor 1 in the measurement operation of the present embodiment. In the figure, the vertical axis indicates the current value, and the horizontal axis indicates time. In the waveform diagrams shown in FIGS. 5A and 5B, the switch 5 having a two-step click feeling is the measurement target.
  • FIG. 5A is a waveform diagram when the measurement operation described in FIG. 4 is performed.
  • the rod 11 contacts the switch 5 and the current value increases and the current value reaches the contact threshold value at time t1, the integration of the speed deviation is stopped.
  • the current value reaches the contact threshold value at time t2 and the rod 11 has been stopped for a substantially constant time, it is determined that the rod 11 has contacted the switch 5, and the pressing control is started.
  • the current value reaches the second upper limit current value at time t3
  • the second upper limit current value is a current value that causes the linear motor 1 to generate a thrust force that is larger than the thrust force when the rod 11 is brought into contact with the switch 5 and can push the switch 5 to the end. It is. That is, the second upper limit current value is determined based on the thrust required from the position where the rod 11 is brought into contact with the switch 5 to the position where the pressing of the button of the switch 5 is completed.
  • FIG. 5B returns to the integrated value when the current value reaches the contact threshold when it is determined that the rod 11 has contacted the switch 5 instead of stopping the integration of the speed deviation as described above. It is a wave form diagram at the time of performing operation
  • the target current value output by the speed control unit 23 is shown instead of the current command. As shown in the figure, even after the current value reaches the contact threshold at time t1, the target current value continues to increase because the integration of the speed deviation is continued.
  • the speed control unit 23 returns the integration value in the integration operation to the integration value at time t1, and the target current value after time t2 is shown in FIG. 5A. It can be seen that the current command shows the same change.
  • the operation in the speed control unit 23 is not limited to one.
  • the current limiter 24 changes the upper limit value for the current command from the first upper limit current value to the second upper limit current value.
  • the current command increases in accordance with the repulsive force of the button that is generated when the button of the switch 5 is pressed, so that the control device 2 can obtain a current waveform indicating a click feeling.
  • the click feeling of the switch 5 is objectively determined by the combination of the position where the maximum value and the minimum value of the current value in the waveforms shown in FIGS. 5A and 5B are obtained and the current value (thrust force of the linear motor 1) at the position. Can be represented.
  • the position at which the maximum value of the current value is obtained is the increase in the current value in the time series of the combination of the distance (position) that the rod 11 stored in the recording unit 30 has moved after contacting the switch 5 and the current value. Is obtained as the position of the rod 11 when it starts to decrease. Similarly, the position where the minimum value of the current value is obtained is obtained as the position of the rod 11 when the decrease in the current value starts to increase in the time series stored in the recording unit 30.
  • control apparatus 2 of this embodiment is provided with the pressing state detection part which detects the position where each of the maximum value and the minimum value of the current value indicating the click feeling characteristic of the switch 5 is obtained and acquires the click feeling. Also good.
  • the pressing state detection unit is configured to combine the position of the rod 11 when the increase in current value starts to decrease and the maximum value of the current, and decrease the current value. The combination of the position of the rod 11 and the minimum value of the current when the value starts to increase is detected.
  • the pressing state detection unit outputs the combination of the maximum value of the current and the position of the rod 11 and the combination of the minimum value of the current and the position of the rod 11 to the outside as click feeling information.
  • the pressing state detection unit uses the current value flowing through the linear motor 1 and the position of the rod 11 calculated by the position calculation unit 26 in place of the time series stored in the recording unit 30, and click feeling. Information may be acquired.
  • the pressing state detection unit uses the current value from the linear motor 1 and the position from the position calculation unit 26, the pressing state information is displayed after the current limiter 24 switches the upper limit for the target current value to the second upper limit current value. You may get it.
  • the pressing state detection unit may detect a click feeling by another operation other than detecting the click feeling by the above-described operation, and the operation is not limited to the above-described operation.
  • the speed control part 23 demonstrated the structure which stops integration of a speed deviation in a determination period
  • one or both of the position control part 21 and the driver 25 similarly stop integration. You may let them.
  • the speed threshold value is determined according to the measurement cycle of the encoder 12 and the responsiveness of the control device 2.
  • the configuration using the linear motor 1 has been described.
  • a motor in which the mover rotates may be used.
  • the configuration in which the switch 5 is pressed by the rod 11 that is the mover of the linear motor 1 has been described.
  • the contact portion that moves in conjunction with the movement of the rod 11 is moved by the linear motor 1. It is good also as a target object.
  • the operation example in which the linear motor device measures the click feeling of the switch 5 has been described.
  • different controls are performed after determining whether or not the rod 11 (movable element) to be moved contacts another object.
  • the present invention can be applied to an operation in which a part is brought into contact with an attachment target and the contact is confirmed after the contact is confirmed.
  • the control device 2 includes the above-described pressing state detection unit, and controls the operation of fitting the component into the target based on the position where the maximum value and the minimum value of the current value detected by the pressing state detection unit are obtained. May be.
  • control device 2 described above may have a computer system inside.
  • the process performed by some or all of the components included in the control device 2 is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the computer reads and executes the program.
  • the processing of each functional unit is performed.
  • the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
  • the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

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Abstract

このモータの制御装置は、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、電流指令に基づいてモータに電圧を印加する電流制御部と、対象物の移動速度とモータに流れる電流とに基づいて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る。速度制御部は、対象物が他の物体に接触したと接触判定部が判定すると、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電流指令を算出する。

Description

モータの制御装置、制御方法及びプログラム
　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。
　本願は、２０１６年４月４日に、日本に出願された特願２０１６－０７５２８０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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可能性が有る。
特開２００９－１９４０１５号公報
　本発明は、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。
　本発明の第一の態様によれば、モータの制御装置は、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、を備える。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。
　本発明の第二の態様によれば、制御方法は、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、を有する。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。
　本発明の第三の態様によれば、プログラムは、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。このモータの制御装置は、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、を備える。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。
　上記したモータの制御装置、制御方法、及びプログラムによれば、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。
本発明の実施形態に係るリニアモータ装置の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るリニアモータの原点復帰動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係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である。 本発明の実施形態に係る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。 本発明の実施形態に係る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。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係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に取り付けられている。エンコーダ１２は、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５Ａ、図５Ｂ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５Ａ、図５Ｂ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５Ａ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５Ｂ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５Ｂでは、図５Ａ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５Ａ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５Ａ、図５Ｂ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 (8)

  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３のいずれか一項に記載のモータの制御装置。
  6. 　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４に記載のモータの制御装置。
  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、
    　前記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。
  8. 　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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