特開 2023-91526 モータ制御装置、アクチュエータ、及びモータ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091526

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】モータ制御装置、アクチュエータ、及びモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20230623BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20230623BHJP

   H02P 6/10 20060101ALI20230623BHJP

   H02P 6/15 20160101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

H02P21/22

H02P6/10

H02P6/15

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206310

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】391008515

【氏名又は名称】株式会社アイエイアイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山野 幸司

(72)【発明者】

【氏名】巴月 甫

【テーマコード（参考）】

5H505

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H505DD08

5H505EE32

5H505EE41

5H505GG01

5H505GG02

5H505GG08

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505JJ28

5H505LL07

5H505LL41

5H560BB12

5H560DA07

5H560DB20

5H560TT11

5H560TT15

5H560XA04

5H560XA05

5H560XA08

5H560XA10

5H560XA13

5H560XA15

(57)【要約】

【課題】押付け動作に至るまでの発生トルクの増大を達成しつつ、押付け動作中のトルクリップルを低減する。
【解決手段】モータ制御装置１０は、移動体２７をワーク３０に接近させるときは、トルクを発生させるための電流指令値に対して最大トルクが得られるようにモータ２２の通電電流を制御し、移動体２７をワーク３０に押付けるときは、電流指令値に対するトルクの変動幅を、最大トルクが得られるようにモータ２２の通電電流を制御した場合よりも低減するようにモータ２２の通電電流を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

突極性を有し、移動体を移動させるためのモータを制御するモータ制御装置であって、
前記移動体を対象物体に接近させるときは、トルクを発生させるための電流指令値に対して最大トルクが得られるように前記モータの通電電流を制御し、
前記移動体を前記対象物体に押付けるときは、前記電流指令値に対するトルクの変動幅を、前記最大トルクが得られるように前記通電電流を制御した場合よりも低減するように前記通電電流を制御する、
モータ制御装置。

【請求項2】

前記移動体を前記対象物体に接近させるための第１の位置指令値、及び、前記移動体を前記対象物体に押付けるための第２の位置指令値を選択的に生成する第１の生成部と、
前記第１の生成部が生成した第１の位置指令値又は第２の位置指令値に基づいて、前記電流指令値を生成する第２の生成部と、
前記通電電流を制御するためのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のそれぞれを、前記電流指令値、及び当該電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との間の進角量を用いて生成する第３の生成部と、
を含み、
前記第３の生成部は、
前記第１の生成部が前記第１の位置指令値を生成した場合、前記進角量を、前記電流指令値に対して最大トルクが得られる値に設定し、
前記第１の生成部が前記第２の位置指令値を生成した場合、前記進角量を、前記電流指令値に対するトルクの変動幅を前記最大トルクが得られる値に設定した場合よりも低減可能な値に設定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記第３の生成部は、
前記ｄ軸電流指令値をＩｄ、前記ｑ軸電流指令値をＩｑ、前記電流指令値をＩｃ、前記進角量をθとした場合、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値のそれぞれを、
Ｉｄ＝Ｉｃ×ｓｉｎθ
Ｉｑ＝Ｉｃ×ｃｏｓθ
により生成する、
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記第３の生成部は、
前記第１の生成部が前記第１の位置指令値を生成した場合、前記電流指令値と、当該電流指令値の大きさに応じて最大トルクが得られる進角量との間の予め定められた第１の関係を用いて前記進角量を設定し、
前記第１の生成部が前記第２の位置指令値を生成した場合、前記電流指令値と、当該電流指令値の大きさに応じてトルクの変動幅を低減可能な進角量との間の予め定められた第２の関係を用いて前記進角量を設定する、
請求項２又は請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記第２の関係を用いて設定される進角量は、前記電流指令値に対するトルクの最大値と最小値との差を示す値が所定値以下であるときの値である、
請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記第２の関係を用いて設定される進角量は、前記電流指令値に対するトルクの最大値と最小値との差を示す値が所定値以下であり、かつ、前記電流指令値に対するトルクの平均値が最大値であるときの値である、
請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記第２の関係を用いて設定される進角量は、前記移動体を前記対象物体に押付ける動作中に当該移動体が一定速度で移動する区間において、前記電流指令値の大きさに依らずに一定となるように予め定められた値である、
請求項４～請求項６の何れか１項に記載のモータ制御装置。

【請求項8】

前記第２の関係を用いて設定される進角量は、前記ｄ軸電流指令値が負となる値である、
請求項４～請求項７の何れか１項に記載のモータ制御装置。

【請求項9】

前記モータは、永久磁石型のステッピングモータである、
請求項１～請求項８の何れか１項に記載のモータ制御装置。

【請求項10】

移動体と、
突極性を有し、前記移動体を移動させるためのモータと、
前記モータを制御する、請求項１～請求項９の何れか１項に記載のモータ制御装置と、
を含むアクチュエータ。

【請求項11】

突極性を有し、移動体を移動させるためのモータを制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、
前記移動体を対象物体に接近させるときは、トルクを発生させるための電流指令値に対して最大トルクが得られるように前記モータの通電電流を制御し、
前記移動体を前記対象物体に押付けるときは、前記電流指令値に対するトルクの変動幅を、前記最大トルクが得られるように前記通電電流を制御した場合よりも低減するように前記通電電流を制御する、
モータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置、アクチュエータ、及びモータ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、移動体としての加圧ヘッドを移動させるモータを制御するモータ制御装置が記載されている。このモータ制御装置は、モータを制御して、加圧ヘッドを対象物であるワークから一定距離離れた場所から対象物に接近させた後、加圧ヘッドを対象物に接触させて加圧、つまり、押付けるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０１７／１８３１８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述したモータとして、突極性を有するモータを用いることがある。この場合において、リラクタンストルクを有効利用して発生トルクを増大させるために、電流に対して最大のトルクを得ることが可能な最大トルク制御（ＭＴＰＡ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｅｒ Ａｍｐｅｒｅ）制御）を実行することが考えられる。

【0005】

その一方で、突極性を有するモータでは、回転速度が比較的低い押付け動作中において、ロータの停止位置によってはディテントトルク（コギングトルクともいう。）の影響が大きいため、トルクリップルを表す指標値（例えば、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値）が大きくなってしまう。したがって、最低押付け力が小さくなってしまうおそれがある。

【0006】

本発明は、以上の事実を考慮して成されたもので、押付け動作に至るまでの発生トルクの増大を達成しつつ、押付け動作中のトルクリップルを低減することができるモータ制御装置、アクチュエータ、及びモータ制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、第１態様に係るモータ制御装置は、突極性を有し、移動体を移動させるためのモータを制御するモータ制御装置であって、前記移動体を対象物体に接近させるときは、トルクを発生させるための電流指令値に対して最大トルクが得られるように前記モータの通電電流を制御し、前記移動体を前記対象物体に押付けるときは、前記電流指令値に対するトルクの変動幅を、前記最大トルクが得られるように前記通電電流を制御した場合よりも低減するように前記通電電流を制御する。

【0008】

第１態様によれば、モータの通電電流を制御することで、押付け動作に至るまでの発生トルクの増大を達成しつつ、押付け動作中のトルクリップルを低減することができる。

【0009】

また、第２態様に係るモータ制御装置は、第１態様に係るモータ制御装置において、前記移動体を前記対象物体に接近させるための第１の位置指令値、及び、前記移動体を前記対象物体に押付けるための第２の位置指令値を選択的に生成する第１の生成部と、前記第１の生成部が生成した第１の位置指令値又は第２の位置指令値に基づいて、前記電流指令値を生成する第２の生成部と、前記通電電流を制御するためのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のそれぞれを、前記電流指令値、及び当該電流指令値と前記ｑ軸電流指令値との間の進角量を用いて生成する第３の生成部と、を含み、前記第３の生成部が、前記第１の生成部が前記第１の位置指令値を生成した場合、前記進角量を、前記電流指令値に対して最大トルクが得られる値に設定し、前記第１の生成部が前記第２の位置指令値を生成した場合、前記進角量を、前記電流指令値に対するトルクの変動幅を前記最大トルクが得られる値に設定した場合よりも低減可能な値に設定する。

【0010】

第２態様によれば、押付け動作では進角量がトルクリップル低減制御用に設定され、それ以外の動作では進角量が最大トルク制御用に設定される。これにより、押付け動作に至るまでは最大トルクを達成しつつ、押付け動作時におけるトルクリップルを低減することができる。

【0011】

また、第３態様に係るモータ制御装置は、第２態様に係るモータ制御装置において、前記第３の生成部が、前記ｄ軸電流指令値をＩｄ、前記ｑ軸電流指令値をＩｑ、前記電流指令値をＩｃ、前記進角量をθとした場合、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値のそれぞれを、
Ｉｄ＝Ｉｃ×ｓｉｎθ
Ｉｑ＝Ｉｃ×ｃｏｓθ
により生成する。

【0012】

第３態様によれば、電流指令値及び進角量を用いて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のそれぞれを生成することができる。

【0013】

また、第４態様に係るモータ制御装置は、第２態様又は第３態様に係るモータ制御装置において、前記第３の生成部が、前記第１の生成部が前記第１の位置指令値を生成した場合、前記電流指令値と、当該電流指令値の大きさに応じて最大トルクが得られる進角量との間の予め定められた第１の関係を用いて前記進角量を設定し、前記第１の生成部が前記第２の位置指令値を生成した場合、前記電流指令値と、当該電流指令値の大きさに応じてトルクの変動幅を低減可能な進角量との間の予め定められた第２の関係を用いて前記進角量を設定する。

【0014】

第４態様によれば、第１の関係を用いて最大トルクが得られる進角量を設定し、第２の関係を用いてトルクリップルを低減可能な進角量を設定することができる。

【0015】

また、第５態様に係るモータ制御装置は、第４態様に係るモータ制御装置において、前記第２の関係を用いて設定される進角量が、前記電流指令値に対するトルクの最大値と最小値との差を示す値が所定値以下であるときの値である。

【0016】

第５態様によれば、電流指令値に対するトルクの最大値と最小値との差を示す値を考慮することで、トルクリップルを低減可能な進角量を設定することができる。

【0017】

また、第６態様に係るモータ制御装置は、第４態様に係るモータ制御装置において、前記第２の関係を用いて設定される進角量が、前記電流指令値に対するトルクの最大値と最小値との差を示す値が所定値以下であり、かつ、前記電流指令値に対するトルクの平均値が最大値であるときの値である。

【0018】

第６態様によれば、電流指令値に対するトルクの最大値と最小値との差を示す値、及びトルクの平均値を考慮することで、移動体の移動に必要な推力を維持しつつ、トルクリップルを低減可能な進角量を設定することができる。

【0019】

また、第７態様に係るモータ制御装置は、第４態様～第６態様の何れか１の態様に係るモータ制御装置において、前記第２の関係を用いて設定される進角量が、前記移動体を前記対象物体に押付ける動作中に当該移動体が一定速度で移動する区間において、前記電流指令値の大きさに依らずに一定となるように予め定められた値である。

【0020】

第７態様によれば、電流指令値の大きさに依らずに一定となる進角量を設定することで、トルクリップルを低減することができる。

【0021】

また、第８態様に係るモータ制御装置は、第４態様～第７態様の何れか１の態様に係るモータ制御装置において、前記第２の関係を用いて設定される進角量が、前記ｄ軸電流指令値が負となる値である。

【0022】

第８態様によれば、ｄ軸電流指令値が負となる進角量を設定することで、トルクリップルを低減することができる。

【0023】

また、第９態様に係るモータ制御装置は、第１態様～第８態様の何れか１の態様に係るモータ制御装置において、前記モータが、永久磁石型のステッピングモータである。

【0024】

第９態様によれば、永久磁石型のステッピングモータに対して、押付け動作に至るまでは最大トルクを達成しつつ、押付け動作時におけるトルクリップルを低減することができる。

【0025】

更に、上記目的を達成するために、第１０態様に係るアクチュエータは、移動体と、突極性を有し、前記移動体を移動させるためのモータと、前記モータを制御する、第１態様～第９態様の何れか１の態様に係るモータ制御装置と、を含む。

【0026】

第１０態様によれば、押付け動作に至るまでは最大トルクを達成しつつ、押付け動作時におけるトルクリップルを低減することができるアクチュエータを提供することができる。

【0027】

更に、上記目的を達成するために、第１１態様に係るモータ制御方法は、突極性を有し、移動体を移動させるためのモータを制御するモータ制御装置のモータ制御方法であって、前記移動体を対象物体に接近させるときは、トルクを発生させるための電流指令値に対して最大トルクが得られるように前記モータの通電電流を制御し、前記移動体を前記対象物体に押付けるときは、前記電流指令値に対するトルクの変動幅を、前記最大トルクが得られるように前記通電電流を制御した場合よりも低減するように前記通電電流を制御する。

【0028】

第１１態様によれば、上記第１態様と同様に、モータの通電電流を制御することで、押付け動作に至るまでは最大トルクを達成しつつ、押付け動作時におけるトルクリップルを低減することができる。

【発明の効果】

【0029】

以上説明したように、本発明によれば、押付け動作に至るまでの発生トルクの増大を達成しつつ、押付け動作中のトルクリップルを低減することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】（Ａ）はアプローチ動作におけるモータ制御装置及びアクチュエータの構成の一例を概略的に示す図であり、（Ｂ）は押付け動作におけるモータ制御装置及びアクチュエータの構成の一例を概略的に示す図である。

【図2】第１の実施形態に係るモータ制御装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図3】（Ａ）は押付け指令における移動体の移動速度の遷移例を示す波形図であり、（Ｂ）は押付け指令における電流制限値の遷移例を示す波形図である。

【図4】押付け力と電流との対応関係の一例を示すグラフである。

【図5】第１の実施形態に係るモータ制御装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図6】電流指令値に対するトルクのＰＰ値と進角量との対応関係の一例を示すグラフである。

【図7】第１の実施形態に係るトルクリップル低減用進角量決定テーブルの一例を示す図である。

【図8】第１の実施形態に係る最大トルク制御用進角量決定テーブルの一例を示す図である。

【図9】第１の実施形態に係るモータ制御装置の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図10】第１の実施形態に係る制御プログラムによるメジャーループの流れの一例を示すフローチャートである。

【図11】第１の実施形態に係る移動指令取得処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図１０のステップＳ１０１のサブルーチンである。

【図12】第１の実施形態に係る運転計画生成処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図１０のステップＳ１０２のサブルーチンである。

【図13】第１の実施形態に係る制御プログラムによるマイナーループの流れの一例を示すフローチャートである。

【図14】（Ａ）は押付け１００％時のトルクと進角量との対応関係の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は押付け７５％時のトルクと進角量との対応関係の一例を示すグラフであり、（Ｃ）は押付け５０％時のトルクと進角量との対応関係の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態の一例について詳細に説明する。なお、動作、作用、機能が同じ働きを担う構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明を適宜省略する場合がある。各図面は、本開示の技術を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本開示の技術は、図示例のみに限定されるものではない。また、本実施形態では、本発明と直接的に関連しない構成や周知な構成については、説明を省略する場合がある。

【0032】

[第１の実施形態]
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係るモータ制御装置１０及びアクチュエータ２０の構成の一例を概略的に示す図である。図１（Ａ）は、アプローチ動作におけるアクチュエータ２０の状態を示し、図１（Ｂ）は、押付け動作におけるアクチュエータ２０の状態を示す。

【0033】

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、アクチュエータ２０は、エンコーダ２１、モータ２２、出力シャフト２３、カップリング２４、すべりねじ軸２５、すべりねじナット２６、及び移動体２７を備えている。なお、すべりねじ軸２５及びすべりねじナット２６は、ボールねじ軸及びボールねじナットとしてもよい。また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の例では、移動体２７は、ロッドタイプとして示しているが、テーブルタイプであってもよい。

【0034】

エンコーダ２１は、モータ２２に取り付けられている。エンコーダ２１は、モータ２２の回転位置を検出し、検出した位置をフィードバック位置信号としてモータ制御装置１０に出力する。

【0035】

モータ２２は、モータ制御装置１０によって制御され、移動体２７を移動させるための駆動源である。より詳細には、モータ２２は、移動体２７を出力シャフト２３の軸方向に往復させるように軸移動させる。モータ２２は、突極性を有している。突極性とは、磁気抵抗（リラクタンス）が回転子の円周上の位置によって不均一な性質のことをいう。モータ２２は、例えば、ＰＭ型ステッピングモータ又はハイブリッド型ステッピングモータなどの永久磁石型のステッピングモータである。

【0036】

モータ２２の出力シャフト２３は、カップリング２４を介して、すべりねじ軸２５が結合されている。すべりねじ軸２５は、すべりねじナット２６と共に、モータ２２の回転運動を並進運動に変換するための機械部品として構成される。移動体２７は、すべりねじナット２６を介して、すべりねじ軸２５に接合されており、モータ２２の回転に応じて、ワーク３０に向かう方向に移動する。これにより、移動体２７がワーク３０に接触し、所定位置までワーク３０が押付けられる。ワーク３０は、例えば、作業台（図示省略）に設置されており、移動体２７を押付ける対象物体の一例である。

【0037】

移動体２７は、最初に、ワーク３０から一定距離離れた場所（図１の原点（後退端））に位置している。アプローチ動作では、モータ２２の回転に応じて、移動体２７が原点（後退端）からアプローチ終了位置まで移動する。押付け動作では、モータ２２の回転に応じて、移動体２７がアプローチ終了位置から押付け終了位置（前進端）まで移動する。

【0038】

モータ制御装置１０は、モータ２２をｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を用いて制御する。ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値は、モータ２２の通電電流を制御するための指令値である。なお、ｄ軸とは磁束の方向であり、ｑ軸とはｄ軸に直交する方向である。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、モータ制御装置１０は、アクチュエータ２０と別体に設けられているが、アクチュエータ２０に内蔵されていてもよい。すなわち、アクチュエータ２０は、モータ制御装置１０を備えていてもよい。

【0039】

図２は、第１の実施形態に係るモータ制御装置１０の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【0040】

図２に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１４と、記憶部１５と、接続部１６と、を備えている。

【0041】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４は、バスを介して各々接続されている。Ｉ／Ｏ１４には、記憶部１５と、接続部１６と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、Ｉ／Ｏ１４を介して、ＣＰＵ１１と相互に通信可能とされる。

【0042】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４によって制御部が構成される。制御部は、モータ制御装置１０の一部の動作を制御するサブ制御部として構成されてもよいし、モータ制御装置１０の全体の動作を制御するメイン制御部の一部として構成されてもよい。制御部の各ブロックの一部又は全部には、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路又はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップセットが用いられる。上記各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。上記各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、上記各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。制御部の集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

【0043】

記憶部１５としては、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等が用いられる。ＲＯＭ１２又は記憶部１５には、モータ２２を制御するための制御プログラム、モータ２２の制御に必要な各種の設定値、データテーブル等が記憶される。

【0044】

制御プログラムは、例えば、モータ制御装置１０に予めインストールされていてもよい。制御プログラムは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、モータ制御装置１０に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、光磁気ディスク、ＨＤＤ、ＤＶＤ-ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。

【0045】

接続部１６は、エンコーダ２１、モータ２２、及びＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の上位装置の各々と接続するためのインタフェースである。

【0046】

図３（Ａ）は、押付け指令における移動体２７の移動速度の遷移例を示す波形図である。縦軸に移動体２７の移動速度を示し、横軸に時間を示す。また、図３（Ｂ）は、押付け指令における電流制限値の遷移例を示す波形図である。縦軸に電流制限値を示し、横軸に時間を示す。

【0047】

図３（Ａ）に示すように、押付け指令とは、アプローチ動作及び押付け動作の２つの状態をひとまとめにした移動指令（動作指令ともいう。）である。アプローチ動作とは、移動体２７を原点（後退端）からアプローチ終了位置まで高速で移動させて位置決めを行う動作である。アプローチ動作を行う区間をアプローチ動作区間という。押付け動作とは、移動体２７をアプローチ終了位置から押付け終了位置（前進端）まで低速で移動させる動作である。押付け動作を行う区間を押付け動作区間という。押付け動作区間では、移動体２７が一定速度で移動する区間（速度一定区間）が含まれる。このとき、モータ２２に供給する電流を押付け電流制限値で制限することで、移動体２７の推力を制限する。移動体２７がワーク３０に接触している場合において、移動体２７の押付け力とワーク３０の反力とが釣り合っていれば移動体２７は停止し、移動体２７の押付け力がワーク３０の反力を上回ると移動体２７は再度動き出し、押付け終了位置（前進端）まで移動する。なお、押付け終了位置（前進端）まで到達した場合に、例えば、押付け動作を解除し位置決め動作に移行する。位置決め動作とは、例えば、移動体２７を高速で原点（後退端）へ戻すなど、所定の位置への位置決めを行う動作である。位置決め動作を行う区間を位置決め動作区間という。

【0048】

図３（Ｂ）に示すように、電流制限値は、アプローチ動作区間、押付け動作区間、及び位置決め動作区間の各区間において、モータ２２に供給する電流を制限するための制限値である。押付け動作区間における押付け電流制限値は、アプローチ動作区間及び位置決め動作区間における移動時電流制限値よりも低い値が設定される。これらのアプローチ動作、押付け動作、及び位置決め動作の各動作の切り替えに応じて、電流制限値も切り替えられる。

【0049】

図４は、押付け力と電流との対応関係の一例を示すグラフである。縦軸に押付け力を示し、横軸に電流を示す。

【0050】

上述したように、永久磁石型のステッピングモータなど、突極性を有するモータでは、回転速度が比較的低い押付け動作中において、ディテントトルク（コギングトルク）の影響を受け易いため、トルクリップルが増大する。なお、トルクリップルとは、トルクの変動幅、つまり、トルクの最大値（Ｍａｘ）と最小値（Ｍｉｎ）との差を意味する。改善前では、図４の点線で示すように、押付け動作中にトルクリップルが増大する結果、最低押付け力（Ｍｉｎ）が小さくなってしまう。

【0051】

このため、本実施形態（改善後）では、図４の実線で示すように、押付け動作中のトルクリップルを低減し、最低押付け力（Ｍｉｎ）を大きくする。一方、押付け動作以外では、最大トルクで動作することが望ましい。このため、本実施形態に係るモータ制御装置１０では、押付け動作に至るまでは最大トルクで動作させ、押付け動作中はトルクリップルが低減するように動作させる。

【0052】

本実施形態に係るモータ制御装置１０は、移動体２７をワーク３０に接近させるときは、トルクを発生させるための電流指令値に対して最大トルクが得られるようにモータ２２の通電電流を制御し、移動体２７をワーク３０に押付けるときは、電流指令値に対するトルクの変動幅を、最大トルクが得られるようにモータ２２の通電電流を制御した場合よりも低減するようにモータ２２の通電電流を制御する。

【0053】

具体的に、本実施形態に係るモータ制御装置１０のＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２又は記憶部１５に記憶されている制御プログラムをＲＡＭ１３に書き込んで実行することにより、図５に示す各部として機能する。

【0054】

図５は、第１の実施形態に係るモータ制御装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【0055】

図５に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１０のＣＰＵ１１は、第１の生成部１１Ａ、第２の生成部１１Ｂ、及び第３の生成部１１Ｃとして機能する。

【0056】

第１の生成部１１Ａは、移動体２７をワーク３０に接近させるための第１の位置指令値、及び、移動体２７をワーク３０に押付けるための第２の位置指令値を選択的に生成する。

【0057】

第２の生成部１１Ｂは、第１の生成部１１Ａが生成した第１の位置指令値又は第２の位置指令値に基づいて、トルクを発生させるための電流指令値を生成する。

【0058】

第３の生成部１１Ｃは、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のそれぞれを、電流指令値及び進角量を用いて生成する。進角量とは、電流指令値とｑ軸電流指令値との間の電気角を表す。具体的に、第３の生成部１１Ｃは、ｄ軸電流指令値をＩｄ、ｑ軸電流指令値をＩｑ、電流指令値をＩｃ、進角量をθとした場合、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のそれぞれを、下記の式（１）、（２）を用いて生成する。

【0059】

Ｉｄ＝Ｉｃ×ｓｉｎθ ・・・（１）
Ｉｑ＝Ｉｃ×ｃｏｓθ ・・・（２）

【0060】

第３の生成部１１Ｃは、第１の生成部１１Ａが第１の位置指令値を生成した場合、進角量θを、電流指令値Ｉｃに対して最大トルクが得られる値に設定し、第１の生成部１１Ａが第２の位置指令値を生成した場合、進角量θを、電流指令値Ｉｃに対するトルクの変動幅、つまり、トルクリップルを最大トルクが得られる値に設定した場合よりも低減可能な値に設定する。

【0061】

具体的に、第３の生成部１１Ｃは、第１の生成部１１Ａが第１の位置指令値を生成した場合、電流指令値Ｉｃと、当該電流指令値Ｉｃの大きさに応じて最大トルクが得られる進角量θとの間の予め定められた第１の関係を用いて進角量θを設定する。第１の関係は、例えば、進角量θと電流指令値Ｉｃとの間の対応関係を予め定めた最大トルク制御用進角量決定テーブル（後述の図８参照）として示される。なお、第１の関係は、進角量θと電流指令値Ｉｃとの間の対応関係を予め定めた計算式としてもよい。また、第３の生成部１１Ｃは、第１の生成部１１Ａが第２の位置指令値を生成した場合、電流指令値Ｉｃと、当該電流指令値Ｉｃの大きさに応じてトルクリップルを低減可能な進角量θとの間の予め定められた第２の関係を用いて進角量θを設定する。第２の関係は、例えば、進角量θと電流指令値Ｉｃとの間の対応関係を予め定めたトルクリップル低減用進角量決定テーブル（後述の図７参照）として示される。なお、第２の関係は、進角量θと電流指令値Ｉｃとの間の対応関係を予め定めた計算式としてもよい。

【0062】

次に、図６及び図７を参照して、第１の実施形態に係るトルクリップル低減用進角量決定テーブルについて具体的に説明する。

【0063】

図６は、電流指令値Ｉｃに対するトルクのＰＰ値と進角量θとの対応関係の一例を示すグラフである。縦軸にＰＰ値を示し、横軸に進角量を示す。ＰＰ値とは、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値であり、電流指令値Ｉｃに対するトルクの最大値と最小値との差、つまり、トルクリップルの程度を示す値である。

【0064】

図６に示す特性曲線Ｐ１は、ある電流指令値Ｉｃに対するトルクのＰＰ値と進角量θとの対応関係を実際に計測して得られたものである。この例では、進角量θがＸ度のときに、ＰＰ値が最小値となっている。本実施形態では、ＰＰ値が比較的小さくなる進角量θを、対応する電流指令値Ｉｃと共に記憶し、一例として、図７に示すトルクリップル低減用進角量決定テーブルを作成する。つまり、複数の電流指令値Ｉｃの各々について、トルクのＰＰ値と進角量θとの対応関係を実際に計測して、複数の電流指令値Ｉｃの各々に対応する複数の特性曲線Ｐ１を取得する。そして、複数の特性曲線Ｐ１の各々からＰＰ値が比較的小さくなる複数の進角量θを特定し、特定した複数の進角量θを、それぞれ対応する電流指令値Ｉｃと共に記憶し、テーブルを作成する。ＰＰ値が比較的小さくなる進角量θとは、例えば、ＰＰ値が所定値以下であるときの値とされ、望ましくは、ＰＰ値が最小値であるときの値（図６の例ではＸ度として示す。）である。所定値は、例えば、ＰＰ値の最小値よりも大きく、ＰＰ値の平均値を超えない範囲で適切な値が設定される。

【0065】

なお、モータ２２の種類によっては、複数の電流指令値Ｉｃに対して同じ進角量θとなる、つまり、進角量θが一定となる場合と、複数の電流指令値Ｉｃに対して異なる進角量θとなる場合と、がある。本実施形態では、いずれの場合であっても、特性曲線Ｐ１からトルクリップル低減用進角量決定テーブルを作成することで対応可能である。

【0066】

図７は、第１の実施形態に係るトルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１の一例を示す図である。トルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１は、例えば、ＲＯＭ１２又は記憶部１５に記憶されている。

【0067】

図７に示すトルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１は、押付け動作中に用いられるデータテーブルであり、一例として、上述の図６の特性曲線Ｐ１から得られる、進角量θと電流指令値Ｉｃとの間の対応関係を予め定めたものである。生成された電流指令値Ｉｃに基づいて、トルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１を参照することで、トルクリップル低減に適した進角量θが設定される。トルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１を用いて設定される進角量θは、例えば、押付け動作中に移動体２７が一定速度で移動する区間（例えば、図３（Ａ）に示す速度一定区間）、つまり、少なくとも電流指令値Ｉｃの符号（正負）が変化しない区間において、電流指令値Ｉｃの大きさに依らずに一定となるように予め定められた値とされる。具体的には、進角量θは、上述の式（１）から得られるｄ軸電流指令値Ｉｄが負となる値とされる。ｄ軸電流指令値Ｉｄが負となる進角量θとすることで、モータ２２における磁束を弱めるように作用する。このため、モータ２２の回転速度が比較的低い押付け動作中において、ディテントトルク（コギングトルク）の影響を小さくし、トルクリップルが低減される。

【0068】

図８は、第１の実施形態に係る最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２の一例を示す図である。最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２は、例えば、ＲＯＭ１２又は記憶部１５に記憶されている。

【0069】

図８に示す最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２は、押付け動作以外で用いられるデータテーブルであり、進角量θと電流指令値Ｉｃとの間の対応関係を予め定めたものである。生成された電流指令値Ｉｃに基づいて、最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２を参照することで、最大トルクに適した進角量θが設定される。なお、最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２は、公知のデータテーブルとして用いられているものであり、ここでの具体的な説明は省略する。

【0070】

次に、図９を参照して、第１の生成部１１Ａ、第２の生成部１１Ｂ、及び第３の生成部１１Ｃを含むモータ制御装置１０の具体的な構成について説明する。

【0071】

図９は、第１の実施形態に係るモータ制御装置１０の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【0072】

図９に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１０は、第１の生成部１１Ａ、第２の生成部１１Ｂ、第３の生成部１１Ｃ、ｄ軸／ｑ軸電流制御部１２２、位置情報取得部１２３、及び現在速度換算部１２４を備えている。

【0073】

第１の生成部１１Ａは、移動指令取得部１１１、運転計画生成部１１２、及び電流制限切替部１１３を含む。第２の生成部１１Ｂは、位置制御器１１４、速度制御器１１５、第１減算器１１６、及び第２減算器１１７を含む。第３の生成部１１Ｃは、進角量生成部１１８及び電流指令変換部１２１を含む。進角量生成部１１８は、一例として、上述の図７に示すトルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１と、上述の図８に示す最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２とを含む。

【0074】

移動指令取得部１１１は、例えば、ＰＬＣ等の上位装置から移動指令を取得する。なお、モータ制御装置１０がプログラム作成機能を有している場合には、モータ制御装置１０自体がＰＬＣとして機能してもよい。この移動指令は、例えば、押付け指令及びそれ以外の非押付け指令のいずれかである。押付け指令は、例えば、アプローチ開始位置を示す原点（後退端）、アプローチ終了位置、及び押付け終了位置（前進端）等で構成される位置情報と、アプローチ速度及び押付け速度等で構成される速度情報と、押付け電流制限値と、を含み、アプローチ動作及び押付け動作を実現するための指令である。尚、アプローチ速度は、アプローチ動作の時間が短くなるように比較的高い速度に設定されている。押付け速度は、移動体２７がワーク３０に押し当ったときの衝撃が小さくなるように比較的低い速度（例えば、２０ｍｍ／ｓ以下）に設定されている。非押付け指令には、位置情報として、例えば、原点（後退端）又は所望の位置を示す目標位置が含まれ、速度情報として、例えば、アプローチ速度と同じ速度を示す位置決め用の目標速度が含まれる。非押付け指令は、ワーク３０により移動体２７が止まった位置又は押付け終了位置（前進端）から原点へ戻る場合又は所望の位置へ移動する場合には押付けを行わないため、原点又は所望の位置を目標位置とした位置決め動作を実現するための指令である。移動指令取得部１１１は、移動指令から、当該移動指令が押付け指令であるか否かを判定し、判定結果を運転計画生成部１１２及び電流制限切替部１１３に出力する。

【0075】

運転計画生成部１１２は、移動体２７の目標位置に向けて位置指令値を生成し、生成した位置指令値を第１減算器１１６に出力する。つまり、運転計画生成部１１２は、移動体２７をワーク３０に接近させるための第１の位置指令値、及び、移動体２７をワーク３０に押付けるための第２の位置指令値を選択的に生成する。運転計画生成部１１２は、押付け指令である場合に、押付け動作であるか否かを判定し、判定結果を電流制限切替部１１３及び進角量生成部１１８に出力する。

【0076】

電流制限切替部１１３は、移動指令取得部１１１からの判定結果、及び、運転計画生成部１１２からの判定結果に基づいて、電流制限値を切り替える。具体的に、上述の図３（Ｂ）に示す移動時電流制限値及び押付け電流制限値を選択的に切り替える。

【0077】

第１減算器１１６は、運転計画生成部１１２からの第１の位置指令値又は第２の位置指令値から、位置情報取得部１２３からの現在位置（位置検出値）を減じて得られた位置偏差を位置制御器１１４に出力する。

【0078】

位置制御器１１４は、第１減算器１１６から得られた位置偏差に位置制御用ゲインを乗じて速度指令値を生成し、生成した速度指令値を第２減算器１１７に出力する。位置制御器１１４は、比例制御を行う。

【0079】

第２減算器１１７は、位置制御器１１４からの速度指令値から、現在速度換算部１２４からの現在速度（速度検出値）を減じて得られた速度偏差を速度制御器１１５に出力する。

【0080】

速度制御器１１５は、第２減算器１１７から得られた速度偏差に速度制御用比例ゲイン／速度制御用積分ゲインを乗じて積分することにより電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）を生成し、生成した電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）を進角量生成部１１８及び電流指令変換部１２１の各々に出力する。速度制御器１１５は、比例／積分制御を行う。

【0081】

進角量生成部１１８は、第１の生成部１１Ａが第１の位置指令値を生成した場合、つまり、押付け動作以外である場合、電流指令値Ｉｃに対して、最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２を用いて進角量θを設定する。また、進角量生成部１１８は、第１の生成部１１Ａが第２の位置指令値を生成した場合、つまり、押付け動作である場合、電流指令値Ｉｃに対して、トルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１を用いて進角量θを設定する。進角量生成部１１８は、最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２又はトルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１を用いて設定した進角量θを電流指令変換部１２１に出力する。

【0082】

電流指令変換部１２１は、一例として、上述の式（１）及び式（２）により、ｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑのそれぞれを、速度制御器１１５からの電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）及び進角量生成部１１８からの進角量θを用いて生成し、生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑのそれぞれをｄ軸／ｑ軸電流制御部１２２に出力する。

【0083】

ｄ軸／ｑ軸電流制御部１２２は、電流指令変換部１２１からのｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑを用いて、モータ２２を制御する。

【0084】

位置情報取得部１２３は、モータ２２に取り付けられたエンコーダ２１から、モータ２２のフィードバック位置信号を取得する。位置情報取得部１２３は、フィードバック位置信号から得られる位置検出値を現在位置として第１減算器１１６及び現在速度換算部１２４の各々に出力する。

【0085】

現在速度換算部１２４は、位置情報取得部１２３からの現在位置を現在速度（速度検出値）に換算し、換算した現在速度（速度検出値）を第２減算器１１７に出力する。

【0086】

次に、図１０～図１３を参照して、第１の実施形態に係るモータ制御装置１０の作用を説明する。

【0087】

ここで、本実施形態では、３つのステータス１～３が定義される。ステータス１は、移動指令の状態を示し、押付け指令及び非押付け指令の２つの状態が定義される。ステータス２は、押付け指令の状態を示し、押付け動作、アプローチ動作、及びクリア（位置決め動作）の３つの状態が定義される。ステータス３は、押付け動作の状態を示し、押付け動作完了及びクリアの２つの状態が定義される。これらのステータス１～３は、ステータス管理テーブル（図示省略）で管理される。

【0088】

図１０は、第１の実施形態に係る制御プログラムによるメジャーループの流れの一例を示すフローチャートである。

【0089】

まず、モータ制御装置１０に対してモータ制御の指示がなされると、ＣＰＵ１１によって制御プログラムが起動され、以下の各処理を実行する。なお、本処理は、メジャーループとして、例えば、１ｍｓ毎に実行される。

【0090】

図１０のステップＳ１０１では、ＣＰＵ１１が、ＰＬＣ等の上位装置から移動指令を取得する。なお、上述したように、モータ制御装置１０がプログラム作成機能を有している場合には、モータ制御装置１０自体がＰＬＣとして機能してもよい。

【0091】

図１１は、第１の実施形態に係る移動指令取得処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図１０のステップＳ１０１のサブルーチンである。

【0092】

図１１のステップＳ１１１では、ＣＰＵ１１が、ＰＬＣ等の上位装置から移動指令を取得したか否かを判定する。移動指令を取得したと判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１１２に移行し、移動指令を取得していないと判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１０２にリターンする。

【0093】

ステップＳ１１２では、ＣＰＵ１１が、ステップＳ１１１で取得した移動指令が押付け指令であるか否かを判定する。押付け指令であると判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１１３に移行し、押付け指令ではないと判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１１４に移行する。

【0094】

ステップＳ１１３では、ＣＰＵ１１が、ステータス管理テーブルに対して、ステータス１＝押付け指令、ステータス２＝アプローチ動作、ステータス３＝クリア、目標位置＝アプローチ終了位置、目標速度＝アプローチ速度をセットし、ステップＳ１０２にリターンする。

【0095】

一方、ステップＳ１１４では、ＣＰＵ１１が、ステータス管理テーブルに対して、ステータス１＝非押付け指令、ステータス２＝クリア、ステータス３＝クリア、をセットし、目標位置及び目標速度として、非押付け指令に含まれる位置情報及び速度情報を取得し、ステップＳ１０２にリターンする。

【0096】

図１０のステップＳ１０２では、ＣＰＵ１１が、運転計画、つまり、移動体２７をワーク３０に接近させるための第１の位置指令値、及び、移動体２７をワーク３０に押付けるための第２の位置指令値を選択的に生成する

【0097】

図１２は、第１の実施形態に係る運転計画生成処理の流れの一例を示すフローチャートであり、図１０のステップＳ１０２のサブルーチンである。

【0098】

図１２のステップＳ１２１では、ＣＰＵ１１が、目標位置に向けて位置指令値を生成する。ここで、位置指令値の変化量は、加速中においては増加し、減速中においては減少し、回転速度が一定の場合はステップＳ１１３、ステップＳ１１４又は後述のステップＳ１２５にてセット又は取得した目標速度を超えないように調整される。つまり、目標速度は位置指令値の変化量のリミッタを意味する。これにより、アプローチ動作、押付け動作、及び位置決め動作、つまり、図３（Ａ）に示す挙動（速度）を実現するような位置指令値が生成される。

【0099】

ステップＳ１２２では、ＣＰＵ１１が、ステータス１＝押付け指令であるか否かを判定する。ステータス１＝押付け指令であると判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１２３に移行し、ステータス１＝押付け指令ではない、つまり、非押付け指令であると判定した場合（否定判定の場合）、図１０のステップＳ１０３にリターンする。

【0100】

ステップＳ１２３では、ＣＰＵ１１が、ステータス２＝押付け動作であるか否かを判定する。ステータス２＝押付け動作であると判定した場合（肯定判定の場合）、図１０のステップＳ１０３にリターンし、ステータス２＝押付け動作ではない、つまり、アプローチ動作であると判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１２４に移行する。

【0101】

ステップＳ１２４では、ＣＰＵ１１が、位置指令値＝アプローチ終了位置であるか否かを判定する。位置指令値＝アプローチ終了位置であると判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１２５に移行し、位置指令値＝アプローチ終了位置ではないと判定した場合（否定判定の場合）、図１０のステップＳ１０３にリターンする。

【0102】

ステップＳ１２５では、ＣＰＵ１１が、ステータス管理テーブルに対して、ステータス２＝押付け動作、目標位置＝押付け終了位置、目標速度＝押付け速度をセットし、図１０のステップＳ１０３にリターンする。

【0103】

図１０のステップＳ１０３では、ＣＰＵ１１が、位置制御器処理を実行する。より詳細には、ＣＰＵ１１は、まず、現在位置（位置検出値）を取得する。次に、ＣＰＵ１１は、図１２のステップＳ１２１で生成した位置指令値から現在位置（位置検出値）を減じて位置偏差を算出する。その後、ＣＰＵ１１は、位置偏差に位置制御用ゲインを乗じて速度指令値を生成する。

【0104】

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１１が、ステータス２＝押付け動作であるか否かを判定する。ステータス２＝押付け動作であると判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１０５に移行し、ステータス２＝押付け動作ではない、つまり、アプローチ動作又は位置決め動作であると判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１０９に移行する。

【0105】

ステップＳ１０５では、ＣＰＵ１１が、押付け動作用の電流制限値、つまり、押付け電流制限値を選択する。

【0106】

ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１１が、一例として、上述の図７に示すトルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１を選択する。

【0107】

ステップＳ１０７では、ＣＰＵ１１が、後述のステップＳ１３２で生成される現在の電流指令値Ｉｃ＝電流制限値であるか否かを判定する。電流指令値Ｉｃ＝電流制限値であると判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１０８に移行し、電流指令値Ｉｃ＝電流制限値ではない、つまり、電流指令値Ｉｃ＜電流制限値と判定した場合（否定判定の場合）、メジャーループの処理を終了する。

【0108】

ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１１が、ステータス管理テーブルに対して、ステータス３＝押付け動作完了、をセットし、メジャーループの処理を終了する。

【0109】

一方、ステップＳ１０９では、ＣＰＵ１１が、非押付け動作用の電流制限値、つまり、移動時電流制限値を選択する。

【0110】

ステップＳ１１０では、ＣＰＵ１１が、一例として、上述の図８に示す最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２を選択し、メジャーループの処理を終了する。

【0111】

図１３は、第１の実施形態に係る制御プログラムによるマイナーループの流れの一例を示すフローチャートである。

【0112】

まず、モータ制御装置１０に対してモータ制御の指示がなされると、ＣＰＵ１１によって制御プログラムが起動され、以下の各処理を実行する。なお、本処理は、マイナーループとして、例えば、１００μｓ毎に実行される。

【0113】

図１３のステップＳ１３１では、ＣＰＵ１１が、現在位置を取得し、当該現在位置に基づいて現在速度を算出する。

【0114】

ステップＳ１３２では、ＣＰＵ１１が、速度制御器処理を実行することで電流指令値Ｉｃを生成する。具体的には、比例／積分制御により、速度指令値から現在速度（速度検出値）を減じて得られた速度偏差に速度制御用比例ゲイン／速度制御用積分ゲインを乗じて積分することにより電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）を生成する。

【0115】

ステップＳ１３３では、ＣＰＵ１１が、ステップＳ１３２で生成した電流指令値Ｉｃが上記メジャーループで選択した電流制限値以下であるか否かを判定する。電流指令値Ｉｃが電流制限値以下であると判定した場合（肯定判定の場合）、ステップＳ１３４に移行し、電流指令値Ｉｃが電流制限値以下ではない、つまり、電流指令値Ｉｃが電流制限値より大きいと判定した場合（否定判定の場合）、ステップＳ１３５に移行する。

【0116】

ステップＳ１３４では、ＣＰＵ１１が、電流指令値Ｉｃを維持する。

【0117】

ステップＳ１３５では、ＣＰＵ１１が、電流指令値Ｉｃ＝電流制限値とする。

【0118】

ステップＳ１３６では、ＣＰＵ１１が、電流指令値Ｉｃに対して、一例として、上述の図７に示すトルクリップル低減用進角量決定テーブルＴ１又は図８に示す最大トルク制御用進角量決定テーブルＴ２を用いて、進角量θを決定する。

【0119】

ステップＳ１３７では、ＣＰＵ１１が、一例として、上述の式（１）及び式（２）により、ｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑのそれぞれを、電流指令値Ｉｃ及び進角量θを用いて生成する。

【0120】

ステップＳ１３８では、ＣＰＵ１１が、ステップＳ１３７で生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｉｑを用いて、モータ２２の電流制御を行い、マイナーループの処理を終了する。

【0121】

以上説明したように、本実施形態によれば、押付け動作ではトルクリップル低減制御を行い、それ以外の動作では最大トルク制御を行うように切り替えている。より具体的には、モータの進角量を、最大トルク制御用の値とトルクリップル低減制御用の値とに切り替えている。これにより、押付け動作に至るまでは最大トルクを達成しつつ、押付け動作時におけるトルクリップルを低減することができる。したがって、押付け動作時におけるトルクリップルの下限値が増大するので最低押付け力の低下を抑制することができる。

【0122】

[第２の実施形態]
上記第１の実施形態では、ＰＰ値を用いて進角量θを設定する形態について説明したが、第２の実施形態では、ＰＰ値及びトルクの平均値を用いて進角量θを設定する形態について説明する。

【0123】

図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）は、第２の実施形態に係るトルクと進角量θとの対応関係の一例を示すグラフである。縦軸はトルクを示し、横軸は進角量を示す。

【0124】

図１４（Ａ）は、押付け１００％時のトルクの場合の例であり、図１４（Ｂ）は、押付け７５％時のトルクの場合の例であり、図１４（Ｃ）は、押付け５０％時のトルクの場合の例である。なお、ここでいう「％」は、定格電流値に対する電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）の比を示している。例えば、「押付け１００％時」とは、定格電流値に対して押付け時の電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）が１００％、つまり、１：１であることを意味する。

【0125】

図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）の例では、押付け時の電流指令値Ｉｃ（トルク電流指令値）を１００％、７５％、５０％の３段階とした場合に、トルクの最大値Ｖ１、平均値Ｖ２、最小値Ｖ３、及びＰＰ値Ｖ４の各々と、進角量θとの対応関係を示している。ここでは、進角量θを、０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５の所定の刻み（例えば、５度刻み）で表している。

【0126】

進角量θが０[度]～ａ２[度]の比較的小さい場合、ＰＰ値Ｖ４が大きく、平均値Ｖ２が小さい。進角量θをａ３[度]、ａ４[度]と大きくすると、ＰＰ値Ｖ４が小さくなり、平均値Ｖ２が大きくなる。進角量θをａ５[度]まで大きくすると、ＰＰ値Ｖ４が大きくなり、平均値Ｖ２が小さくなる。例えば、図１４（Ａ）に示す押付け１００％時のトルクの場合、ＰＰ値Ｖ４が最小となるときの進角量θはａ４[度]となる。一方、進角量θがａ４[度]のときに、トルクの平均値Ｖ２が最大となる。

【0127】

ここで、トルクリップルを低減する場合に、ＰＰ値Ｖ４が比較的小さいときの進角量θを設定すればよい。一方、トルクの平均値Ｖ２が小さいと、移動体２７の移動に必要な推力を得られない場合がある。このため、進角量θは、ＰＰ値Ｖ４が比較的小さく、かつ、トルクの平均値Ｖ２が出来るだけ大きいときの値にすることが望ましい。

【0128】

そこで、本実施形態では、トルクリップルを低減するための進角量θを、電流指令値Ｉｃに対するトルクのＰＰ値Ｖ４が所定値以下であり、かつ、電流指令値Ｉｃに対するトルクの平均値Ｖ２が最大値であるときの値とする。なお、平均値Ｖ２の最大値とは、電流指令値Ｉｃに対するトルクのＰＰ値Ｖ４が所定値以下となる範囲内で最大となる値を意味する。また、ＰＰ値Ｖ４に対する所定値は、上述したように、例えば、ＰＰ値Ｖ４の最小値よりも大きく、ＰＰ値Ｖ４の平均値を超えない範囲で適切な値が設定される。これにより、移動体２７の移動に必要な推力を維持しつつ、トルクリップルを低減することができる。

【0129】

以上説明したように、本実施形態によれば、トルクのＰＰ値、トルクの平均値を考慮することで、移動体の移動に必要な推力を維持しつつ、トルクリップルを低減可能な進角量を設定することができる。

【0130】

また、突極性を有するモータとして、ＰＭ型ステッピングモータなどの永久磁石型のステッピングモータを採用した場合、モータの小型化を図ることが可能となり、アクチュエータ全体の小型化を図ることができる。しかしながら、一般に、モータが小型化するほど、発生トルクが小さくなり、トルクリップルの影響が相対的に大きくなる。押付け動作時にトルクリップルの下限側では推力が低下して、移動体の動作に必要な推力を得られなくなり動作が停止するおそれがある。この場合であっても、本実施形態によれば、押付け動作ではトルクリップルの影響を低減することでトルクリップルの下限側の底上げを可能としつつ、押付け動作以外では、永久磁石型のステッピングモータなど、突極性を有するモータにおけるリラクタンストルクを有効利用する最大トルク制御を行うことで発生トルクを増大させることが可能となる。したがって、モータの小型化、それに伴うアクチュエータの小型化を図っても押付け動作を行うアクチュエータとしての性能の低下を抑制することができる。

【0131】

以上、各実施形態に係るモータ制御装置を例示して説明した。実施形態は、モータ制御装置の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、これらのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な非一時的記憶媒体の形態としてもよい。

【0132】

その他、上記実施形態で説明したモータ制御装置の構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。

【0133】

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【0134】

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。

【符号の説明】

【0135】

１０ モータ制御装置
１１ ＣＰＵ
１１Ａ 第１の生成部
１１Ｂ 第２の生成部
１１Ｃ 第３の生成部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ Ｉ／Ｏ
１５ 記憶部
１６ 接続部
２０ アクチュエータ
２１ エンコーダ
２２ モータ
２３ 出力シャフト
２４ カップリング
２５ すべりねじ軸
２６ すべりねじナット
２７ 移動体
３０ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】