特開 2025-114222 把持装置および制御方法

(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】P2025114222

(43)【公開日】2025-08-05

(54)【発明の名称】把持装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20250729BHJP

   H02P 8/38 20060101ALI20250729BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

H02P8/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024008782

(22)【出願日】2024-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】宇野 寿一

(72)【発明者】

【氏名】中澤 一瑛

【テーマコード（参考）】

3C707

5H580

【Ｆターム（参考）】

3C707ES03

3C707ET08

3C707EU05

3C707EW07

3C707HS27

3C707MS25

3C707NS17

5H580AA03

5H580BB06

5H580CA02

5H580CA12

5H580CA16

5H580CB03

5H580FA14

5H580FA22

5H580FD13

5H580GG04

5H580HH22

5H580HH23

5H580HH39

5H580JJ02

5H580JJ09

(57)【要約】

【課題】把持した対象物の脱落を防止する。
【解決手段】把持装置１は、対象物２００を把持するための把持部７と、把持部７をモータ５の回転力に応じて駆動するとともに、モータ５の通電が停止した状態において把持部７の移動を制限するセルフロック機能を有する駆動機構６と、モータ５を駆動するモータ駆動制御装置２と、を備える。モータ駆動制御装置２は、把持部７の駆動を指示する情報を含む駆動指令信号Ｓｃが入力された場合に、把持部７が対象物２００を把持するようにモータ５を駆動し、モータ５の脱調が検出された場合に、脱調の検出前にモータ５に供給した電流より小さい電流をモータ５に供給して、モータ５のロータ５０を固定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
対象物を把持するための把持部と、
前記モータの回転力に応じて前記把持部を駆動するとともに、前記モータの通電が停止した状態において前記把持部の移動を制限するセルフロック機能を有する駆動機構と、
前記モータを駆動するモータ駆動制御装置と、を備え、
前記モータ駆動制御装置は、駆動制御信号に基づいて前記モータに電流を供給することにより前記モータを駆動する駆動回路と、駆動指令信号に基づいて前記駆動制御信号を生成する制御回路とを有し、
前記制御回路は、
前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、
前記モータの脱調を検出する脱調検出部と、を含み、
前記駆動制御信号生成部は、前記把持部の駆動を指示する情報を含む前記駆動指令信号が入力された場合に、前記把持部が前記対象物を把持するように前記把持部を駆動する前記駆動制御信号を生成し、前記脱調検出部によって前記モータの脱調が検出された場合に、前記モータのロータを固定するように、前記脱調の検出前に前記モータに供給した電流より小さい電流を前記モータに供給する前記駆動制御信号を生成する
把持装置。

【請求項2】

請求項１に記載の把持装置において、
前記モータは、２相のコイルを有するステッピングモータであって、
前記駆動制御信号生成部は、前記２相のコイルをともに励磁する２相励磁方式により前記駆動制御信号を生成することにより、前記ロータを固定する
把持装置。

【請求項3】

請求項２に記載の把持装置において、
前記駆動制御信号生成部は、前記脱調検出部によって前記脱調が検出された場合に、前記２相励磁方式により前記ロータを１ステップ分回転させた後に、前記ロータを固定する
把持装置。

【請求項4】

請求項１に記載の把持装置において、
前記制御回路は、
前記把持部による前記対象物の把持の有無を判定する把持判定部を更に有し、
前記駆動制御信号生成部は、
前記モータに供給する電流を測定する電流測定部と、
前記モータに供給する電流の基準となる電流基準値を第１値に設定し、前記脱調検出部によって前記脱調が検出された場合に前記電流基準値を前記第１値よりも小さい第２値に設定する電流基準値設定部と、
信号出力部と、を含み、
前記信号出力部は、前記電流測定部によって測定された電流が前記電流基準値を超えないように所定の周期のＰＷＭ信号を生成して前記駆動制御信号として出力し、
前記把持判定部は、前記ロータを固定するように前記駆動制御信号が生成されている状態において、１周期の前記ＰＷＭ信号のデューティ比の、当該１周期より前の周期の前記ＰＷＭ信号のデューティ比に対する変化量が閾値より大きい場合に、前記把持部による前記対象物の把持が解除されたと判定する
把持装置。

【請求項5】

請求項４に記載の把持装置において、
前記把持判定部は、
前記ＰＷＭ信号のデューティ比を測定するデューティ比測定部と、
複数の前記周期における前記デューティ比の平均値を算出する平均デューティ比算出部と、
前記デューティ比の平均値と前記デューティ比との差分を算出する差分算出部と、
前記ロータを固定するように前記駆動制御信号が生成されている状態において、前記差分と前記閾値とを比較し、前記差分が前記閾値より大きい場合に、前記把持部による前記対象物の把持が解除されたと判定する判定部と、を含む
把持装置。

【請求項6】

モータと、対象物を把持するための把持部と、前記モータの回転力に応じて前記把持部を駆動するとともに、前記モータの通電が停止した状態において前記把持部が移動することを制限するセルフロック機能を有する駆動機構と、前記モータを駆動するモータ駆動制御装置とを備えた把持装置の制御方法であって、
前記把持部が前記対象物を把持するように前記モータを駆動する第１ステップと、
前記第１ステップによって前記モータを駆動しているときに、前記モータの脱調の有無を判定する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて前記脱調が検出された場合に、前記第１ステップによって前記モータを駆動するときに前記モータに供給する電流より小さい電流を前記モータに供給することにより、前記モータのロータを固定する第３ステップと、を含む
制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、把持装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製造現場等では、機械部品や電子部品等の対象物（ワーク）を把持する電動グリッパ等の把持装置が用いられている。一般に、電動グリッパは、対象物を把持する把持部と、モータと、モータの回転力に応じて把持部を駆動する駆動機構とを備えている。

【0003】

近年、セルフロック機能を有する駆動機構を備えた電動グリッパが増えつつある。セルフロック機能は、モータの通電が停止した状態において把持部の移動を制限する機能である（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１０４１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の電動グリッパでは、セルフロック機能によって対象物を把持する力が時間の経過とともに低下し、対象物が把持部から脱落するおそれがある。

【0006】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、把持した対象物の脱落を防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の代表的な実施の形態に係る把持装置は、モータと、対象物を把持するための把持部と、前記モータの回転力に応じて前記把持部を駆動するとともに、前記モータの通電が停止した状態において前記把持部の移動を制限するセルフロック機能を有する駆動機構と、前記モータを駆動するモータ駆動制御装置と、を備え、前記モータ駆動制御装置は、駆動制御信号に基づいて前記モータに電流を供給することにより前記モータを駆動する駆動回路と、駆動指令信号に基づいて前記駆動制御信号を生成する制御回路とを有し、前記制御回路は、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、前記モータの脱調を検出する脱調検出部と、を含み、前記駆動制御信号生成部は、前記把持部の駆動を指示する情報を含む前記駆動指令信号が入力された場合に、前記把持部が前記対象物を把持するように前記把持部を駆動する前記駆動制御信号を生成し、前記脱調検出部によって前記モータの脱調が検出された場合に、前記モータのロータを固定するように、前記脱調の検出前に前記モータに供給した電流より小さい電流を前記モータに供給する前記駆動制御信号を生成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る把持装置によれば、把持した対象物の脱落を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る把持装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】実施の形態に係る把持装置におけるモータおよびモータ駆動制御装置の構成を模式的に示す図である。

【図3】実施の形態に係る把持装置における制御回路の構成を示すブロック図である。

【図4】モータのロータを固定させたときのモータの周辺の等価回路を示す図である。

【図5】実施の形態に把持装置によって対象物を把持するときのモータ駆動制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】実施の形態に把持装置によって対象物を把持した後のモータ駆動制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0011】

図１は、実施の形態に係る把持装置１の構成を模式的に示す図である。

【0012】

図１において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる三次元座標系（ＸＹＺ直交座標系）が設定され、把持装置１が当該三次元座標系に配置された場合が一例として示されている。なお、図面の紙面に対して垂直な座標軸であるＹ軸について、座標軸の丸の中に黒丸印を示す場合は紙面に対して手前側が正方向であることを示している。図１において、Ｘ軸方向は、後述する把持部７が対象物２００を把持または解放するために移動する方向である。

【0013】

把持装置１は、例えば、機械部品や電子部品等のワークを対象物として把持し、所望の位置に搬送して取り付けるために用いられる装置であり、所謂電動グリッパである。具体的には、把持装置１は、後述する指部９＿１と指部９＿２の間に対象物２００を把持する。

【0014】

図１に示すように、把持装置１は、把持部７、駆動機構６、モータ５、およびモータ駆動制御装置２を備えている。

【0015】

把持部７は、対象物２００を把持するための機構である。把持部７は、モータ５の回転力を動力として動作可能に構成されている。把持部７は、例えば、移動部８＿１，８＿２と指部９＿１，９＿２とを有している。移動部８＿１，８＿２は、後述する駆動機構６に連結され、駆動機構６によってＸ軸方向に相対移動可能に構成されている。すなわち、移動部８＿１と移動部８＿２とは、Ｘ軸方向において互いに逆向きに移動する。

【0016】

指部９＿１，９＿２は、移動部８＿１，８＿２の移動により、対象物２００を把持または解放する。指部９＿１，９＿２は、移動部８＿１，８＿２からＺ軸方向の正側に突出するように配置されている。指部９＿１，９＿２は、例えば、板状に形成されている。
指部９＿１の一端側は、図示されない保持機構（例えばねじ等）によって移動部８＿１に固定され、指部９＿２の一端側は、図示されない保持機構（例えばねじ等）によって移動部８＿２に固定されている。詳細は後述するが、指部９＿１，９＿２は、移動部８＿１，８＿２のＸ方向の移動に伴ってＸ方向に移動することにより、指部９＿１，９＿２のそれぞれの他端側において、対象物２００を把持または解放する。

【0017】

なお、図１において、把持装置１が対象物２００を把持する際の基準となる位置を中心位置Ｐとする。

【0018】

モータ５は、把持部７を駆動するための動力源である。モータ５は、例えば、ステッピングモータである。モータ５は、後述するように、モータ駆動制御装置２から電力が供給されて動作する。本実施の形態では、一例として、モータ５がＡ相およびＢ相のコイルを有する２相ステッピングモータであるとする。なお、モータ５の構成の詳細については後述する。

【0019】

駆動機構６は、モータ５の回転力を把持部７に伝達することにより把持部７を駆動する機構である。駆動機構６は、例えば、歯車、ウォームギヤ、およびカム等の機械部品（不図示）が組み合わさって構成されている。駆動機構６は、モータ５の出力軸と把持部７の移動部８＿１，８＿２との間に接続されている。駆動機構６は、モータ５の回転運動を直線運動に変換する。すなわち、駆動機構６は、モータ５の回転力に応じて、移動部８＿１および移動部８＿２をＸ軸方向に相対移動させる。

【0020】

駆動機構６は、モータ５の通電が停止した状態において把持部７の移動を制限するセルフロック機能を有している。具体的には、駆動機構６は、モータ５の通電が停止した状態において、移動部８＿１，８＿２が把持している対象物２００を解放する方向、すなわち移動部８＿１，８＿２が互いに離れる方向に移動することを制限する。例えば、駆動機構６は、公知のウォームギヤを用いた反転防止機構によりセルフロック機能を実現している。

【0021】

上述したように、駆動機構６は、モータ５から伝達された回転運動を、駆動機構６に連結された把持部７の移動部８＿１，８＿２（指部９＿１，９＿２）をＸ軸方向に移動させる直線運動に変換する。例えば、モータ５が所定の方向に回ったとき、駆動機構６は、移動部８＿１をＸ軸方向の正側に移動し、移動部８＿２をＸ軸方向の負側に移動する。すなわち、移動部８＿１と移動部８＿２とは、中心位置Ｐに向かって互いに近づく方向に移動する。これにより、移動部８＿１と移動部８＿２との間隔が狭くなり、移動部８＿１に固定された指部９＿１と移動部８＿２に固定された指部９＿２との間に対象物２００を挟んで把持することが可能となる。

【0022】

また、例えば、モータ５が所定の方向と反対方向に回ったとき、駆動機構６は、移動部８＿１がＸ軸方向の負側に移動し、移動部８＿２がＸ軸方向の正側に移動する。すなわち、移動部８＿１と移動部８＿２とは、中心位置Ｐから互いに遠ざかる方向に移動する。これにより、移動部８＿１と移動部８＿２との間隔が広くなるので、移動部８＿１に固定された指部９＿１と移動部８＿２に固定された指部９＿２との間で把持されていた対象物２００を解放することが可能となる。

【0023】

なお、把持部７による対象物２００の把持は、指部９＿１と指部９＿２との間に対象物２００を挟む方法に限定されない。例えば、対象物２００が環状である場合には、環状の対象物２００の内周側に指部９＿１，９＿２を夫々挿入し、対象物２００の内周側から外周側に向かって指部９＿１，９＿２を互いに遠ざける方向に移動させることによって、対象物２００を把持してもよい。

【0024】

モータ駆動制御装置２は、モータ５を駆動する装置である。以下、モータ５およびモータ駆動制御装置２の構成について、図を用いて説明する。

【0025】

図２は、実施の形態に係る把持装置１におけるモータ５およびモータ駆動制御装置２の構成を模式的に示す図である。

【0026】

上述したように、モータ５は、２相ステッピングモータである。図２に示されるように、モータ５は、例えば、ロータ５０と、Ａ相のコイル５１ａと、Ｂ相のコイル５１ｂと、２相のステータ（図示せず）とを有している。

【0027】

コイル５１ａ，５１ｂは、それぞれ、ステータ（不図示）を励磁する素子である。コイル５１ａは、正極の端子ＡＰと負極の端子ＡＮを有する。コイル５１ｂは、正極の端子ＢＰと負極の端子ＢＮとを有する。コイル５１ａの端子ＡＰおよび端子ＡＮと、コイル５１ｂの端子ＢＰおよび端子ＢＮとは、駆動回路４を構成するインバータ回路４０ａ，４０ｂにそれぞれ接続されている。

【0028】

コイル５１ａ，５１ｂは、インバータ回路４０ａ，４０ｂによって駆動される。これにより、コイル５１ａ，５１ｂには、互いに位相が異なる電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。例えば、コイル５１ａ，５１ｂには、互いに位相が９０度ずれた電流Ｉａ，Ｉｂが流れる。

【0029】

なお、以下の説明において、コイル５１ａとコイル５１ｂとを区別しない場合には、単に、「コイル５１」と表記する。

【0030】

ロータ５０は、円周方向に沿って、Ｓ極５０ｓとＮ極５０ｎとが交互に反転するように、単極または多極着磁された永久磁石を備えている。なお、図２では、一例として、ロータ５０が２極である場合が示されている。

【0031】

ステータ（不図示）は、ロータ５０の周囲に、ロータ５０の外周部に近接して配置されている。ロータ５０は、コイル５１ａ，５１ｂのそれぞれに流れる電流Ｉａ，Ｉｂの位相が周期的に切り替えられることにより、回転する。ロータ５０には、出力軸（不図示）が接続されており、ロータ５０の回転力により、出力軸が駆動される。出力軸には駆動機構６が連結されている。

【0032】

図２に示すように、モータ駆動制御装置２は、例えば，上位装置１００との間で通信を行う。モータ駆動制御装置２は、上位装置１００から受信した駆動指令信号Ｓｃに基づいて、モータ５の各相のコイル５１ａ，５１ｂの通電状態を制御することにより、モータ５の回転および停止を制御して、把持装置１全体の動作を制御する。モータ駆動制御装置２がモータ５を駆動することにより、上述したように、モータ５の出力軸に接続された駆動機構６を介してモータ５の回転力が把持部７に伝達される。これにより、把持部７による対象物２００の把持と解放が制御される。

【0033】

図２に示すように、モータ駆動制御装置２は、例えば、制御回路３と駆動回路４とを含む。

【0034】

制御回路３は、上位装置１００から送信された駆動指令信号Ｓｃに基づいて、モータ５のＡ相のコイル５１ａを励磁するための駆動制御信号Ｓｄａと、モータ５のＢ相のコイル５１ｂを励磁するための駆動制御信号Ｓｄｂとをそれぞれ生成して駆動回路４に供給することにより、モータ５を目標回転位置まで回転させる。以下の説明において、駆動制御信号Ｓｄａと駆動制御信号Ｓｄｂとを区別しない場合には、駆動制御信号Ｓｄａおよび駆動制御信号Ｓｄｂを「駆動制御信号Ｓｄ」と表記する。なお、制御回路３の詳細については後述する。

【0035】

駆動回路４は、駆動制御信号Ｓｄに基づいてモータ５に電流を供給することによりモータ５を駆動する回路である。駆動回路４は、例えば、インバータ回路４０ａ，４０ｂ、電流検出回路４１ａ，４１ｂ、および電圧検出回路４２を含む。

【0036】

インバータ回路４０ａ，４０ｂは、駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂに基づいて、モータ５に駆動電力を供給する。インバータ回路４０ａ，４０ｂは、例えば、駆動対象のコイル５１ａ，５１ｂ毎に対応して設けられている。例えば、図２に示すように、Ａ相のコイル５１ａを駆動するためのインバータ回路４０ａとＢ相のコイル５１ｂを駆動するためのインバータ回路４０ｂとが設けられている。インバータ回路４０ａ，４０ｂは、例えば、Ｈブリッジ回路によって構成されている。

【0037】

図２に示すように、インバータ回路４０ａは、Ａ相のコイル５１ａの正極の端子ＡＰとコイル５１ａの負極の端子ＡＮとに接続されている。インバータ回路４０ｂは、Ｂ相のコイル５１ｂの正極の端子ＢＰとコイル５１ｂの負極の端子ＢＮとに接続されている。

【0038】

インバータ回路４０ａは、制御回路３から出力された駆動制御信号Ｓｄａに基づいて、端子ＡＰと端子ＡＮとの間に電圧Ｖａを印加することにより、コイル５１ａに電流Ｉａを流す。インバータ回路４０ｂは、制御回路３から出力された駆動制御信号Ｓｄｂに基づいて、端子ＢＰと端子ＢＮとの間に電圧Ｖｂを印加することにより、コイル５１ｂに電流Ｉｂを流す。

【0039】

例えば、図２に示すように、Ａ相のコイル５１ａの端子ＡＰから端子ＡＮに電流＋Ｉａを流す“Ａ相（＋）励磁期間”には、インバータ回路４０ａが、例えば、コイル５１ａの端子ＡＮに対して端子ＡＰに“＋Ｖａ”の電圧を印加する。一方、Ａ相のコイル５１ａの端子ＡＮから端子ＡＰに電流－Ｉａを流す“Ａ相（－）励磁期間”には、インバータ回路４０ａが、コイル５１ａの端子ＡＮに対して端子ＡＰに“－Ｖａ”の電圧を印加する。Ｂ相のコイル５１ｂの端子ＢＰから端子ＢＮに電流＋Ｉｂを流す“Ｂ相（＋）励磁期間”には、インバータ回路４０ｂが、例えば、コイル５１ｂの端子ＢＮに対して端子ＢＰに“＋Ｖｂ”の電圧を印加する。Ｂ相のコイル５１ｂの端子ＢＮから端子ＢＰに電流－Ｉｂを流す“Ｂ相（－）励磁期間”には、インバータ回路４０ｂが、コイル５１ｂの端子ＢＮに対して端子ＢＰに“－Ｖｂ”の電圧を印加する。

【0040】

電流検出回路４１ａ，４１ｂは、コイル５１ａ，５１ｂに流れる電流Ｉａ，Ｉｂを検出する回路である。電流検出回路４１ａ，４１ｂは、例えば、シャント抵抗を含む。シャント抵抗は、例えば、コイル５１ａ，５１ｂ毎に設けられ、インバータ回路４０ａ，４０ｂのグラウンド電位側または電源電圧側にインバータ回路４０ａ，４０ｂと直列に接続される。Ａ相側の電流検出回路４１ａは、シャント抵抗の両端の電圧をＡ相のコイル電流Ｉａの測定値を表す電流検出信号Ｓｉａとして出力する。Ｂ相側の電流検出回路４１ｂは、シャント抵抗の両端の電圧をＢ相のコイル電流Ｉｂの測定値を表す電流検出信号Ｓｉｂとして出力する。

【0041】

電圧検出回路４２は、モータ５のコイル５１ａ，５１ｂの電圧を検出する回路である。例えば、電圧検出回路４２は、Ａ相のコイル５１ａにおける正極の端子ＡＰおよび負極の端子ＡＮの電圧をそれぞれ検出し、制御回路３に入力可能な大きさの電圧Ｖａｐ，Ｖａｎにそれぞれ変換して出力する。同様に、電圧検出回路４２は、Ｂ相のコイル５１ｂにおける正極の端子ＢＰおよび負極の端子ＢＮの電圧をそれぞれ検出し、制御回路３に入力可能な大きさの電圧Ｖｂｐ，Ｖｂｎにそれぞれ変換して出力する。電圧検出回路４２は、例えば、抵抗分圧回路等の公知の回路を含んで構成されている。なお、電圧検出回路４２から出力される電圧Ｖａｐ，Ｖａｎ，Ｖｂｐ，Ｖｂｎを総称して電圧Ｖｂｅｆと表記する場合がある。

【0042】

なお、電圧検出回路４２は、アナログ／デジタル変換回路を有していてもよい。例えば、電圧検出回路４２は、検出した電圧Ｖａｐ，Ｖａｎ，Ｖｂｐ，Ｖｂｎをデジタル信号にそれぞれ変換して出力してもよい。

【0043】

制御回路３は、上位装置１００からの駆動指令信号Ｓｃに基づいて、モータ５の駆動を制御するため駆動制御信号Ｓｄを生成する回路である。ここで、駆動指令信号Ｓｃは、モータ５の目標とする状態を指示する情報を含む。例えば、駆動指令信号Ｓｃは、モータ５の回転速度を指定する情報、およびモータ５の目標となる回転角度（目標回転位置）を指定する情報等を含む。目標回転位置を指定する情報は、例えば、目標回転位置までの移動量（目標移動量）に相当するモータ５の駆動ステップ数（パルス数）を指定する情報であってもよい。

【0044】

制御回路３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の各種メモリ、タイマ、カウンタ、Ａ／Ｄ変換回路、入出力Ｉ／Ｆ回路、およびクロック生成回路等の構成要素（ハードウェア要素）を有し、各構成要素がバスや専用線を介して互いに接続されたプログラム処理装置（例えば、マイクロコントローラ：ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））である。制御回路３は、メモリとして、例えば、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置を有している。例えば、上記不揮発の記憶装置に対して、後述する、電流基準値Ｉｔｈとして設定可能な第１値Ｉ１および第２値Ｉ２、脱調判定閾値Ｖｔｈ、および把持判定閾値ｄＤｔｈ等が書き換え可能になっている。

【0045】

なお、本実施の形態において、制御回路３は、例えば、ＩＣ（集積回路）としてパッケージ化されているが、これに限られるものではない。なお、制御回路３と駆動回路４とが一つにパッケージ化されていてもよい。

【0046】

制御回路３は、モータ５のコイル５１ａ，５１ｂの通電を切り替えることにより、把持部７による対象物２００を把持する動作と対象物２００を解放する動作を制御する機能を有している。また、制御回路３は、対象物２００を把持した状態において、モータ５のロータ５０を固定するようにモータ５を制御することにより、駆動機構６のセルフロック機能を補助する機能を有している。更に、制御回路３は、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比の変化を監視することにより、把持部７による対象物２００の把持の有無を判定する機能を有している。以下、これらの機能を実現するための制御回路３の具体的な構成例について、図３を用いて説明する。

【0047】

図３は、実施の形態に係る把持装置１における制御回路３の構成を示すブロック図である。

【0048】

制御回路３は、上述した各機能を実現するための機能ブロックとして、駆動制御信号生成部１２、脱調検出部１７、把持判定部１８、および記憶部２３を有している。これらの機能ブロックは、例えば、上述したＭＣＵ内のプロセッサが、メモリに記憶されているプログラムに従って各種演算を実行するとともに、タイマおよびカウンタ、Ａ／Ｄ変換回路および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路を制御することによって、実現される。なお、これらの機能ブロックの一部または全部が専用のハードウェア回路によって実現されていてもよい。また、制御回路３は、上記機能に加えて、他の機能を実現するための機能ブロックを有していてもよい。

【0049】

記憶部２３は、制御回路３による把持装置１の統括的な制御に必要なデータ等を記憶するための機能部である。例えば、記憶部２３には、モータ５のコイル５１の通電切替の基準となる電流基準値Ｉｔｈに関する情報である第１値Ｉ１および第２値Ｉ２と、モータ５の脱調の発生を検出するための基準となる脱調判定閾値Ｖｔｈの情報と、把持部７による対象物２００の把持の有無を判定するための基準となる把持判定閾値ｄＤｔｈの情報等が記憶されている。なお、これらの情報の詳細については、後述する。

【0050】

脱調検出部１７は、モータ５の脱調を検出する機能部である。
具体的には、脱調検出部１７は、記憶部２３に記憶されている脱調判定閾値Ｖｔｈとモータ５のコイル５１ａ，５１ｂにおいて発生した逆起起電圧とに基づいて、モータ５の脱調が発生したか否かを判定する。脱調検出部１７は、モータ５の脱調を検出した場合に、脱調検出信号Ｓｚを出力する。

【0051】

ここで、脱調検出部１７による脱調判定に用いるモータ５のコイル５１ａ，５１ｂの逆起電圧の測定方法について説明する。

【0052】

一般に、ステッピングモータが回転しているとき、非励磁相のコイルには逆起電圧が発生する。例えば、１相励磁方式によってステッピングモータを駆動する場合、Ａ相のコイル５１ａが励磁されているＡ相励期間では、非励磁相であるＢ相のコイル５１ｂに逆起電圧が発生する。一方、Ｂ相のコイル５１ｂが励磁されているＢ相励磁期間では、非励磁相であるＡ相のコイル５１ａに逆起電圧が発生する。

【0053】

そこで、脱調検出部１７は、Ａ相のコイル５１ａが非励磁である期間において、電圧検出回路４２によって検出された電圧Ｖａｐ，Ｖａｎに基づいて、端子ＡＰと端子ＡＮの間の電圧をコイル５１ａの逆起電圧Ｖａｐｎとして監視する。同様に、脱調検出部１７は、Ｂ相のコイル５１ｂが非励磁である期間において、電圧検出回路４２によって検出された電圧Ｖｂｐ，Ｖｂｎに基づいて、端子ＢＰと端子ＢＮの間の電圧をコイル５１ｂの逆起電圧Ｖｂｐｎとして監視する。

【0054】

一般に、ステッピングモータにおいて、脱調が発生した場合に非励磁のコイルに発生する逆起電圧は、ステッピングモータが正常に動作している場合に非励磁のコイルに発生する逆起電圧に比べて小さくなる。そこで、脱調検出部１７は、逆起電圧Ｖａｐｎ，Ｖｂｐｎと記憶部２３に記憶されている脱調判定閾値Ｖｔｈとを比較する。脱調検出部１７は、逆起電圧Ｖａｐｎ，Ｖｂｐｎが脱調判定閾値Ｖｔｈより小さい場合に、モータ５の脱調が発生していると判定して脱調検出信号Ｓｚを出力し、逆起電圧Ｖａｐｎ，Ｖｂｐｎが脱調判定閾値Ｖｔｈ以上である場合に、モータ５の脱調が発生していないと判定する。

【0055】

なお、脱調検出部１７による脱調の判定方法は上述の例に限定されず、その他の公知の手法を採用することもできる。例えば、モータ５の駆動中にモータ５の回転速度を監視し、回転速度が所定の閾値より低くなった場合に、脱調が発生したと判定してもよい。

【0056】

駆動制御信号生成部１２は、駆動制御信号Ｓｄ（Ｓｄａ，Ｓｄｂ）を生成する機能部である。駆動制御信号生成部１２は、駆動指令信号Ｓｃに基づいて、モータ５のロータ５０を目標回転位置（目標移動量）まで移動させるために、所定の励磁方式に基づく所定のタイミングでＡ相のコイル５１ａおよびＢ相のコイル５１ｂの励磁と非励磁とを切り替えるように、駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する。ここで、所定の励磁方式とは、例えば、１相励磁方式、１－２相励磁方式、２相励磁方式、およびマイクロステップ方式のうち何れか一つである。

【0057】

駆動制御信号生成部１２は、把持部７の駆動を指示する駆動指令信号Ｓｃが入力された場合に、把持部７が対象物２００を把持するように把持部７を駆動する駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する。

【0058】

また、駆動制御信号生成部１２は、脱調検出部１７によってモータ５の脱調が検出された場合に、モータ５のロータ５０を固定するように、脱調の検出前にモータ５に供給した電流より小さい電流をモータ５に供給する駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する。具体的には、駆動制御信号生成部１２は、脱調検出部１７によって脱調が検出された場合に、例えば、２相のコイル５１ａ，５１ｂをともに励磁する２相励磁方式により駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成して、モータ５のロータ５０を固定する。例えば、駆動制御信号生成部１２は、脱調検出部１７によって脱調が検出された場合に、２相励磁方式によりロータ５０を１ステップ分回転させた後に、ロータ５０を固定する。ここで、１ステップは、モータ５の駆動のための制御単位である。

【0059】

ここで、駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂは、例えば、ＰＷＭ信号である。本実施の形態において、ＰＷＭ信号の１周期、すなわち、一つのＰＷＭ信号が生成される周期を「ＰＷＭ周期」とも称する。

【0060】

駆動制御信号生成部１２は、例えば、駆動指令取得部１３、電流基準値設定部１４、電流測定部１５、および信号出力部１６を有している。

【0061】

駆動指令取得部１３は、上位装置１００から送信された駆動指令信号Ｓｃに含まれる情報を取得して解析し、信号出力部１６に対して指示を与える機能部である。例えば、対象物２００の把持を指示する情報を含む駆動指令信号Ｓｃが制御回路３に入力された場合に、駆動指令取得部１３は、モータ５を所定の方向に回転させるように駆動制御信号Ｓｄを生成することを電流基準値設定部１４および信号出力部１６に指示する。また、例えば、対象物２００の解放を指示する情報を含む駆動指令信号Ｓｃが制御回路３に入力された場合に、駆動指令取得部１３は、モータ５を所定の方向と反対の方向に回転させるように駆動制御信号Ｓｄを生成することを電流基準値設定部１４および信号出力部１６に指示する。

【0062】

更に、脱調検出部１７によって脱調が判定された場合に、駆動指令取得部１３は、モータ５のロータ５０を固定することを指示することを、電流基準値設定部１４および信号出力部１６に指示する。例えば、対象物２００の把持を指示する情報を含む駆動指令信号Ｓｃが制御回路３に入力され、モータ５を所定の方向に回転させるように駆動制御信号Ｓｄを生成することを指示した後に、脱調検出信号Ｓｚが出力された場合に、駆動指令取得部１３は、後述する電流基準値Ｉｔｈを第２値Ｉ２に変更することを電流基準値設定部１４に指示するとともに、ロータ５０を固定することを信号出力部１６に指示する。

【0063】

電流測定部１５は、電流検出回路４１ａ，４１ｂから出力された電流検出信号Ｓｉａ，Ｓｉｂに基づいて、各相のコイル電流Ｉａ，Ｉｂの測定値を算出して出力する機能部である。例えば、電流検出信号Ｓｉａ，Ｓｉｂがアナログ信号である場合、電流測定部１５は、電流検出信号Ｓｉａの電圧をデジタル値に変換し、Ａ相のコイル電流Ｉａの測定値として出力する。また、電流測定部１５は、電流検出信号Ｓｉｂの電圧をデジタル値に変換し、Ｂ相のコイル電流Ｉｂの測定値として出力する。電流測定部１５は、例えば、ＰＷＭ周期毎に、Ａ相のコイル電流Ｉａの測定値とＢ相のコイル電流Ｉｂの測定値とをそれぞれ出力する。

【0064】

なお、電流検出回路４１ａ，４１ｂから出力される電流検出信号Ｓｉａ，Ｓｉｂがデジタル値である場合には、電流測定部１５は、電流検出信号Ｓｉａ，Ｓｉｂとしてのデジタル値をコイル電流Ｉａ，Ｉｂの測定値として出力すればよい。

【0065】

電流基準値設定部１４は、モータ５に供給する電流（各相のコイル電流Ｉａ，Ｉｂ）の基準となる電流基準値Ｉｔｈを設定する機能部である。
例えば、モータ５を所定の方向またはその反対の方向に回転させるように駆動制御信号Ｓｄを生成することを駆動指令取得部１３から指示された場合に、電流基準値設定部１４は、電流基準値Ｉｔｈを第１値Ｉ１に設定する（Ｉｔｈ＝Ｉ１）。第１値Ｉ１の情報は、例えば、記憶部２３に記憶されている。

【0066】

なお、電流基準値設定部１４は、把持装置１（制御回路３）の起動時に、第１値Ｉ１を電流基準値Ｉｔｈの初期値として設定してもよい。

【0067】

また、電流基準値設定部１４は、脱調検出部１７によってモータ５の脱調が検出された場合に、電流基準値Ｉｔｈを第１値Ｉ１よりも小さい第２値Ｉ２に設定する（Ｉｔｈ＝Ｉ２）。第２値Ｉ２は、例えば、第１値Ｉ１と同様に記憶部２３に記憶されている。ここで、第２値Ｉ２は、例えば、第１値Ｉ１の１０分の１以下に設定することが好ましい。例えば、第１値Ｉ１が５００ｍＡである場合、第２値Ｉ２は３０ｍＡに設定してもよい。

【0068】

信号出力部１６は、駆動指令取得部１３からの指示に応じて、所定の周期のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。具体的には、モータ５を所定の方向またはその反対の方向に回転させることを駆動指令取得部１３から指示された場合には、所定の励磁方式に基づいて周期的に励磁相が切り替わる（コイル５１ａ，５１ｂが転流する）ように、駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する。また、モータ５のロータ５０を固定することを駆動指令取得部１３から指示された場合には、２相励磁方式により、ロータ５０が回転しないように、２相のコイル５１ａ，５１ｂをともに励磁する駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する。

【0069】

具体的には、信号出力部１６は、以下に示す方法により、駆動制御信号Ｓｄを生成する。
信号出力部１６は、ＰＷＭ周期毎に、電流測定部１５によって取得したコイル電流Ｉａ，Ｉｂの測定値と、電流基準値設定部１４によって設定された電流基準値Ｉｔｈとを比較する。例えば、Ａ相励磁期間において、信号出力部１６は、１つのＰＷＭ周期が開始されたタイミングで、コイル電流Ｉａの測定値と電流基準値Ｉｔｈとの比較処理を開始する。コイル電流Ｉａの測定値が電流基準値Ｉｔｈより低い場合に、信号出力部１６は、駆動制御信号Ｓｄａを第１論理レベル（例えば、ハイレベル）にし、コイル電流Ｉａの測定値が電流基準値Ｉｔｈ以上となった場合に、信号出力部１６は、駆動制御信号Ｓｄａを第１論理レベルの反対の第２論理レベル（例えば、ローレベル）にする。その後、信号出力部１６は、そのＰＷＭ周期が終了するまで、コイル電流Ｉａの測定値と電流基準値Ｉｔｈの大小関係に関わらず、駆動制御信号Ｓｄａを第２論理レベルに維持する。そして、一つのＰＷＭ周期が終了し、次のＰＷＭ周期が開始されたとき、信号出力部１６は、再びコイル電流Ｉａの測定値と電流基準値Ｉｔｈの比較処理を開始して次の周期の駆動制御信号Ｓｄａ（ＰＷＭ信号）を生成する。

【0070】

Ｂ相励磁期間においても同様に、信号出力部１６は、ＰＷＭ周期毎にコイル電流Ｉｂの測定値と電流基準値Ｉｔｈとの比較処理を行うことにより、駆動制御信号ＳｄｂとしてのＰＷＭ信号を生成する。

【0071】

このように、信号出力部１６は、各相のコイル電流Ｉａ，Ｉｂと電流基準値Ｉｔｈとの比較処理を各相のＰＷＭ周期毎に繰り返し行うことにより、駆動制御信号Ｓｄａ，ＳｄｂとしてＰＷＭ信号をそれぞれ生成する。インバータ回路４０ａは、例えば、入力された駆動制御信号Ｓｄａが第１論理レベル（例えばハイレベル）であるときに駆動対象のコイル５１ａを励磁し、駆動制御信号Ｓｄａが第２論理レベル（例えばローレベル）であるときに駆動対象のコイル５１ａを励磁せずに回生させる。同様に、インバータ回路４０ｂは、例えば、入力された駆動制御信号Ｓｄｂが第１論理レベル（例えばハイレベル）であるときに駆動対象のコイル５１ｂを励磁し、駆動制御信号Ｓｄｂが第２論理レベル（例えばローレベル）であるときに駆動対象のコイル５１ｂを励磁せずに回生させる。
これにより、モータ５のコイル電流Ｉａ，Ｉｂが電流基準値Ｉｔｈを超えないように制限しながら、モータ５を駆動することができる。

【0072】

把持判定部１８は、把持部７による対象物２００の把持の有無を判定する機能部である。把持判定部１８は、駆動制御信号Ｓｄａ，ＳｄｂとしてのＰＷＭ信号のデューティ比の変化量に基づいて、把持部７による対象物２００の把持の有無を判定する。

【0073】

以下、把持判定部１８による、対象物２００の把持の有無の判定方法について説明する。

【0074】

図４は、モータ５のロータ５０を固定させたときのモータ５の周辺の等価回路を示す図である。

【0075】

図４には、一例として、Ａ相のコイルＬａの周辺の等価回路が示されている。図４において、ＬａはＡ相のコイル５１ａのインダクタンスを表し、Ｒａはコイル５１ａの抵抗成分を表し、ＶａはコイルＬａ間の電圧を表し、ＥはコイルＬａにおいて発生する逆起電圧を表している。

【0076】

上述したように、対象物２００を把持した後、駆動制御信号生成部１２は、２相励磁方式によりＡ相のコイル５１ａおよびＢ相のコイル５１ｂを励磁してロータ５０を固定（ロック）するとともに、コイル電流Ｉａ，Ｉｂが電流基準値Ｉｔｈ（＝Ｉ２）を超えないように（一定になるように）、駆動制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する。ロータ５０が固定されている期間では、Ａ相のコイル５１ａにおいてコイル電流Ｉａが変化しないため、逆起電圧が発生しない（Ｅ＝０）。したがって、以下の式（１）が成立する。

【0077】

【数1】

【0078】

上述したように、ロータ５０が固定されている期間では、モータ５が２相励磁されている。そのため、把持している対象物２００が脱落した場合には、ロータ５０の位置が変化し、コイル５１ａ，５１ｂに逆起電圧が発生する。一方で、この期間において、コイル電流Ｉａは、電流基準値Ｉｔｈ（＝Ｉ２）を超えないように（一定になるように）制御されている。そのため、把持している対象物２００が脱落した場合であってもコイル電流Ｉａが一定に保たれることにより、以下の式（２）が成立する。

【0079】

【数2】

【0080】

ここで、駆動制御信号Ｓｄａのデューティ比をＤｘとし、インバータ回路４０ａ，４０ｂに供給される電源電圧をＶｓｏｕｒｃｅとしたとき、コイル５１ａ間の電圧Ｖａは、下記式（３）で表される。

【0081】

【数3】

【0082】

上記式（２）および式（３）により、駆動制御信号Ｓｄａのデューティ比Ｄｘは下記式（４）によって表される。

【0083】

【数4】

【0084】

上述したように、対象物２００が把持されているときは逆起電圧Ｅ＝０であり、把持している対象物２００が脱落したときは逆起電圧Ｅ≠０となる。したがって、式（４）より、対象物２００の脱落の前後において逆起電圧Ｅが変化することにより、駆動制御信号Ｓｄａのデューティ比Ｄｘが変化することが理解される。

【0085】

そこで、把持判定部１８は、ロータ５０を固定するように駆動制御信号Ｓｄａ，ＳｄｂとしてのＰＷＭ信号が生成されている状態において、１周期のＰＷＭ信号のデューティ比の当該１周期より前の周期のＰＷＭ信号のデューティ比に対する変化量が閾値より大きい場合に、把持部７による対象物２００の把持が解除されたと判定する。

【0086】

より具体的には、把持判定部１８は、デューティ比測定部１９、平均デューティ比算出部２０、差分算出部２１、および判定部２２を含む。

【0087】

デューティ比測定部１９は、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｘを測定する。デューティ比測定部１９は、例えば、ＰＷＭ周期（１周期）毎に、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘを測定し、記憶部２３に記憶する。なお、２相励磁によってモータ５を駆動している場合には、Ａ相の駆動制御信号ＳｄａとＢ相の駆動制御信号Ｓｄｂの少なくとも一方のデューティ比を測定すればよい。また、記憶部２３には、後述する平均デューティ比の算出に必要な複数の周期分のデューティ比の測定値が記憶される。

【0088】

平均デューティ比算出部２０は、デューティ比測定部１９によるデューティ比の測定結果に基づいて、複数のＰＷＭ周期におけるデューティ比の平均値Ｄａｖを算出する。例えば、平均デューティ比算出部２０は、１つのＰＷＭ周期が開始されるとき、そのＰＷＭ周期より前の複数のＰＷＭ周期（例えば１０周期）の駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の平均値（平均デューティ比）Ｄａｖを算出し、記憶部２３に記憶する。なお、平均デューティ比Ｄａｖの算出方法としては、平均値を算出するための公知の計算方法を採用することができる。

【0089】

差分算出部２１は、駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の平均デューティ比Ｄａｖと駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘとの差分ｄＤを算出する。例えば、差分算出部２１は、平均デューティ比Ｄａｖからデューティ比Ｄｘを除算して得られた値の絶対値（＝｜Ｄａｖ－Ｄｘ｜）を差分ｄＤとして記憶部２３に記憶する。

【0090】

判定部２２は、ロータ５０を固定するように駆動制御信号Ｓｄが生成されている状態において、差分ｄＤと把持判定閾値ｄＤｔｈとを比較する。把持判定閾値ｄＤｔｈは、把持部７による対象物２００の把持の有無を判定するための閾値であり、記憶部２３に記憶されている。

【0091】

例えば、判定部２２は、差分ｄＤが把持判定閾値ｄＤｔｈより大きい場合に、把持部７による対象物２００を把持が解除されたと判定する。判定部２２は、差分ｄＤが把持判定閾値ｄＤｔｈ以下である場合に、把持部７によって対象物２００が把持されていると判定する。なお、判定部２２は、対象物２００の把持の有無を示す判定信号Ｓｏを上位装置１００に送信してもよい。

【0092】

次に、把持装置１による対象物２００を把持するときの処理の流れについて説明する。

【0093】

図５は、実施の形態に把持装置１によって対象物２００を把持するときのモータ駆動制御装置２による処理の流れを示すフローチャートである。

【0094】

把持装置１の起動後、モータ駆動制御装置２において、駆動制御信号生成部１２の電流基準値設定部１４が電流基準値Ｉｔｈを第１値Ｉ１に設定する（Ｉｔｈ＝Ｉ１）。その後、例えば、対象物２００を把持することを指示する情報を含む駆動指令信号Ｓｃがモータ駆動制御装置２に入力された場合、モータ駆動制御装置２は、対象物２００を把持するためのモータ５の駆動を開始する。

【0095】

先ず、モータ駆動制御装置２は、モータ５（ロータ５０）を所定の方向に回転させるようにモータ５を駆動する（ステップＳ１）。具体的には、駆動制御信号生成部１２が、所定の励磁方式に基づくタイミングでＡ相のコイル５１ａとＢ相のコイル５１ｂの励磁と非励磁を切り替えるように駆動制御信号Ｓｄを生成することにより、把持部７の指部９＿１，９＿２が中心位置Ｐに向かって移動する。

【0096】

モータ駆動制御装置２は、モータ５の駆動の開始とともに、モータ５の脱調の判定処理を開始する（ステップＳ２）。具体的には、脱調検出部１７が脱調の有無を判定する処理を開始する。

【0097】

脱調検出部１７が、上述した手法により、モータ５において脱調が発生したか否かを判定する（ステップＳ３）。脱調の発生が検出されていない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、モータ駆動制御装置２は、引き続き、モータ５を所定の方向に回転させる（ステップＳ１）。

【0098】

一方、脱調の発生が検出された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、モータ駆動制御装置２は、把持部７によって対象物２００が把持されたと判定する（ステップＳ４）。次に、モータ駆動制御装置２は、把持部７によって対象物２００を把持した状態を維持するために、駆動機構６のセルフロック機能を補助するためのモータ駆動制御を開始する。

【0099】

具体的には、先ず、駆動制御信号生成部１２が、モータ５のロータ５０を１ステップ分回転させるように、２相励磁方式により駆動制御制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する（ステップＳ５）。これにより、モータ５の最大トルクが発揮されるので、把持部７が対象物２００を確実に把持することができる。次に、駆動制御信号生成部１２が、電流基準値設定部１４によって電流基準値Ｉｔｈを第２値Ｉ２に変更する（ステップＳ６）。そして、駆動制御信号生成部１２が、ロータ５０を固定するように、Ａ相のコイル５１ａおよびＢ相のコイル５１ｂをともに励磁する駆動制御制御信号Ｓｄａ，Ｓｄｂを生成する（ステップＳ７）。これにより、駆動機構６によるセルフロック機能に加えてモータ５のロータ５０が固定されるので（ロータロック機能）、把持部７によって対象物２００を把持した状態をより安定させることが可能となる。

【0100】

次に、対象物２００を把持した後の把持装置１の処理の流れについて説明する。

【0101】

図６は、実施の形態に把持装置１によって対象物２００を把持した後のモータ駆動制御装置２による処理の流れを示すフローチャートである。

【0102】

把持装置１において、駆動機構６によるセルフロック機能およびモータ５のロータロック機能によって対象物２００を把持した状態において、モータ駆動制御装置２は、把持部７による対象物２００の把持の有無を判定する把持判定処理を実行する。

【0103】

具体的には、先ず、把持判定部１８の平均デューティ比算出部２０が、上述した手法により、現在のＰＷＭ周期より前の複数のＰＭＷ周期における駆動制御信号Ｓｄのデューティ比の平均値（平均デューティ比）Ｄａｖを算出する（ステップＳ１１）。

【0104】

次に、把持判定部１８のデューティ比測定部１９が、その時点での駆動制御信号Ｓｄのデューティ比Ｄｘを測定する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１１およびステップＳ１２においてデューティ比の測定対象の駆動制御信号は、励磁されているコイル５１に対応する駆動制御信号Ｓｄであればよい。すなわち、本実施の形態では、Ａ相のコイル５１ａとＢ相のコイル５１ｂがともに励磁されているため、Ａ相の駆動制御信号ＳｄａとＢ相の駆動制御信号Ｓｄｂの少なくとも一方のデューティ比を測定し、その平均値を算出すればよい。

【0105】

次に、把持判定部１８の差分算出部２１が、上述した手法により、ステップＳ１２において測定したデューティ比ＤｘとステップＳ１１において算出した平均デューティ比Ｄａｖとの差分ΔｄＤを算出する（ステップＳ１３）。

【0106】

次に、把持判定部１８の判定部２２が、ステップＳ１３において算出した差分ΔｄＤと把持判定閾値ｄＤｔｈとを比較する（ステップＳ１４）。差分ΔｄＤが把持判定閾値ｄＤｔｈ以下の場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、判定部２２は、把持部７によって対象物２００を把持した状態であると判定する（ステップＳ１６）。その後、モータ駆動制御装置２は、ステップＳ１に戻り、上述した把持判定処理を再び実行する。

【0107】

一方、差分ΔｄＤが把持判定閾値ｄＤｔｈより大きい場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、判定部２２は、把持部７から対象物２００が脱落した状態（解放状態）であると判定する（ステップＳ１５）。その後、モータ駆動制御装置２は、例えば、把持した対象物２００が脱落したこと示す判定信号Ｓｏを上位装置１００に送信する。

【0108】

以上、実施の形態に係る把持装置１は、上述したように、対象物２００を把持するための把持部７と、把持部７をモータ５の回転力に応じて駆動するとともに、モータ５の通電が停止した状態において把持部７の移動を制限するセルフロック機能を有する駆動機構６と、モータ５を駆動するモータ駆動制御装置２と、を備えている。モータ駆動制御装置２は、上述したように、把持部７の駆動を指示する駆動指令信号Ｓｃが入力された場合に、把持部７が対象物２００を把持するようにモータ５を駆動し、モータ５の脱調が検出された場合に、脱調の検出前にモータ５に供給した電流より小さい電流をモータ５に供給して、モータ５のロータ５０を固定する。

【0109】

これによれば、上述したように、把持部７が対象物２００を把持するように動作を開始した後にモータ５の脱調を検出することによって、把持部７によって対象物２００を把持したことを検出することができる。そして、脱調検出後に、モータ５のロータ５０を固定することにより、駆動機構６のセルフロック機能を補助することができるので、より安定して、対象物２００を把持することが可能となる。すなわち、本実施の形態に係る把持装置１によれば、把持した対象物２００の脱落を確実に防止することが可能となる。
また、脱調検出後にロータ５０を固定するときにモータ５に供給する電流を、ロータ５０を回転させているときの電流よりも小さい値に設定することにより、消費電力を抑えつつ、セルフロック機能を補助することが可能となる。

【0110】

また、把持装置１において、モータ駆動制御装置２は、上述したように、脱調検出後にロータ５０を固定するときに、ステッピングモータであるモータ５の２相のコイル５１ａ，５１ｂをともに励磁する（２相励磁）。これによれば、モータ５においてより大きなトルクを発生させてロータ５０を固定することができるので、把持した対象物２００の脱落をより確実に防止することが可能となる。

【0111】

また、モータ駆動制御装置２は、上述したように、ロータ５０を固定するように駆動制御信号Ｓｄを生成している状態において、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号の１周期のデューティ比の、当該１周期より前の周期のデューティ比に対する変化量が把持判定閾値より大きい場合に、把持部７による対象物２００の把持が解除されたと判定する。

【0112】

従来の電動グリッパ等の把持装置において、把持装置内のステッピングモータをオープンループで制御する場合には、把持装置から対象物が脱落したことを検出することは困難であり、対象物が脱落したことを検出するために、ロードセル等のセンサを別途設ける必要があった。

【0113】

これに対し、本実施の形態に係る把持装置１は、上述したように、駆動機構６のセルフロック機能が働いているときに、ロータ５０を固定するようにＰＷＭ信号（駆動制御信号Ｓｄ）によってモータ５を駆動しつつ、ＰＷＭ信号のデューティ比を監視し、デューティ比の変化量が把持判定閾値より大きくなったか否かを判定する。これによれば、把持している対象物２００が脱落したときに発生した逆起電圧によるＰＷＭ信号のデューティ比の変化を検出することにより対象物２００の脱落の有無を検出することができるので、例えば、ステッピングモータをオープンループで制御する場合であってもロードセル等のセンサを別途設ける必要がない。

【0114】

また、把持装置１において、モータ駆動制御装置２は、ロータ５０を固定するように駆動制御信号Ｓｄが生成されている状態において、複数の周期におけるＰＷＭ信号（駆動制御信号Ｓｄ）のデューティ比の平均値（平均デューティ比Ｄａｖ）と１周期におけるＰＷＭ信号のデューティ比（Ｄｘ）との差分ｄＤを算出し、差分ｄＤと把持判定閾値ｄＤｔｈとを比較し、差分ｄＤが把持判定閾値ｄＤｔｈより大きい場合に、把持部７による対象物２００の把持が解除されたと判定する。
これによれば、把持している対象物２００が脱落したときに発生した逆起電圧によるＰＷＭ信号のデューティ比の変化を確実に検出することができるので、把持している対象物２００の脱落の有無の検出の精度の向上が期待できる。

【0115】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0116】

例えば、上記実施の形態において、把持部７によって対象物２００を把持するように把持部７を駆動するとき、マイクロステップ方式によってコイル電流Ｉａ，Ｉｂを正弦波状に変化させてモータ５を所定の方向に回転させる場合には、第１値Ｉ１も正弦波状に変化することになる。この場合には、第２値Ｉ２は、第１値Ｉ１が取り得る最大値（正弦波のピーク値）より十分に小さく設定すればよい。

【0117】

上記実施の形態においてモータ５（ステッピングモータ）の相数は、２相に限定されない。また、モータ５は、ステッピングモータに限られず、例えば、ブラシレスＤＣモータであってもよい。

【0118】

また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。

【符号の説明】

【0119】

１…把持装置、２…モータ駆動制御装置、３…制御回路、４…駆動回路、５…モータ（ステッピングモータ）、６…駆動機構、７…把持部、８＿１，８＿２…移動部、９＿１，９＿２…指部、１２…駆動制御信号生成部、１３…駆動指令取得部、１４…電流基準値設定部、１５…電流測定部、１６…信号出力部、１７…脱調検出部、１８…把持判定部、１９…デューティ比測定部、２０…平均デューティ比算出部、２１…差分算出部、２２…判定部、２３…記憶部、４０ａ，４０ｂ…インバータ回路、４１ａ，４１ｂ…電流検出回路、４２…電圧検出回路、５０…ロータ、５０ｓ…Ｓ極、５０ｎ…Ｎ極、５１ａ，５１ｂ…コイル、１００…上位装置、２００…対象物、Ｄｘ…デューティ比、Ｄａｖ…平均デューティ比、ｄＤ…差分、Ｉａ，Ｉｂ…コイル電流、Ｉｔｈ…電流基準値、Ｉ１…第１値、Ｉ２…第２値、Ｓｃ…駆動指令信号、Ｓｄ，Ｓｄａ，Ｓｄｂ…駆動制御信号、Ｓｉａ，Ｓｉｂ…電流検出信号、Ｓｏ…判定信号、Ｖａｐ，Ｖａｎ，Ｖｂｐ，Ｖｂｎ，Ｖｂｅｆ…電圧、Ｖｔｈ…脱調判定閾値、１００…上位装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】