(57)【要約】【課題】ステッピングモータのトルクを効率的に向上する。【解決手段】制御装置２０において、速度制御器２１５は、上限値の所定倍以内のパルス電流の目標値Ｉｔ等を示す信号を、弱め界磁補償器２１６へ出力する。また、昇圧指令処理部２１８は、回転速度の目標値ωｔに応じて昇圧電圧を設定する際に、目標値ωｔが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ３２に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。過負荷検出部２１９は、電流検出器２６及び電流検出器２７から電流量の検出値を取得することにより、ステッピングモータ３２の過負荷状態を検出する。【選択図】図２
2014128081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータの駆動中に、前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号の電圧を変更するとともに、予め定められた上限値より大きな電流値を有する前記駆動信号を前記ステッピングモータに出力する駆動手段を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記駆動手段により前記駆動信号が出力されている間に前記ステッピングモータの過負荷状態を検出する過負荷検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記過負荷検出手段は、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出し、前記温度の推定値が所定の閾値を超える場合に、前記ステッピングモータが過負荷状態であると判定する請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記過負荷検出手段は、前記駆動信号の電流値に基づいて、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出することを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の回転速度、及び、回転速度の目標値の何れかに応じた電圧値を有する駆動信号を出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角を出力する回転角出力手段と、
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出手段と、
を備え、
前記駆動手段は、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記回転軸の回転速度を検出する速度検出手段を備え、
前記駆動手段は、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項９】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記駆動手段は、前記偏差に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を、所定の条件に基づく電圧値に変更することを特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を、前記回転軸の回転状態に応じてあらかじめ設定された電圧に変更することを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を複数の異なる電圧に変更することを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との偏差が、前記ステッピングモータの最大応答周波数領域を超える領域を示す値であるかを判別する判別手段と、
前記判別手段によって、前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項６乃至１３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記駆動手段は、昇圧回路を備え、前記昇圧回路を制御することにより前記駆動信号の電圧を変更することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項１６】
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを制御する請求項１乃至１５の何れか１項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項１７】
ステッピングモータの駆動中に、前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号の電圧を変更するとともに、予め定められた上限値より大きな電流値を有する前記駆動信号を前記ステッピングモータに出力する駆動ステップを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１８】
前記駆動ステップにおいて前記駆動信号が出力されている間に前記ステッピングモータの過負荷状態を検出する過負荷検出ステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の制御方法。
【請求項１９】
前記過負荷検出ステップでは、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出し、前記温度の推定値が所定の閾値を超える場合に、前記ステッピングモータが過負荷状態であると判定する請求項１８に記載の制御方法。
【請求項２０】
前記過負荷検出ステップでは、前記駆動信号の電流値に基づいて、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出することを特徴とする請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の回転速度、及び、回転速度の目標値の何れかに応じた電圧値を有する駆動信号を出力することを特徴とする請求項１７乃至２０の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項２２】
前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角を出力する回転角出力ステップと、
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出ステップと、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出ステップと、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出ステップと、
を含み、
前記駆動ステップでは、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力することを特徴とする請求項１７乃至２０の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項２３】
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項２２に記載の制御方法。
【請求項２４】
前記回転軸の回転速度を検出する速度検出ステップを含み、
前記駆動ステップでは、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項２２に記載の制御方法。
【請求項２５】
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項２２に記載の制御方法。
【請求項２６】
前記駆動ステップでは、前記偏差に応じた電圧の駆動信号を出力することを特徴とする請求項２２に記載の制御方法。
【請求項２７】
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を、所定の条件に基づく電圧値に変更することを特徴とする請求項２２乃至２６の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項２８】
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を、前記回転軸の回転状態に応じてあらかじめ設定された電圧に変更することを特徴とする請求項２７に記載の制御方法。
【請求項２９】
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を複数の異なる電圧に変更することを特徴とする請求項２８に記載の制御方法。
【請求項３０】
前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との偏差が、前記ステッピングモータの最大応答周波数領域を超える領域を示す値であるかを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御ステップと、
を含むことを特徴とする請求項２２乃至２９の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項３１】
前記駆動ステップでは、昇圧回路を制御することにより前記駆動信号の電圧を変更することを特徴とする請求項１７乃至３０の何れか１項に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、アクチュエータシステム、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の作業の自動化に寄与する産業用ロボットは、一般的にアクチュエータを有する。このアクチュエータは、駆動源として、例えばステッピングモータを備える。ステッピングモータは、比較的安価であり、回転速度の低い領域ではトルクが大きいという性質を有する。したがって、この性質を活用することができる作業には、ステッピングモータを備えるアクチュエータが適している。一方、回転速度の高い領域では、強大な逆起電力（逆起電圧）に起因して、ステッピングモータのトルクが著しく低下する。
【０００３】
近年、このトルクの低下を改善する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。特許文献１に開示された制御装置は、ステッピングモータのモータ出力が所定の条件を満たす場合に弱め界磁電流制御を行うことで、ステッピングモータに生じる逆起電力の影響を緩和する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２０８４７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、特許文献１に開示された制御装置によるトルクの向上は限定的であり、所定の回転速度以上の状態では、トルクが低下する。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ステッピングモータのトルクを効率的に向上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、本発明の第１の観点に係る制御装置は、
ステッピングモータの駆動中に、前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号の電圧を変更するとともに、予め定められた上限値より大きな電流値を有する前記駆動信号を前記ステッピングモータに出力する駆動手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記駆動手段により前記駆動信号が出力されている間に前記ステッピングモータの過負荷状態を検出する過負荷検出手段を備えるようにしてもよい。
【０００９】
前記過負荷検出手段は、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出し、前記温度の推定値が所定の閾値を超える場合に、前記ステッピングモータが過負荷状態であると判定するようにしてもよい。
【００１０】
前記過負荷検出手段は、前記駆動信号の電流値に基づいて、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出するようにしてもよい。
【００１１】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の回転速度、及び、回転速度の目標値の何れかに応じた電圧値を有する駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００１２】
前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角を出力する回転角出力手段と、
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出手段と、
を備え、
前記駆動手段は、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力するようにしてもよい。
【００１３】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００１４】
前記回転軸の回転速度を検出する速度検出手段を備え、
前記駆動手段は、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００１５】
前記駆動手段は、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００１６】
前記駆動手段は、前記偏差に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００１７】
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を、所定の条件に基づく電圧値に変更するようにしてもよい。
【００１８】
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を、前記回転軸の回転状態に応じてあらかじめ設定された電圧に変更するようにしてもよい。
【００１９】
前記駆動手段は、前記駆動信号の電圧を複数の異なる電圧に変更するようにしてもよい。
【００２０】
前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との偏差が、前記ステッピングモータの最大応答周波数領域を超える領域を示す値であるかを判別する判別手段と、
前記判別手段によって、前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御手段と、
を備えるようにしてもよい。
【００２１】
前記駆動手段は、昇圧回路を備え、前記昇圧回路を制御することにより前記駆動信号の電圧を変更するようにしてもよい。
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るアクチュエータシステムは、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを制御する請求項１乃至１５の何れか１項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係る制御方法は、
ステッピングモータの駆動中に、前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号の電圧を変更するとともに、予め定められた上限値より大きな電流値を有する前記駆動信号を前記ステッピングモータに出力する駆動ステップを含むことを特徴とする。
【００２４】
前記駆動ステップにおいて前記駆動信号が出力されている間に前記ステッピングモータの過負荷状態を検出する過負荷検出ステップを含むようにしてもよい。
【００２５】
前記過負荷検出ステップでは、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出し、前記温度の推定値が所定の閾値を超える場合に、前記ステッピングモータが過負荷状態であると判定するようにしてもよい。
【００２６】
前記過負荷検出ステップでは、前記駆動信号の電流値に基づいて、前記ステッピングモータの温度の推定値を算出するようにしてもよい。
【００２７】
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の回転速度、及び、回転速度の目標値の何れかに応じた電圧値を有する駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００２８】
前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角を出力する回転角出力ステップと、
前記回転軸の回転角を検出する回転角検出ステップと、
前記目標回転角と前記回転角との偏差を算出する偏差算出ステップと、
前記偏差に基づいて、前記回転軸の目標回転速度を算出する速度算出ステップと、
を含み、
前記駆動ステップでは、少なくとも前記目標回転速度に応じた電流と、前記回転軸の回転状態に応じた電圧とから規定される駆動信号を、前記ステッピングモータに出力するようにしてもよい。
【００２９】
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００３０】
前記回転軸の回転速度を検出する速度検出ステップを含み、
前記駆動ステップでは、前記回転速度に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００３１】
前記駆動ステップでは、前記ステッピングモータの回転軸の目標回転角に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００３２】
前記駆動ステップでは、前記偏差に応じた電圧の駆動信号を出力するようにしてもよい。
【００３３】
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を、所定の条件に基づく電圧値に変更するようにしてもよい。
【００３４】
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を、前記回転軸の回転状態に応じてあらかじめ設定された電圧に変更するようにしてもよい。
【００３５】
前記駆動ステップでは、前記駆動信号の電圧を複数の異なる電圧に変更するようにしてもよい。
【００３６】
前記回転軸の回転速度と前記目標回転速度との偏差が、前記ステッピングモータの最大応答周波数領域を超える領域を示す値であるかを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにおいて前記偏差が前記領域を示す値であると判別された場合に、前記駆動信号の界磁電流を弱める制御を行う界磁電流制御ステップと、
を含むようにしてもよい。
【００３７】
前記駆動ステップでは、昇圧回路を制御することにより前記駆動信号の電圧を変更するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、ステッピングモータのトルクを効率的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施形態に係るアクチュエータシステムの概観を示す図である。
【図２】アクチュエータシステムの機能の構成を示すブロック図である。
【図３】モータ出力の目標値から算出される弱め界磁電流を説明する図である。
【図４】回転座標系の電流から静止座標系の電流への座標変換を示す図である。
【図５】昇圧回路の概要を示す回路図である。
【図６】制御装置が実行する処理を示すフロー図である。
【図７】弱め界磁補償器及び座標変換器による電流制御処理を示すフロー図である。
【図８】昇圧指令処理部及び昇圧回路による昇圧処理を示すフロー図である。
【図９】回転速度の目標値とモータ電源電圧との関係を示す図である。
【図１０】過負荷検出部による過負荷検出処理を示すフロー図である。
【図１１】ステッピングモータの温度推移を示す図である。
【図１２】回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【図１３】回転速度の目標値とモータ電源電圧との関係を示す図である。
【図１４】他の実施形態に係る昇圧回路の概要を示す回路図である。
【図１５】他の実施形態に係るアクチュエータシステムの機能の構成を示すブロック図である。
【図１６】他の実施形態に係るアクチュエータシステムの機能の構成を示すブロック図である。
【図１７】他の実施形態に係るアクチュエータシステムの機能の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
図１は、実施形態に係るアクチュエータシステム１０の概観を示す。図１に示されるように、アクチュエータシステム１０は、制御装置２０、リニアアクチュエータ３０、モータケーブル４１、及びエンコーダケーブル４２を備える。
【００４２】
リニアアクチュエータ３０は、ハウジング３１、ステッピングモータ３２、ボールねじ３３、スライダ３４、及びエンコーダ３５を備える。
【００４３】
ハウジング３１は、内部の各部材を保護する中空の部材である。ハウジング３１の内部には、ステッピングモータ３２、ボールねじ３３、及びエンコーダ３５が収容される。
【００４４】
ステッピングモータ３２の回転軸は、ボールねじ３３に連結されている。ステッピングモータ３２は、モータケーブル４１を介して制御装置２０から入力されたパルス電力に応じて、ボールねじ３３を回転させる。これにより、スライダ３４がＸ軸方向に移動する。スライダ３４の位置は、ステッピングモータ３２の回転角と比例する。例えば、スライダ３４が、図１に示されるようにステッピングモータ３２に最も近い位置にある場合、回転角は０°である。この状態からステッピングモータが回転することにより回転角が７２０°となった場合、スライダ３４は＋Ｘ軸方向に例えば２ｃｍだけ移動する。
【００４５】
エンコーダ３５は、例えば磁気式のロータリーエンコーダである。エンコーダ３５は、ステッピングモータ３２の回転角及び回転速度を検出する。また、エンコーダ３５は、回転角及び回転速度の検出値を示す信号を、エンコーダケーブル４２を介して制御装置２０へ出力する。なお、エンコーダ３５は磁気式に限られず、光学式その他の方式のエンコーダであってもよい。
【００４６】
制御装置２０は、ステッピングモータ３２にパルス電力を供給することにより、ステッピングモータ３２を所定の回転角まで回転させる。また、制御装置２０は、ステッピングモータ３２の回転角及び回転速度の検出値を、エンコーダケーブル４２を介してエンコーダ３５から取得する。
【００４７】
続いて、制御装置２０の機能について、図２を用いて説明する。図２は、アクチュエータシステム１０の機能の構成を示す。図２に示されるように、制御装置２０は、演算部２１、昇圧回路２２、電流制御器２３、２４、ＰＷＭインバータ２５、及び電流検出器２６、２７を備える。
【００４８】
演算部２１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び記憶装置等を資源としてプログラムを実行することにより、種々の処理を実行する。演算部２１は、位置指令生成部２１１、第１減算器２１２、位置制御器２１３、第２減算器２１４、速度制御器２１５、弱め界磁補償器２１６、座標変換器２１７、昇圧指令処理部２１８、及び過負荷検出部２１９から構成される。
【００４９】
位置指令生成部２１１は、実行されるプログラムに従って、ステッピングモータ３２の回転角の目標値θｔを示す位置指令信号を生成する。また、位置指令生成部２１１は、生成された信号を第１減算器２１２へ出力する。なお、位置指令生成部２１１は、演算部２１の外部から目標値θｔを取得してもよい。例えば、位置指令生成部２１１は、ユーザが制御装置２０に入力した値を取得してもよい。
【００５０】
第１減算器２１２は、位置指令生成部２１１から出力された回転角の目標値θｔと、エンコーダ３５によって検出された回転角の検出値θとの偏差θｄを算出する。第１減算器２１２は、この偏差θｄを示す信号を、位置制御器２１３へ出力する。
【００５１】
位置制御器２１３は、第１減算器２１２から出力された偏差θｄに基づいて、回転速度の目標値ωｔを算出する。位置制御器２１３は、この目標値ωｔを示す信号を、第２減算器２１４及び昇圧指令処理部２１８へ出力する。
【００５２】
第２減算器２１４は、位置制御器２１３から出力された回転速度の目標値ωｔと、エンコーダ３５によって検出された回転速度の検出値ωとの偏差ωｄを算出する。第２減算器２１４は、この偏差ωｄを示す信号を速度制御器２１５へ出力する。
【００５３】
速度制御器２１５は、第２減算器２１４から出力された偏差ωｄに基づいて、ステッピングモータ３２に供給されるパルス電流の目標値Ｉｔ、デューティ比及びパルス周期等の目標値を算出する。速度制御器２１５は、算出された目標値Ｉｔ等を示す信号を、弱め界磁補償器２１６へ出力する。この際、速度制御器２１５は、パルス電流の目標値Ｉｔがステッピングモータ３２について予め定められた上限値（例えば定格電流）を超える場合であっても、上限値の所定倍（例えば１．５倍）以内であれば、そのパルス電流の目標値Ｉｔ等を示す信号を、弱め界磁補償器２１６へ出力する。また、速度制御器２１５は、パルス電流の目標値Ｉｔが上限値の所定倍を超える場合には、その上限値の所定倍の値をパルス電流の目標値Ｉｔとし、パルス電流の目標値Ｉｔ等を示す信号を、弱め界磁補償器２１６へ出力する。
【００５４】
弱め界磁補償器２１６は、速度制御器２１５から出力されたパルス電流の目標値Ｉｔに基づいて、回転座標系のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。また、弱め界磁補償器２１６は、このパルス電流の目標値Ｉｔと回転速度の検出値ωとに基づいて、モータ出力の目標値Ｐｔを算出する。弱め界磁補償器２１６は、目標値Ｐｔが所定の条件を満たす場合には、ｄ軸電流Ｉｄを弱め界磁電流とすることにより、弱め界磁電流制御を実行する。そして、弱め界磁補償器２１６は、電流Ｉｄ、Ｉｑを示す信号を座標変換器２１７へ出力する。
【００５５】
ここで、弱め界磁電流制御について、図３を用いて説明する。図３上部は、横軸をトルクτ、縦軸を回転速度ωとして、トルクτと回転速度ωとの関係を示す特性図である。図中一点鎖線で示される特性Ｌａは、弱め界磁電流制御を実行しない場合におけるステッピングモータ３２の最大応答周波数領域を示す特性である。具体的には、特性Ｌａは、２相（Ａ相、Ｂ相）モータに定格電流を通電し、フルステップ駆動した場合の特性である。特性Ｌａが示すように、回転速度の高い領域において、ステッピングモータ３２のトルクは著しく低下する。
【００５６】
弱め界磁補償器２１６は、弱め界磁補償出力領域をあらかじめ設定する。弱め界磁補償出力領域は、図３中の実線Ｌｂよりも右側の領域であって、ハッチングが付された領域である。なお、実線Ｌｂは、モータ出力が一定となる反比例曲線を用いて規定される。弱め界磁補償器２１６は、モータ出力の目標値Ｐｔがこの弱め界磁補償出力領域内であれば、弱め界磁電流制御を実行する。一方、目標値Ｐｔがこの弱め界磁補償出力領域外であれば、弱め界磁補償器２１６は、ステッピングモータ３２を、元々備えている特性Ｌａに従って駆動する。
【００５７】
具体的には、弱め界磁補償器２１６は、実線Ｌｂを規定するモータ出力の定数Ｐｍをあらかじめ求める。定数Ｐｍは、Ｐｍ＝Ｋ×ωｓ×Ｉの式からあらかじめ算出される。ただし、Ｋはトルク定数（Ｎｍ／Ａ）を、ωｓは境界回転速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）を、Ｉは定格電流（Ａ）を、それぞれ表す。Ｋ、ωｓ及びＩはステッピングモータ３２が固有に備える値である。また、弱め界磁補償器２１６は、モータ出力の目標値Ｐｔを、Ｐｔ＝Ｋ×ω×Ｉｔの式から算出する。目標値Ｐｔが定数Ｐｍを超える場合、弱め界磁補償器２１６は弱め界磁電流制御を実行する。一方、目標値Ｐｔが定数Ｐｍ以下である場合、弱め界磁補償器２１６は弱め界磁電流制御を実行しない。
【００５８】
弱め界磁電流制御を実行する場合、弱め界磁補償器２１６は、φ＝ｃｏｓ−１（Ｐｍ／Ｐｔ）の式から位相φを算出する。また、弱め界磁補償器２１６は、Ｉｄ＝Ｉｔ×ｓｉｎφの式に基づいて、ｄ軸電流Ｉｄを算出する。また、弱め界磁補償器２１６は、Ｉｑ＝Ｉｔ×ｃｏｓφの式に基づいて、ｑ軸電流Ｉｑを算出する。
【００５９】
ここで、理解を容易にするために、具体例を挙げて説明する。例えば、モータ出力の目標値Ｐｔが図３中の点Ｐｂに示される場合、点Ｐｂが弱め界磁補償出力領域内であるため、弱め界磁補償器２１６は弱め界磁電流制御を実行する。この場合の電流Ｉｔ、Ｉｄ、Ｉｑの関係は、図３下部に示される。ここで、ｄ軸電流Ｉｄがいわゆる弱め界磁電流である。電流Ｉｄは、図３下部に示されるように負の値であるため、逆起電力の影響を打ち消す方向に作用する。
【００６０】
図２に戻り、座標変換器２１７は、弱め界磁補償器２１６から出力された回転座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑを、静止座標系の電流Ｉα、Ｉβに変換する。この変換の具体例は、図４に示される。そして、座標変換器２１７は、この電流Ｉα、Ｉβそれぞれを示す信号を電流制御器２３、２４に出力する。
【００６１】
昇圧指令処理部２１８は、位置制御器２１３から出力された回転速度の目標値ωｔに基づいて、ステッピングモータ３２に印加されるモータ電源電圧を昇圧するか否かを判定する。また、昇圧指令処理部２１８は、昇圧する場合には、昇圧後のモータ電源電圧（以下、昇圧電圧という）の電圧値を判定する。この実施形態では、昇圧指令処理部２１８は、回転速度の目標値ωｔが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ３２に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部２１８は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路２２へ出力する。
【００６２】
昇圧回路２２は、制御装置２０の外部から印加される制御装置電源電圧を昇圧して、ステッピングモータ３２のモータ電源電圧とする回路である。制御装置電源電圧は、例えば直流の２４Ｖである。昇圧回路２２は、モータ電源電圧をＰＷＭインバータ２５に印加する。この昇圧回路２２について、図５を用いて説明する。
【００６３】
図５は、昇圧回路２２の概要を示す回路図である。図５に示されるように、昇圧回路２２は、ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１、コイルＬ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴ１、抵抗Ｒ１、Ｒ５、Ｒ６、昇圧電圧調整部２２２、及びコンデンサＣ１から構成される。
【００６４】
ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１、コイルＬ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴ１、抵抗Ｒ１、Ｒ５、Ｒ６、及びコンデンサＣ１は、電圧を昇圧する回路として基本的な回路を構成する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１が出力ポートＰ２からトランジスタＴ１に印加するゲート電圧をオンにした場合、コイルＬ１にエネルギーが蓄積する。また、トランジスタＴ１に印加されるゲート電圧がオフになった場合、コイルＬ１に蓄積したエネルギーがモータ電源電圧の成分として解放される。ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１は、ゲート電圧のオン／オフを反復することにより、モータ電源電圧を、制御装置電源電圧よりも高い電圧値に昇圧する。
【００６５】
ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１は、昇圧指令処理部２１８から入力ポートＰ１に入力される信号ＣＰＵ１に従って、昇圧するか否かを選択する。例えば、入力ポートＰ１に印加される電圧がオンの場合、ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１はゲート電圧のオン／オフを反復することにより、モータ電源電圧を昇圧する。一方、入力ポートＰ１に印加される電圧がオフの場合、ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１はモータ電源電圧を昇圧しない。この場合、モータ電源電圧は、制御装置電源電圧と等しく、２４Ｖとなる。
【００６６】
また、モータ電源電圧が昇圧される場合に、ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１は、ゲート電圧のオン／オフのタイミングを調整することにより、入力ポートＰ３を介して取得する点Ｐａの電圧を一定に保つ。これにより、昇圧電圧は所定の電圧値に維持される。
【００６７】
昇圧電圧調整部２２２は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４及びトランジスタＴ２〜Ｔ４から構成される。昇圧電圧調整部２２２は、昇圧指令処理部２１８から出力される信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４に応じて、抵抗Ｒ２〜Ｒ４それぞれを導通させる。例えば、信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４それぞれがオン、オン、及びオフである場合は、抵抗Ｒ２、Ｒ３を導通させ、抵抗Ｒ４は導通させない。これにより、昇圧電圧と点Ｐａの電圧との比は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４の抵抗値及び信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４のオン／オフに応じて変化する。ここで、点Ｐａの電圧が一定であるため、昇圧電圧は、変更された比に応じた電圧値になる。具体的には、昇圧電圧調整部２２２は、信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４に応じて、８通りにモータ電源電圧を昇圧する。なお、昇圧電圧の値は、抵抗Ｒ２〜Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６それぞれの抵抗値を変更することにより、任意に設定可能である。
【００６８】
図２に戻り、電流制御器２３は、ＰＷＭインバータ２５に制御信号を出力することにより、ＰＷＭインバータ２５から出力されるＡ相信号の電流量を電流Ｉαとする。また、電流制御器２３は、電流検出器２６から電流量の検出値を取得することにより、ＰＷＭインバータ２５から出力される電流量を安定させる。なお、この実施形態では、定格電流以上の電流をステッピングモータ３２に供給可能とするために、電流検出器２６の抵抗値は、定格電流を上限とする場合よりも小さくなっている。
【００６９】
電流制御器２４は、電流制御器２３と同様に、電流検出器２７から電流量の検出値を取得することにより、ＰＷＭインバータ２５から出力されるＢ相信号の電流量を電流Ｉβに保つ。なお、この実施形態では、定格電流以上の電流をステッピングモータ３２に供給可能とするために、電流検出器２６と同様、電流検出器２７の抵抗値は、定格電流を上限とする場合よりも小さくなっている。
【００７０】
ＰＷＭインバータ２５は、ステッピングモータを駆動するための駆動信号として、Ａ相及びＢ相のパルス信号をステッピングモータ３２へ出力する。Ａ相及びＢ相それぞれのパルス信号の電流量は、電流制御器２３、２４によって、電流Ｉα、Ｉβに保たれる。また、Ａ相及びＢ相のパルス信号の電圧は、昇圧回路２２から供給されるモータ電源電圧である。
【００７１】
過負荷検出部２１９は、電流検出器２６及び電流検出器２７から電流量の検出値を取得することにより、ステッピングモータ３２の過負荷状態を検出する。
【００７２】
以上の構成要素が協働することにより、制御装置２０はステッピングモータ３２を回転させる。続いて、制御装置２０が実行する処理について、図６を用いて説明する。
【００７３】
まず、位置指令生成部２１１は、回転角の目標値θｔを示す位置指令を生成する（ステップＳ１０１）。次に、第１減算器２１２は、回転角の目標値θｔと検出値θとの偏差θｄを算出する（ステップＳ１０２）。位置制御器２１３は、偏差θｄに基づいて、回転速度の目標値ωｔを算出する（ステップＳ１０３）。第２減算器２１４は、回転速度の目標値ωｔと検出値ωとの偏差ωｄを算出する（ステップＳ１０４）。速度制御器２１５は、回転速度の偏差ωｄに基づいて、パルス電流の目標値Ｉｔ等を算出する（ステップＳ１０５）。
【００７４】
続いて、弱め界磁補償器２１６及び座標変換器２１７は、電流制御処理を実行する（ステップＳ１０６）。この電流制御処理について、図７を用いて説明する。
【００７５】
まず、弱め界磁補償器２１６は、パルス電流の目標値Ｉｔ及び回転速度の検出値ωを取得する（ステップＳ１１１）。
【００７６】
次に、弱め界磁補償器２１６は、パルス電流の目標値Ｉｔ及び検出値ωに基づいて、モータ出力の目標値Ｐｔを算出する（ステップＳ１１２）。
【００７７】
弱め界磁補償器２１６は、算出された目標値Ｐｔと、あらかじめ設定された定数Ｐｍとを比較することにより、目標値Ｐｔが弱め界磁補償出力領域内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１３）。
【００７８】
目標値Ｐｔが弱め界磁補償出力領域内であると判定された場合（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、弱め界磁補償器２１６は、弱め界磁電流制御を実行する。具体的には、弱め界磁補償器２１６は、弱め界磁電流の成分を含む電流Ｉｄ、Ｉｑを算出する。（ステップＳ１１４）。
【００７９】
一方、目標値Ｐｔが弱め界磁補償出力領域内であると判定されない場合（ステップＳ１１３；Ｎｏ）、弱め界磁補償器２１６は、弱め界磁電流の成分を含まない電流Ｉｄ、Ｉｑを算出する（ステップＳ１１５）。具体的には、弱め界磁補償器２１６は、電流Ｉｄをゼロとし、電流Ｉｑを電流Ｉｔと等しい電流量とする。
【００８０】
その後、座標変換器２１７は、回転座標系の電流Ｉｄ、Ｉｑを静止座標系の電流Ｉα、Ｉβへ座標変換する（ステップＳ１１６）。
【００８１】
図６に戻り、ステップＳ１０６の電流制御処理に続いて、昇圧指令処理部２１８及び昇圧回路２２は、昇圧処理を実行する（ステップＳ１０７）。この昇圧処理について、図８を用いて説明する。
【００８２】
まず、昇圧指令処理部２１８は、位置制御器２１３から回転速度の目標値ωｔを取得する（ステップＳ１２１）。
【００８３】
次に、昇圧指令処理部２１８は、回転速度の目標値ωｔが所定の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２２）。所定の閾値は、例えば４００ｒｐｍである。
【００８４】
目標値ωｔが所定の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ１２２；Ｙｅｓ）、昇圧指令処理部２１８は、信号ＣＰＵ１の電圧をオンに設定する（ステップＳ１２３）。
【００８５】
また、昇圧指令処理部２１８は、目標値ωｔに対応する昇圧電圧を算出する（ステップＳ１２４）。具体的には、昇圧指令処理部２１８は、図９に示されるように、回転速度の定格の範囲のうち所定の閾値以上の範囲を複数の領域に分割する。回転速度の定格の範囲は、例えば０〜１５００ｒｐｍである。そして、昇圧指令処理部２１８は、目標値ωｔが含まれる領域に対応する所定の昇圧電圧を算出する。例えば、目標値ωｔが１０００〜１５００ｒｐｍの領域内にある場合、昇圧指令処理部２１８は、昇圧電圧を４１Ｖと算出する。また、目標値ωｔが１５００〜２０００ｒｐｍの領域内にある場合、昇圧指令処理部２１８は、昇圧電圧を５８Ｖと算出する。なお、昇圧指令処理部２１８は、図９に示されるように、回転速度の領域を等分割するとともに昇圧電圧を等間隔に設定したが、分割される領域及び昇圧電圧を任意に設定してもよい。
【００８６】
その後、昇圧指令処理部２１８は、算出された昇圧電圧に応じて、信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４のオン／オフ電圧を設定する。これにより、昇圧回路２２はモータ電源電圧を所定の電圧に昇圧する（ステップＳ１２５）。
【００８７】
ステップＳ１２２にて、目標値ωｔが所定の閾値以上であると判定されない場合（ステップＳ１２２；Ｎｏ）、昇圧指令処理部２１８は、信号ＣＰＵ１の電圧をオフに設定する（ステップＳ１２６）。この場合、昇圧回路２２はモータ電源電圧を昇圧しない。
【００８８】
図６に戻り、ＰＷＭインバータ２５は、駆動信号を出力することにより、ステッピングモータ３２を駆動する（ステップＳ１０８）。
【００８９】
過負荷検出部２１９は、電流検出器２６及び電流検出器２７から電流量の検出値を取得することにより、ステッピングモータ３２の過負荷状態を検出する（ステップＳ１０９）。この過負荷状態の検出処理は、過負荷検出部２１９が、電流検出器２６及び電流検出器２７から電流量の検出値を取得する毎に行われる。以下、過負荷状態の検出処理について、図１０を用いて説明する。
【００９０】
まず、過負荷検出部２１９は、電流検出器２６及び電流検出器２７から電流量の検出値を取得する（ステップＳ１３１）。
【００９１】
次に、過負荷検出部２１９は、ステッピングモータ３２の温度の推定値を算出する（ステップＳ１３２）。ここで、一定の電流がステッピングモータ３２に供給されたと仮定した場合、ステッピングモータ３２の温度の推移は、図１１に示されるように、一次遅れモデルに近似することができる。実際には、ステッピングモータ３２の電流は変化する。このため、過負荷検出部２１９は、離散時間計算を行う。例えば、今回の電流値の取得時の温度をＴｅｍｐ［ｋ］、今回の電流量の検出値をＩ［ｋ］、前回の電流値の取得時の温度をＴｅｍｐ［ｋ−１］とすると、今回の電流値の取得時の温度はＴｅｍｐ［ｋ］＝ａｔ・Ｔｅｍｐ［ｋ−１］＋ｂｔ・Ｉ［ｋ］＾２により算出される。Ｉ［ｋ］は、電流検出器２６からのＡ相信号の電流量の検出値Ｉαと、電流検出器２７からのＢ相信号の電流量の検出値Ｉβとを用いて、Ｉ［ｋ］＝√（Ｉα＾２＋Ｉβ＾２）により算出される。ａｔはオーバーロード零入力応答係数、ｂｔはオーバーロード零状態応答係数である。
【００９２】
図１０に戻り、過負荷検出部２１９は、算出したステッピングモータ３２の温度の推定値があらかじめ定められた閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１３３）。
【００９３】
ステッピングモータ３２の温度の推定値があらかじめ定められた閾値を超える場合（ステップＳ１３３；Ｙｅｓ）、過負荷検出部２１９は、ステッピングモータ３２が過負荷状態であると判定する（ステップＳ１３４）。この場合、制御装置２０では、例えば、座標変換器２１７が電流Ｉα、Ｉβそれぞれを示す信号を電流制御器２３、２４に出力することを停止することなどにより、ステッピングモータ３２への電力供給を中止する。また、制御装置２０は、図示しないＬＥＤを点滅させたり、図示しないスピーカから音を出力することなどにより、警報を出力する。一方、ステッピングモータ３２の温度の推定値があらかじめ定められた閾値を超えない場合（ステップＳ１３３；Ｎｏ）、一連の動作が終了する。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態では、速度制御器２１５は、パルス電流の目標値Ｉｔが上限値を超える場合であっても、上限値の所定倍（例えば１．５倍）以内であれば、そのパルス電流の目標値Ｉｔ等を示す信号を、弱め界磁補償器２１６へ出力する。また、昇圧指令処理部２１８は、回転速度の目標値ωｔに応じて昇圧電圧を設定する際に、目標値ωｔが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ３２に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。これにより、上限値を超える電流をステッピングモータ３２に供給することが可能となり、更には、ステッピングモータ３２の回転速度が高速である場合でもトルクの低下を抑制することができる。
【００９５】
図１２は、回転速度とトルクとの関係を示す図である。図１２に示すように、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が１．２Ａ、モータ電源電圧が２４Ｖの場合、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が１．８Ａ、モータ電源電圧が４１Ｖの場合、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が１．８Ａ、モータ電源電圧が５８Ｖの場合は、それぞれステッピングモータの回転速度が上昇するにしたがって、トルクが低下する。
【００９６】
一方、本実施形態の制御装置２０は、上限値が１．２Ａのステッピングモータ３２を用いるが、上限値の１．５倍まで、すなわち１．８Ａを上限とする電流を供給することを許容し、且つ、図９に示すように、モータ電源電圧を回転速度が０〜１０００ｒｐｍでは２４Ｖ、１０００〜１５００ｒｐｍでは４１Ｖ、１５００ｒｐｍ以上では５８Ｖに昇圧することで、上限値の１．５倍までの電流を供給可能とする。これにより、図１２の実施形態１の特性に示すように、回転速度が上昇しても、トルクの低下を抑制することができる。例えば、回転速度が１０００〜１５００ｒｐｍでは、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が１．２Ａ、モータ電源電圧が２４Ｖの場合、トルクの最大値は２００〜３００Ｎ／ｍであるが、本実施形態では、実施形態１の特性に示すように、供給電流の上限値を１．８Ａ、モータ電源電圧を４１Ｖとすることにより、トルクの最大値を４００〜６００Ｎ／ｍに上昇させることができる。また、回転速度が１５００〜２０００ｒｐｍでは、制御装置によって制御されるステッピングモータに対する供給電流の上限値が１．８Ａ、モータ電源電圧が４１Ｖの場合、トルクの最大値は３００〜４００Ｎ／ｍであるが、本実施形態では、実施形態１の特性に示すように、供給電流の上限値を１．８Ａ、モータ電源電圧を５８Ｖとすることにより、トルクの最大値を４００〜６００Ｎ／ｍに上昇させることができる。
【００９７】
なお、図１２の実施形態１の特性では、回転速度が１０００ｒｐｍと１５００ｒｐｍのタイミングで昇圧を行うため、電流が大きく変化し、更にトルクが大きく変化するが、例えば、図１３に示すように。回転速度が５００〜１５００ｒｐｍの間で、昇圧を行う回転速度のタイミングを多く設定し、各昇圧の際に増加させる電圧を小さく設定することで、図１２の実施形態２の特性に示すように、トルクの変化を小さくすることができる。
【００９８】
更に、本実施形態では、ステッピングモータ３２に上限値以上の電流を供給することに鑑み、過負荷検出部２１９は、ステッピングモータ３２の温度の推定値を算出し、その推定値が閾値を超える場合には、ステッピングモータ３２の過負荷状態を検出する。これにより、ステッピングモータ３２の焼損等を防止することができる。
【００９９】
以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、昇圧回路２２の構成は、図５に限定されない。図１４は、他の実施形態に係る昇圧回路２２の概要を示す回路図である。図１４に示されるように、昇圧回路２２は、ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１、コイルＬ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴ１、抵抗Ｒ１、Ｒ５、Ｒ６、及びコンデンサＣ１から構成される。これらの回路素子は、上記実施形態と同様に、昇圧回路として基本的な回路を構成する。ＤＣ／ＤＣコントローラ２２１は、昇圧指令処理部２１８から入力ポートＰ１に入力される信号ＣＰＵ１に従って、モータ電源電圧を昇圧するか否かを選択する。これにより、昇圧回路２２は、回転速度に対応してモータ電源電圧を昇圧する。
【０１００】
また、上記実施形態では、昇圧指令処理部２１８は、位置制御器２１３から出力された回転速度の目標値ωｔに基づいて、ステッピングモータ３２に印加されるモータ電源電圧を昇圧するか否かを判定した。しかし、図１５に示すように、昇圧指令処理部２１８は、ステッピングモータ３２の回転速度の検出値ωを、エンコーダ３５から取得してもよい。この場合、昇圧指令処理部２１８は、検出値ωが所定の閾値以上であれば、昇圧すると判定し、更に、昇圧電圧を判定する。この際、上述と同様、昇圧指令処理部２１８は、検出値ωが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ３２に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部２１８は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路２２へ出力する。これにより、制御装置２０は、実際の回転速度に応じてパルス電圧をステッピングモータ３２に印加することができる。
【０１０１】
なお、制御装置２０は、ステッピングモータ３２の回転速度の検出値ωをフィードバックする機構を有する。このフィードバック機構は、昇圧指令処理部２１８を備える演算部２１がフィードバック制御を実行することにより実現されたが、これには限られない。例えば、制御装置２０は、演算部２１内の昇圧指令処理部２１８に代えて、演算部２１の外部に設けられた、図示しないディスクリート回路から構成される昇圧指令処理回路を用いて、フィードバック制御を実行してもよい。この場合、演算部２１にかかる処理負荷を抑えることができ、ひいては安価なＣＰＵ等から演算部２１を構成することができる。
【０１０２】
また、図１６に示すように、昇圧指令処理部２１８は、回転角の目標値θｔと検出値θとの偏差θｄを、第１減算器２１２から取得してもよい。この偏差θｄは、ステッピングモータ３２の回転速度に対応する物理量である。この場合、昇圧指令処理部２１８は、偏差θｄが所定の閾値以上であれば、昇圧すると判定し、更に、昇圧電圧を判定する。この際、昇圧指令処理部２１８は、偏差θｄが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ３２に定格電流の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部２１８は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路２２へ出力する。これにより、制御装置２０は、より高速に昇圧処理を実行することができる。
【０１０３】
また、図１７に示すように、演算部２１内にダイナミクスモデル生成部２２０を設けてもよい。ダイナミクスモデル生成部２２０は、回転角の目標値θｔを取得し、この目標値θｔに基づいて、ステッピングモータ３２、ボールねじ３３及びスライダ３４等を含む機械系のダイナミクスモデルを生成する。また、ダイナミクスモデル生成部２２０は、モデル化されたステッピングモータの回転速度ωｍを算出する。ダイナミクスモデル生成部２２０は、この回転速度ωｍを示す信号を昇圧指令処理部２１８へ出力する。なお、生成されるダイナミクスモデルは、ステッピングモータ３２の回転速度のみがモデル化された簡略なモデルであってもよい。
【０１０４】
昇圧指令処理部２１８は、モデル化された回転速度ωｍをダイナミクスモデル生成部２２０から取得する。昇圧指令処理部２１８は、この回転速度ωｍが所定の閾値以上であれば、昇圧すると判定し、更に、昇圧電圧を判定する。この際、昇圧指令処理部２１８は、回転速度ωｍが大きいほど、昇圧電圧を高く設定し、且つ、ステッピングモータ３２に上限値の所定倍の電流を供給することができるように、昇圧電圧を設定する。そして、昇圧指令処理部２１８は、これらの判定の結果を示す信号を昇圧回路２２へ出力する。これにより、制御装置２０は、より効率的にモータ電源電圧を昇圧することができる。例えば、精確な予測モデルを生成した場合には、昇圧指令処理部２１８及び昇圧回路２２は、ステッピングモータ３２の回転速度を予測しながら適切な電圧に昇圧することができる。また、制御装置２０又はリニアアクチュエータ３０の使用履歴を取得してモデルを生成した場合には、経年劣化した装置に適した昇圧を実行することができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、位置指令生成部２１１は、回転角の目標値θｔを生成したが、回転角に代えて、Ｘ軸上におけるスライダ３４の位置の目標値を生成してもよい。また、リニアアクチュエータ３０は、エンコーダ３５としてロータリーエンコーダを備えたが、スライダ３４の位置を検出するリニアエンコーダを備えてもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態では、昇圧電圧調整部２２２は、トランジスタＴ２〜Ｔ４を備えたが、４個以上のトランジスタを備えてもよい。すなわち、回転速度の定格の範囲のうち昇圧処理が実行される範囲の分割数を増やしてもよい。この場合、回転速度に対応して昇圧電圧をより滑らかに設定することができる。ひいては、より効率的な昇圧を実現することができる。
【０１０７】
また、昇圧電圧調整部２２２は２個以下のトランジスタを備えてもよい。すなわち、回転速度の定格の範囲のうち昇圧処理が実行される範囲の分割数を減らしてもよい。この場合、昇圧電圧調整部２２２をより簡素な構成とすることができる。
【０１０８】
また、上記実施形態において、ステッピングモータ３２はリニアアクチュエータ３０の駆動源としたが、制御装置２０は、他の装置が備えるステッピングモータにパルス電力を供給してもよい。
【０１０９】
また、上記実施形態において、速度制御器２１５は、回転速度の偏差ωｄに基づいてパルス電流の目標値Ｉｔを算出したが、回転速度の目標値ωｔのみに基づいてパルス電流の目標値Ｉｔを算出してもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態において、弱め界磁補償器２１６は、回転速度の検出値ωに基づいて、モータ出力の目標値Ｐｔを算出したが、目標値ωｔに基づいて算出してもよい。具体的には、弱め界磁補償器２１６は、Ｐｔ＝Ｋ×ωｔ×Ｉｔの式に基づいて目標値Ｐｔを算出してもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態において、弱め界磁補償出力領域は、モータ出力の定数Ｐｍにより規定されたが、任意の領域としてもよい。また、弱め界磁補償出力領域は、図３に示されるように、ステッピングモータ３２の最大応答周波数領域を超え、この最大応答周波数領域に重ならない領域としたが、これには限られない。例えば、弱め界磁補償出力領域を、最大応答周波数領域の一部に重複させるように設定することにより、弱め界磁電流制御を効率的に実行してもよい。
【０１１２】
また、制御装置２０は、例えば角加速度も含めた回転状態に応じてモータ電源電圧を設定してもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態において理解を容易にするため、昇圧指令処理部２１８は、昇圧電圧を算出した後に信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４を設定したが、これには限られない。例えば、実施形態における昇圧指令処理部２１８は、回転速度の目標値ωｔから信号ＣＰＵ２〜ＣＰＵ４のオン／オフを直接設定してもよい。この場合、昇圧電圧を算出する処理が省略されるため、より高速に昇圧電圧を調整することができる。
【０１１４】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１１５】
１０    アクチュエータシステム
２０    制御装置
２１    演算部
２１１  位置指令生成部
２１２  第１減算器
２１３  位置制御器
２１４  第２減算器
２１５  速度制御器
２１６  弱め界磁補償器
２１７  座標変換器
２１８  昇圧指令処理部
２１９  過負荷検出部
２２０  ダイナミクスモデル生成部
２２    昇圧回路
２２１  ＤＣ／ＤＣコントローラ
２２２  昇圧電圧調整部
２３、２４  電流制御器
２５    ＰＷＭインバータ
２６、２７  電流検出器
２８    昇圧指令処理回路
３０    リニアアクチュエータ
３１    ハウジング
３２    ステッピングモータ
３３    ボールねじ
３４    スライダ
３５    エンコーダ
４１    モータケーブル
４２    エンコーダケーブル
Ｃ１    コンデンサ
ＣＰＵ１、ＣＰＵ２、ＣＰＵ３、ＣＰＵ４  信号
Ｄ１    ダイオード
Ｉｄ、Ｉｑ、Ｉα、Ｉβ  電流
Ｉｔ    パルス電流の目標値
Ｌ１    コイル
Ｌａ    特性
Ｌｂ    実線
Ｐ１、Ｐ３  入力ポート
Ｐ２    出力ポート
Ｐａ、Ｐｂ  点
Ｐｍ    定数
Ｒ１〜Ｒ６  抵抗
Ｔ１〜Ｔ４  トランジスタ
Ｔｈ    閾値
θ      回転角の検出値
θｔ    回転角の目標値
θｄ    回転角の偏差
τ      トルク
φ      位相
ω      回転速度の検出値
ωｔ    回転速度の目標値
ωｄ    回転速度の偏差
ωｍ    モデル化された回転速度
【図１】
2014128081.tif 000003
【図２】
2014128081.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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