(57)【要約】 【課題】プランジャの重量やコイルの抵抗成分あるいはインダクタンス成分の偏差等に関わらず、プランジャとヨークとの当接の際の衝撃を低減可能な電磁駆動機構の制御装置および制御方法、ならびに、この電磁駆動機構の制御装置を用いた電磁駆動システムおよび測定システムを提供する。【解決手段】制御装置は、コイル４に電圧を印加する電圧印加回路２０と、駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を記憶する記憶用ＩＣ３０と、電圧印加回路２０および記憶用ＩＣ３０を制御する制御用ＩＣ４０と、比較ＩＣ５０とを有する。予め定めた駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値のうち、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大となる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を選択するため、衝撃を低減できる。【選択図】図１０
2013172030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、前記コイルに電圧を印加することにより第１の位置と第２の位置との間で移動する可動鉄心と、を有する電磁駆動機構の制御装置であって、
前記可動鉄心を前記第１の位置から前記第２の位置へ向けて移動開始させるための駆動電圧を、所定の駆動時間、前記コイルに印加する駆動電圧印加手段と、
前記駆動電圧の印加終了から所定の待機時間経過後に、前記可動鉄心を前記第２の位置に保持するための保持電圧を前記コイルに印加する保持電圧印加手段と、
前記電磁駆動機構の動作時の特性値に基づいて、前記可動鉄心が前記第２の位置に到達するときの速度が略０になるよう、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を設定する時間設定手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動機構の制御装置。
【請求項２】
前記特性値は、前記保持電圧の印加開始から前記コイルに流れる電流が予め定めた保持電流に到達するまでの保持電流立ち上がり時間であり、
前記時間設定手段は、予め規定した複数の駆動時間および複数の待機時間の候補の中から、前記保持電流立ち上がり時間が最大となる前記駆動時間および前記待機時間の組み合わせを、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間として選択することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項３】
前記時間設定手段は、
前記予め定めた複数の駆動時間の候補のうちの１つと、前記予め定めた複数の待機時間の候補のうちの１つと、を選択する組み合わせ生成手段と、
前記駆動電圧印加手段を制御して、前記選択された駆動時間、前記コイルに前記駆動電圧を印加させるとともに、前記保持電圧印加手段を制御して、前記駆動時間の印加終了から前記選択された待機時間経過後に、前記コイルに前記保持電圧を印加させる制御手段と、
前記コイルに流れる電流に対応する電圧が、前記予め定めた保持電流に対応する電圧に到達したか否かを判定する比較手段と、
前記比較手段の判定結果に基づいて、前記保持電圧の印加開始から、前記コイルに流れる電流に対応する電圧が前記予め定めた保持電流に対応する電圧に到達までの時間を、前記保持電流立ち上がり時間として計測するタイマと、
前記予め定めた複数の駆動時間および複数の待機時間の候補のすべての組み合わせの中で、前記タイマにより計測された前記保持電流立ち上がり時間が最大となる前記駆動時間および前記待機時間の組み合わせを、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間として選択する選択手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項４】
前記コイルと接地端子との間に縦続接続される第１のトランジスタおよび第１の抵抗と、
前記第１のトランジスタの制御端子と接地端子との間に接続される第２のトランジスタと、
前記コイルと前記接地端子との間に接続される第３のトランジスタと、を備え、
前記第２のトランジスタの制御端子は前記第１のトランジスタと前記第１の抵抗との接続ノードに接続され、
前記駆動電圧は、第２の抵抗を介して、前記第３のトランジスタの制御端子に印加され、
前記保持電圧は、第３の抵抗を介して、前記第１のトランジスタの制御端子に印加され、
前記コイルに流れる電流に対応する電圧は、前記第１のトランジスタと前記第１の抵抗との接続ノードから出力され、
前記予め定めた保持電流に対応する電圧は、前記第２のトランジスタの閾値電圧に基づいて定まることを特徴とする請求項３に記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項５】
前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を記憶する記憶手段を備え、
前記駆動電圧印加手段は、前記記憶手段から読み出された前記駆動時間、前記駆動電圧を前記コイルに印加し、
前記保持電圧印加手段は、前記駆動電圧の印加終了から前記記憶手段から読み出された前記待機時間経過後に、前記保持電圧を前記コイルに印加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項６】
前記記憶手段に記憶される前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間は、前記特性値に基づいて予め定められた値であるか、前記時間設定手段により設定された値であることを特徴とする請求項５に記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項７】
まず、前記時間設定手段により、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を設定し、その後、前記設定された駆動時間および待機時間に基づいて、前記電磁駆動機構の制御を行う第１制御モード、または、
前記時間設定手段により前記駆動時間および前記待機時間を設定することなく、予め前記特性値に基づいて定められた前記駆動時間および前記待機時間に基づいて、前記電磁駆動機構の制御を行う第２制御モードで動作することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項８】
前記第１制御モードで動作させるか、前記第２制御モードで動作させるか、を外部から設定可能であることを特徴とする請求項７に記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項９】
前記第１制御モードで動作させるか、前記第２制御モードで動作させるか、を外部から設定するための押しボタンスイッチを備えることを特徴とする請求項８に記載の電磁駆動機構の制御装置。
【請求項１０】
コイルと、前記コイルに電圧を印加することにより、第１の位置と第２の位置との間で移動する可動鉄心と、を有する電磁駆動機構と、
前記電磁駆動機構を制御する請求項１乃至９のいずれかに記載の電磁駆動機構の制御装置と、を備えることを特徴とする電磁駆動システム。
【請求項１１】
前記可動鉄心は、磁性体により形成される枠体に巻回された前記コイルを挿通して、前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動し、
前記第２の位置において枠体に当接することを特徴とする請求項１０に記載の電磁駆動システム。
【請求項１２】
前記可動鉄心を前記第１の位置に向けて付勢する弾性体を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電磁駆動システム。
【請求項１３】
前記弾性体は、ばねであることを特徴とする請求項１２に記載の電磁駆動システム。
【請求項１４】
電子部品の電気的特性を測定する測定システムであって、
請求項１０乃至１３のいずれかに記載の電磁駆動システムと、
前記可動鉄心に接続され、前記可動鉄心が前記第１の位置にある時は前記電子部品の電極と離間し、前記可動鉄心が前記第２の位置にある時は前記電子部品の電極と接触するプローブと、を備えることを特徴とする測定システム。
【請求項１５】
コイルと、前記コイルに電圧を印加することにより第１の位置と第２の位置との間で移動する可動鉄心と、を有する電磁駆動機構の制御方法であって、
前記可動鉄心を前記第１の位置から前記第２の位置へ向けて移動開始させるための駆動電圧を、所定の駆動時間、前記コイルに印加する駆動電圧印加工程と、
前記駆動電圧の印加終了から所定の待機時間経過後に、前記可動鉄心を前記第２の位置に保持するための保持電圧を前記コイルに印加する保持電圧印加工程と、
前記電磁駆動機構の動作時の特性値に基づいて、前記可動鉄心が前記第２の位置に到達するときの速度が略０になるよう、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を設定する時間設定工程と、を備えることを特徴とする電磁駆動機構の制御方法。
【請求項１６】
前記特性値は、前記保持電圧の印加開始から前記コイルに流れる電流が予め定めた保持電流に到達するまでの保持電流立ち上がり時間であり、
前記時間設定工程は、予め規定した複数の駆動時間および複数の待機時間の候補の中から、前記保持電流立ち上がり時間が最大となる前記駆動時間および前記待機時間の組み合わせを、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間として選択することを特徴とする請求項１５に記載の電磁駆動機構の制御方法。
【請求項１７】
前記時間設定工程は、
前記予め定めた複数の駆動時間の候補のうちの１つと、前記予め定めた複数の待機時間の候補のうちの１つと、を選択し、
前記選択された駆動時間、前記コイルに前記駆動電圧を印加し、
前記駆動時間の印加終了から前記選択された待機時間経過後に、前記コイルに前記保持電圧を印加し、
前記コイルに流れる電流に対応する電圧が、前記予め定めた保持電流に対応する電圧に到達したか否かを判定し、
判定結果に基づいて、前記保持電圧の印加開始から、前記コイルに流れる電流に対応する電圧が前記予め定めた保持電流に対応する電圧に到達までの時間を、前記保持電流立ち上がり時間として計測し、
前記予め定めた複数の駆動時間および複数の待機時間の候補のすべての組み合わせの中で、前記計測された前記保持電流立ち上がり時間が最大となる前記駆動時間および前記待機時間の組み合わせを、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間として選択することを特徴とする請求項１６に記載の電磁駆動機構の制御方法。
【請求項１８】
前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を記憶手段に記憶する記憶工程を備え、
前記駆動電圧印加工程では、前記記憶手段から読み出された前記駆動時間、前記駆動電圧を前記コイルに印加し、
前記保持電圧印加工程では、前記駆動電圧の印加終了から前記記憶手段から読み出された前記待機時間経過後に、前記保持電圧を前記コイルに印加することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の電磁駆動機構の制御方法。
【請求項１９】
前記記憶工程では、前記特性値に基づいて予め定められた駆動時間および待機時間、または、前記時間設定工程により設定された駆動時間および待機時間を記憶することを特徴とする請求項１８に記載の電磁駆動機構の制御方法。
【請求項２０】
まず、前記時間設定工程により、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を設定し、その後、前記設定された駆動時間および待機時間に基づいて、前記電磁駆動機構の制御を行う第１制御モード、または、
前記時間設定工程により前記駆動時間および前記待機時間を設定することなく、予め前記特性値に基づいて定められた前記駆動時間および前記待機時間に基づいて、前記電磁駆動機構の制御を行う第２制御モードで動作することを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれかに記載の電磁駆動機構の制御方法。
【請求項２１】
前記第１制御モードで動作させるか、前記第２制御モードで動作させるか、を外部から設定可能であることを特徴とする請求項２０に記載の電磁駆動機構の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨークと呼ばれる磁性体金属製の枠体に巻回されたコイルに電圧を印加して、プランジャと呼ばれる可動鉄心を吸引して直線運動させる電磁駆動機構を制御する電磁駆動機構の制御装置および制御方法、ならびに、この電磁駆動機構の制御装置を用いた電磁駆動システムおよび測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルに通電し、プランジャと呼ばれる可動鉄心を吸引して直線運動させる電磁駆動機構を有する部品が、ソレノイド等の商品名で市販されており、様々な分野で使用されている。
【０００３】
図１は、ソレノイド１０の斜視図である。ソレノイド１０は、磁性体から成る円筒型の枠体であるヨーク１と、可動鉄心であるプランジャ２とを備えている。ヨーク１の内部天井面１ｓ３からヨーク１の下面１ｓ１に向かって開口した円筒形の内部空間１ａが形成されている。そして、ヨーク１の上面１ｓ２の中央部には、ヨーク１を貫通して内部天井面１ｓ３に至る円筒形の貫通孔３が形成されている。また、プランジャ２はヨーク１の直径と略同一の直径を有する円筒形の基部２ｘと、基部２ｘよりも直径が小さい円筒形で内部空間１ａに挿通可能な先端部２ｙとが一体化された形状となっている。
【０００４】
図２（ａ）は、ソレノイド１０を図１における矢印Ａの方向から見た透視平面図であり、図２（ｂ）は、ソレノイド１０を図１における矢印Ｂの方向から見た透視正面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ヨーク１の内部において銅線等から成るコイル４が内部空間１ａを囲むようにヨーク１に巻回される。コイル４の端子ａ，ｂは、図２（ａ）に示すようにヨーク１の外部に引き出されている。後述のように、端子ａ，ｂ間に電圧を印加すると、コイル４に電流が流れる。
【０００５】
また、図２（ｂ）に示すように、ヨーク１の直径とプランジャ２の基部２ｘの直径は略同一のＤ１であり、プランジャ２の先端部２ｙの直径Ｄ２は内部空間１ａの内径Ｄ３よりも小さい。このため、先端部２ｙは内部空間１ａに挿通可能である。また、貫通孔３の内径Ｄ４は内部空間１ａの内径Ｄ３よりも小さい。そして、先端部２ｙの長さＺ１は内部空間１ａの奥行きＺ２よりも短い。
【０００６】
以上のような形状を有するソレノイド１０の動作について説明する。
【０００７】
図３は、図２（ｂ）と同じ方向から見た、ソレノイド１０の動作の様子を示す図である。図３（ａ）はコイル４の端子ａ，ｂ間（図２（ａ））に電圧が印加されていない状態を示しており、図３（ｂ）はコイル４の端子ａ，ｂ間（図２（ａ））に電圧が印加されている状態を示している。
【０００８】
図３（ａ）において、ソレノイド１０の上側には、固定された第１の基台５が配置されている。第１の基台５には図２（ｂ）における貫通孔３の内径Ｄ４と略同一の内径を有する円筒形の貫通孔５ａが貫通している。また、ヨーク１は、その貫通孔３の直上に第１の基台５の貫通孔５ａが位置するように、図示されない取付ねじにより第１の基台５に固定されている。プランジャ２の先端部２ｙの上面２ｙｓには、図示されない接続機構により弾性体としてのばね６の一端が接続されている。ばね６は貫通孔３および貫通孔５ａを貫通して第１の基台５の上方に延びている。そして、ばね６の他端は図示されない接続機構により、第１の基台５の上方に離間して固定配置された第２の基台７の下面７ｓに固定されている。
【０００９】
図３（ａ）に示す、コイル４の端子ａ，ｂ（図２（ａ））間に電圧が印加されていないときのプランジャ２の基部２ｘの上面２ｘｓを初期位置０（第１の位置）とする。ばね６はプランジャ２を初期位置０に向けて付勢する。
【００１０】
図３（ａ）において、コイル４の端子ａ，ｂ（図２（ａ））間に電圧を印加するとコイル４に電流が流れ、これによりヨーク１が磁化する。その結果、ヨーク１とプランジャ２との間に吸引力が生じる。この吸引力により、プランジャ２はばね６の付勢力に対抗して、図３（ａ）の矢印Ｆ１の方向にヨーク１に向けて吸引され、プランジャ２の先端部２ｙはヨーク１の内部空間１ａに挿通する。そして、図３（ｂ）に示すように、基部２ｘの上面２ｘｓがヨーク１の下面１ｓ１に当接して停止する。上述のように、先端部２ｙの長さＺ１がヨーク１の内部空間１ａの奥行きＺ２よりも短い。そのため、プランジャ２は先端部２ｙの上面２ｙｓが内部空間１ａの内部天井面１ｓ３に当接することなく、上面２ｙｓと内部天井面１ｓ３との間には隙間がある。このときの基部２ｘの上面２ｘｓの位置を（第２の位置）保持位置ｘとする。
【００１１】
図３（ｂ）において、コイル４の端子ａ，ｂ（図２（ａ））間に印加していた電圧を遮断すると、コイル４に電流が流れなくなる。このため、ヨーク１の磁化が解除され、プランジャ２に対する吸引力が消失する。そして、プランジャ２は、ばね６による付勢力の作用により、図３（ｂ）の矢印Ｆ２の方向にヨーク１から離間して、図３（ａ）のように初期位置０に復帰する。
【００１２】
このように、ソレノイド１０は、プランジャ２を図３（ａ）に示す初期位置０と、図３（ｂ）に示す保持位置ｘとの間で直線運動させることができる。そのため、プランジャ２に部材を固定すれば、当該部材にプランジャ２と同様の直線運動を行わせることができる。プランジャ２には、例えばチップ形電子部品の電気的特性測定用プローブを固定することができる。
【００１３】
図４は、電気的特性検査用プローブＰａ，Ｐｂを用いたチップ形電子部品Ｗの電気的特性測定システムの概略図である。同図は、チップ形電子部品Ｗ（以下、ワークＷと記載）の電極Ｗａ，ＷｂにプローブＰａ，Ｐｂをそれぞれ接触させて電気的特性を測定する様子を示している。
【００１４】
ワークＷは、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の電子部品の周囲を絶縁体から成る基体Ｗｘで覆って小形の直方体形状としたものである。その大きさは様々であるが、図４（ａ）において、例えば長手方向の長さα＝０．６ｍｍ、高さβ＝０．３ｍｍ、短手方向の長さγ＝０．３ｍｍである。ワークＷの長手方向両端には、内部の電子部品に接続された導電性金属から成る電極Ｗａ，Ｗｂが形成される。
【００１５】
また、図３のプランジャ２と接続されるプローブＰａ，Ｐｂは、導電性金属により細長い直線状に形成される。そして、ワークＷの電極Ｗａ，Ｗｂと測定器とを、プローブＰａ，Ｐｂを介して電気的に接続することにより、電子部品の電気的特性を検査できる。電気的特性は、例えばワークＷの電子部品が抵抗の場合は抵抗値、コンデンサの場合は容量、インダクタの場合はインダクタンスである。
【００１６】
図４（ａ）は図３（ａ）と対応している。すなわち、図３（ａ）に示すように、プランジャ２が初期位置０にあるとき、プローブＰａ，ＰｂはそれぞれワークＷの電極Ｗａ，Ｗｂの下方に離間している。このとき、図示されない位置決め固定機構の作用により、電極Ｗａ，ＷｂがそれぞれプローブＰａ，Ｐｂの直上位置になるよう、ワークＷは位置決め固定されている。図４（ａ）の初期位置において、上述の大きさのワークＷの場合、電極Ｗａ，Ｗｂの下面とプローブＰａ，Ｐｂの先端との距離λは０．３ｍｍ程度に設定される。
【００１７】
図４（ｂ）は図３（ｂ）と対応している。すなわち、図３（ｂ）に示すように、プランジャ２が保持位置ｘにあるとき、プローブＰａ，ＰｂはワークＷの電極Ｗａ，Ｗｂの下面とそれぞれ接触している。このとき、プローブＰａ，Ｐｂにより、ワークＷの電極Ｗａ，Ｗｂには上方に向かう力が作用するが、上述の図示されない位置決め固定機構の作用により、ワークＷはほとんど移動せず、電極Ｗａ，ＷｂとプローブＰａ，Ｐｂとのそれぞれの接触は十分に確保され、精度良く電気的特性の測定を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図４のようにしてワークＷの電気的特性を測定する場合、プランジャ２が、図３（ａ）に示す初期位置から図３（ｂ）に示す保持位置に移動する際、ヨーク１に当接する際の衝撃を抑える必要がある。その理由の１つは、プランジャ２とヨーク１との当接の際の衝撃を抑えることにより、図４のプローブＰａ，Ｐｂと電極Ｗａ，Ｗｂとの当接の際の衝撃を抑えて、電極Ｗａ，Ｗｂに生じる傷を低減し、併せてプローブＰａ，Ｐｂの摩耗を抑えるためである。別の理由は、図３のプランジャ２とヨーク１との当接の際に発生する衝突音を抑えて、動作時の騒音を低減するためである。
【００１９】
衝撃を抑えるための条件は、ソレノイド１０におけるプランジャ２の重量やコイル４の抵抗成分あるいはインダクタンス成分に依存する。ところが、これらには偏差が存在するため、あるソレノイド１０について衝撃を抑えることができる条件を他のソレノイド１０に適用しても、必ずしも衝撃を抑えることはできないという問題がある。
【００２０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャの重量やコイルの抵抗成分あるいはインダクタンス成分の偏差等に関わらず、プランジャとヨークとの当接の際の衝撃を低減可能な電磁駆動機構の制御装置および制御方法、ならびに、この電磁駆動機構の制御装置を用いた電磁駆動システムおよび測定システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一態様によれば、コイルと、前記コイルに電圧を印加することにより第１の位置と第２の位置との間で移動する可動鉄心と、を有する電磁駆動機構の制御装置であって、前記可動鉄心を前記第１の位置から前記第２の位置へ向けて移動開始させるための駆動電圧を、所定の駆動時間、前記コイルに印加する駆動電圧印加手段と、前記駆動電圧の印加終了から所定の待機時間経過後に、前記可動鉄心を前記第２の位置に保持するための保持電圧を前記コイルに印加する保持電圧印加手段と、前記電磁駆動機構の動作時の特性値に基づいて、前記可動鉄心が前記第２の位置に到達するときの速度が略０になるよう、前記所定の駆動時間および前記所定の待機時間を設定する時間設定手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動機構の制御装置が提供される。
【００２２】
また、本発明の一態様によれば、コイルと、前記コイルに電圧を印加することにより、第１の位置と第２の位置との間で移動する可動鉄心と、を有する電磁駆動機構と、前記電磁駆動機構を制御する上記電磁駆動機構の制御装置と、を備えることを特徴とする電磁駆動システムが提供される。
【００２３】
また、本発明の一態様によれば、電子部品の電気的特性を測定する測定システムであって、上記電磁駆動システムと、前記可動鉄心に接続され、前記可動鉄心が前記第１の位置にある時は前記電子部品の電極と離間し、前記可動鉄心が前記第２の位置にある時は前記電子部品の電極と接触するプローブと、を備えることを特徴とする測定システムが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、プランジャの重量やコイルの抵抗成分あるいはインダクタンス成分の偏差等に関わらず、プランジャとヨークとの当接の際の衝撃を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ソレノイド１０の斜視図。
【図２】ソレノイド１０の透視平面図。
【図３】ソレノイド１０の動作を説明する概略図。
【図４】チップ形電子部品Ｗの電気的特性測定システムの概略図。
【図５】コイル４の等価回路図および電圧印加回路２０の回路図。
【図６】電圧印加回路２０の動作タイムチャート。
【図７】図６（ｇ）の拡大図。
【図８】ソレノイドの簡易モデルについて説明する図。
【図９】ソレノイド１０の制御手順の概略を示すフローチャート。
【図１０】ソレノイド１０におけるコイル４と、ソレノイド１０の制御装置の概略構成図。
【図１１】図９のステップＳ２を詳しく説明するフローチャート。
【図１２】図９のステップＳ３を詳しく説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
まず、ソレノイド１０の制御装置および制御方法の一例について説明する。
【００２７】
図５は、コイル４と、コイル４に電圧を印加する電圧印加回路２０の回路図である。図５において、図２および図３に示すコイル４は、抵抗成分Ｒｃおよびインダクタンス成分Ｌｃが直列接続された等価回路で表される。コイル４の端子ａは定電圧源に接続されており、正の電圧Ｅｄが印加されている。また、コイル４の端子ｂは電圧印加回路２０に接続されている。
【００２８】
電圧印加回路２０は、Ｎ型電界効果トランジスタ（以下、ＭＯＳトランジスタと記載）Ｑ１（第３のトランジスタ），Ｑ２（第１のトランジスタ）と、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタ（以下、バイポーラトランジスタと記載）Ｑ３（第２のトランジスタ）と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とを有する。ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のドレインはコイル４の端子ｂに接続される。トランジスタＱ１のソースはアースに接続され、ゲートは抵抗Ｒ１（第２の抵抗）を介して図示されない論理ＩＣ（Integrated Circuit）の出力に接続され、駆動電圧印加信号Ｖｄが入力される。駆動電圧印加信号Ｖｄは論理レベルのハイ（例えば電源電圧に対応する高レベル）およびロウ（例えば接地電圧に対応する低レベル）により与えられる。
【００２９】
ＭＯＳトランジスタＱ２のソースは抵抗Ｒ２（第１の抵抗）を介してアースに接続されるとともに、バイポーラトランジスタＱ３のベースに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートは、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタに接続されるとともに、抵抗Ｒ３（第３の抵抗）を介して図示されない論理ＩＣの出力に接続され、保持電圧印加信号Ｖｈ１が入力される、保持電圧印加信号Ｖｈ１は論理レベルのハイおよびロウにより与えられる。トランジスタＱ３のエミッタはアースに接続されている。
【００３０】
図６は、電圧印加回路２０の動作を示す波形図である。図６（ａ）〜図６（ｇ）の横軸はすべて共通であり、時間を示す。図６（ａ）の縦軸は駆動電圧印加信号Ｖｄ（図５）の論理レベルである。図６（ｂ）の縦軸は保持電圧印加信号Ｖｈ１（図５）の論理レベルである。図６（ｃ）の縦軸はバイポーラトランジスタＱ３（図５）のベース電圧Ｖｈ２である。図６（ｄ）の縦軸はＭＯＳトランジスタＱ２（図５）のゲート電圧Ｖｈ３である。図６（ｅ）の縦軸はコイル４の端子ｂ（図５）を基準とする端子ａ，ｂ間の電圧差である。図６（ｆ）の縦軸はコイル４（図５）に流れる電流である。図６（ｇ）の縦軸はプランジャ２（図３）の初期位置０から保持位置ｘまでの変位である。
【００３１】
図６（ａ）および図６（ｂ）にそれぞれ示すように、時刻ｔａまでは、駆動電圧印加信号Ｖｄ（図５）および保持電圧印加信号Ｖｈ１（図５）の論理レベルはともにロウである。よって、図５において、ＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン−ソース間はいずれも遮断されている（以下、オフと記載）。そのため、図６（ｆ）に示すようにコイル４に電流は流れず、結果として図６（ｅ）に示すようにコイル４の端子ａ，ｂ間の電圧差は０（等電位）である。
【００３２】
ここで、時刻ｔａにおいて、図６（ａ）に示すように、論理ＩＣは駆動電圧印加信号Ｖｄ（図５）の論理レベルをロウからハイに変化させる。ここで、図５においてＭＯＳトランジスタＱ１のゲートの論理レベルがハイであり、かつ、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインはコイル４を介して正の電圧Ｅｄが印加されている。よって、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインとソースとの間が導通する（以下、オンと記載）。この時、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインとソースとの間の電圧差は略０Ｖになるため、端子ｂの電位は略０Ｖになる。これに対して、端子ａの電位はＥｄであるから、図６（ｅ）に示すように、時刻ｔａにおいて、コイル４の端子ａ，ｂ間の電圧差は略Ｅｄとなる。
【００３３】
このコイル４の端子ａ，ｂ間に印加された駆動電圧の作用により、コイル４に電流が流れる。時刻ｔａにおいて、コイル４（図５）の端子ａ，ｂ間の電圧差が０から略Ｅｄに短時間で変化しても、図６（ｆ）に示すように、コイル４のインダクタンス成分Ｌｃ（図５）のために、コイル４に流れる電流は電圧の変化よりも遅れて緩やかに立ち上がり、指数関数的に変化する。そして、コイル４の抵抗成分Ｒｃ（図５）により決定され、下記（１）式で表される電流値Ｉｄに到達する。
Ｉｄ＝Ｅｄ／Ｒｃ  ・・・（１）
【００３４】
図６（ｆ）に示すように、コイル４の電流が緩やかに立ち上がると、ヨーク１の磁力も緩やかに立ち上がる。よって、ヨーク１がプランジャ２に及ぼす吸引力もまた緩やかに立ち上がる。
【００３５】
したがって、図６（ｇ）の実線Ｍｉに示すように、時刻ｔａから暫くの間、プランジャ２は初期位置０にとどまり、上記の吸引力がある値以上になると図３（ａ）における矢印Ｆ１の方向に変位を開始し、吸引力の増加とともに加速度を持って変位する。
【００３６】
ここで、時刻ｔａから駆動時間Ｔ１が経過した時刻ｔｂにおいて、図６（ａ）に示すように、論理ＩＣは駆動電圧印加信号Ｖｄ（図５）の論理レベルをハイからロウに変化させる。これにより、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートの論理レベルがロウに変化し、ＭＯＳトランジスタＱ１はオフする。すると、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインとコイル４の端子ａ，ｂはすべて同じ電位Ｅｄとなり、コイル４に印加されていた駆動電圧は遮断される。
【００３７】
このとき、図５に示すコイル４のインダクタンス成分Ｌｃにより逆起電力が発生する。そのため、コイル４の端子ａ，ｂ間の電圧差は、図６（ｅ）に示すように時刻ｔｂ直後に負の値である−Ｅまで一旦大きく減少した後、緩やかに増加して０に戻る。また、この逆起電力の作用により、コイル４の電流は図６（ｆ）に示すように時刻ｔｂからやや遅れて緩やかに減少して０になる。このように、コイル４に電流が流れなくなることで、ヨーク１の磁化が解除されてプランジャ２に対する吸引力が消失する。
【００３８】
すると、プランジャ２は図３に示すばね６による初期位置０側に向かう付勢力の作用により、次第に速度が低下する。そして、プランジャ２の変位は、図６（ｇ）の変位Ｍｉに示すように、保持位置ｘに向けて緩やかに近づき、時刻ｔｂから待機時間Ｔ２が経過した時刻ｔｃにおいては、保持位置ｘに十分に近づいている。
【００３９】
この時刻ｔｃにおいて、図６（ｂ）に示すように、論理ＩＣは保持電圧印加信号Ｖｈ１（図５）の論理レベルをロウからハイに変化させる。すると、図５において、時刻ｔａでＭＯＳトランジスタＱ１がオンしたのと同様に、ＭＯＳトランジスタＱ２がオンし、時刻ｔａの場合と同様に、コイル４の端子ａ，ｂ間の電圧差は略Ｅｄとなる。このとき、コイル４を流れる電流は、時刻ｔａの場合と同様に、電圧の変化よりも遅れて緩やかに立ち上がる（図６（ｆ））。
【００４０】
ここで、図５に示すように、ＭＯＳトランジスタＱ２のソースとアースとの間に抵抗Ｒ２が挿入され、かつ、ＭＯＳトランジスタＱ２のソースとゲートとの間にバイポーラトランジスタＱ３が接続されている。このため、バイポーラトランジスタＱ３のベース（すなわちＭＯＳトランジスタＱ２のソース）の電圧Ｖｈ２は、コイル４を流れる電流の増加とともに上昇する。
【００４１】
そして、電圧Ｖｈ２がバイポーラトランジスタＱ３をオン状態とするための閾値電圧ＶＴＱ３をわずかに超えた時刻ｔｄで、バイポーラトランジスタＱ３がオンする。これに伴い、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電圧（すなわちＭＯＳトランジスタＱ２のゲート電圧）Ｖｈ３は低下し始める。電圧Ｖｈ３がＭＯＳトランジスタＱ２をオン状態とするための閾値電圧ＶＴＱ２を下回ると、オンしていたＭＯＳトランジスタＱ２がオフする。ＭＯＳトランジスタＱ２のソースとアースとの間に抵抗Ｒ２が挿入されているため、直前まで閾値電圧ＶＴＱ３をわずかに超えていたＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｈ２が再び低下する。
【００４２】
このように、図６（ｃ）に示すように、電圧Ｖｈ２は、時刻ｔｃ以降緩やかに立ち上がり、時刻ｔｄにおいてバイポーラトランジスタＱ３の閾値電圧ＶＴＱ３に固定される。
【００４３】
一方、図５に示すように、保持電圧印加信号Ｖｈ１とＭＯＳトランジスタＱ２のゲートとの間に抵抗Ｒ３が挿入されている。そのため、図６（ｂ）に示すように時刻ｔｃで保持電圧印加信号Ｖｈ１の論理レベルがロウからハイに変化すると、図６（ｄ）に示すようにＭＯＳトランジスタＱ２のゲート電圧Ｖｈ３は一旦ハイに変化する。そして、時刻ｔｄにおいて、電圧Ｖｈ２が電圧ＶＴＱ３に固定されるのと同時に、電圧Ｖｈ３はＭＯＳトランジスタＱ２をオン状態とするための閾値ＶＴＱ２に変化する。
【００４４】
そして、同じ時刻ｔｄにおいて、図６（ｆ）に示すように、コイル４を流れる電流は上限値Ｉｈに到達する。この上限値Ｉｈは、図３（ｂ）に示すように、プランジャ２をばね６の付勢力に対抗して保持位置ｘにおいてヨーク１に保持するための保持電流である。そのため、以降では上限値Ｉｈを保持電流Ｉｈともよぶ。
【００４５】
ここで、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔｄにおいて、トランジスタＱ３のベース電圧Ｖｈ２は、トランジスタＱ３の閾値電圧ＶＴＱ３に固定される。よって、時刻ｔｄ以降に抵抗Ｒ２を流れる電流は、閾値電圧ＶＴＱ３と抵抗Ｒ２とにより決定される値に固定され、その電流値が保持電流Ｉｈとなる。すなわち、保持電流Ｉｈは下記（２）式で表される。
Ｉｈ＝ＶＴＱ３／Ｒ２  ・・・（２）
上記（１）式の電流Ｉｄと上記（２）式の保持電流Ｉｈとを比較すると、各式の右辺の分子についてＶＴＱ３＜Ｅｄであり、分母についてＲ２＞Ｒｃであるため、Ｉｈ＜Ｉｄである。
【００４６】
また、この時刻ｔｄ以降では、図６（ｅ）に示すように、コイル４の端子ａ，ｂ間の電圧差Ｅｈは、コイル４の抵抗成分Ｒｃおよび上記の保持電流Ｉｈにより生じる電圧降下となり、上記（２）式を考慮すると、下記（３）式で表される。
Ｅｈ＝Ｒｃ・Ｉｈ＝Ｒｃ・ＶＴＱ３／Ｒ２  ・・・（３）
一方、上記（１）式より下記（１’）式が成立する。
Ｅｄ＝Ｒｃ・Ｉｄ  ・・・（１’）
上記（３），（１’）式において、Ｉｈ＜Ｉｄであるから、Ｅｈ＜Ｅｄである。
【００４７】
図６（ｅ）に示すように、時刻ｔｃからコイル４に流れる電流が保持電流Ｉｈに到達するまでの時間を保持電流立ち上がり時間Ｔ３とよぶ。保持電流立ち上がり時間Ｔ３において、コイル４に流れる電流が保持電流Ｉｈに到達するまでの間は、コイル４に流れる電流が緩やかに増加する（図６（ｆ））。そのため、図３のプランジャ２に対する吸引力も緩やかに増加する。同時に、ばね６が圧縮されることによりプランジャ２に対する付勢力が次第に増加する。この吸引力の増加と付勢力の増加のバランスにより、プランジャ２は緩やかに減速し、図３（ｂ）に示すように、基部２ｘの上面２ｘｓが保持位置ｘであるヨーク１の下面１ｓ１に当接して停止する。
【００４８】
上記の吸引力の増加および付勢力の増加のバランスを最適化することにより、保持位置ｘに到達して停止する直前のプランジャ２の速度を略０にすることが可能である。これを実現することで、プランジャ２とヨーク１とが当接する際の衝撃および衝突音を小さくすることができる。
【００４９】
上記の吸引力の増加および付勢力の増加の最適なバランスを実現するための駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２には最適値が存在する。その最適値に基づいて制御が行われた時のプランジャ２の変位が図６（ｇ）における実線Ｍｉである。
【００５０】
駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値は、図３におけるソレノイド１０のプランジャ２に図４におけるプローブＰａ，Ｐｂを固定した状態でプランジャ２の変位を測定することにより決定される。そして、決定された値は、図５には示されない不揮発性メモリと呼ばれる記憶素子に書き込まれている。以後、ソレノイド１０が動作するたびに、この不揮発性メモリから駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２が読み出されて上記の制御が行われる。
【００５１】
不揮発性メモリは、機器の回路上で電気的にデータの消去および書き込みが可能で、電源を切っても書き込まれたデータが保持される記憶素子であり、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory：電気的消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ）である。
【００５２】
また、駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の不揮発性メモリからの読み出しや、図６（ａ）および図６（ｂ）の波形図にそれぞれ示した駆動電圧印加信号Ｖｄおよび保持電圧印加信号Ｖｈ１の論理レベルの設定タイミングは、例えばマイクロコンピュータ（以下マイコンと記載）のソフトウェアにより実現されている。
【００５３】
例えば、図６（ａ）の時刻ｔｂにおいて、駆動電圧印加信号Ｖｄの論理レベルをハイからロウに変化させている。これは、マイコン内部のタイマの計測値と、予め記憶素子から読み出した駆動時間Ｔ１とを比較することにより実現している。具体的には、マイコン内部のタイマ用クロックを使用してタイマを動作させ、タイマの起動時すなわちタイマの計測値が０である時刻を時刻ｔａとし、タイマの計測値と、予め記憶素子から読み出された駆動時間Ｔ１とを比較する。そして、両者が一致した時点が時刻ｔｂであると判断する。そして、マイコンの出力ポートの１つに割り当てられた駆動電圧印加信号Ｖｄの論理レベルをハイからロウに変化させている。
【００５４】
また、同様に、図６（ｂ）の時刻ｔｃにおいて、保持電圧印加信号Ｖｈ１の論理レベルをロウからハイに変化させている。これは、タイマの計測値と、予め記憶素子から読み出された待機時間Ｔ２とを比較して、上記時刻ｔｂ以降に両者が一致した時点が時刻ｔｃであると判断する。そして、マイコンの駆動電圧印加信号Ｖｄとは別の出力ポートの１つに割り当てられた保持電圧印加信号Ｖｈ１の論理レベルをロウからハイに変化させている。
【００５５】
以上に例示したソレノイド１０の制御装置および制御手法には、以下の問題点がある。
【００５６】
図７は図６（ｇ）の拡大図である。図７において、実線の変位Ｍｉは、上述のようにプランジャ２の変位の測定を行って設定された最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を用いて図３のソレノイド１０を制御した場合の、プランジャ２の変位である。
【００５７】
ここで、あるソレノイド１０について、変位Ｍｉを実現する最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を用いて、別のソレノイド１０を制御した場合に、変位Ｍｉと同一の変位にはならない場合がある。その原因は、個々のソレノイド１０において、図３におけるプランジャ２の重量や、図５におけるコイル４の抵抗成分Ｒｃあるいはインダクタンス成分Ｌｃに偏差が存在するためである。
【００５８】
例えば、プランジャ２の変位が変位Ｍｉと異なり、図７の変位Ｍｓ１，Ｍｓ２（破線）および変位Ｍｅ１，Ｍｅ２（一点鎖線）のようになることがある。
【００５９】
変位Ｍｓ１，Ｍｓ２は、図６（ｅ）の時刻ｔａにおいて印加した駆動電圧Ｅｄにより発生するコイル４に流れる電流（図６（ｆ））の作用によるプランジャ２の加速が不足する場合の例である。
【００６０】
この場合は、時刻ｔｂにおけるプランジャ２の変位が変位Ｍｉに比べて不足する。そのため、時刻ｔｂにおいて駆動電圧Ｅｄを遮断すると（図６（ａ））、上述のように待機時間Ｔ２が経過する間にプランジャ２が減速すること、および、プランジャ２に対してばね６（図３）の初期位置０に向けた付勢力が作用することにより、時刻ｔｃにおけるプランジャ２の変位が変位Ｍｉに比べて不足する。すなわち、時刻ｔｃにおいて、プランジャ２と保持位置ｘとの距離が、変位Ｍｉの場合と比べて大きい。
【００６１】
初めに、変位Ｍｓ１について詳しく説明する。時刻ｔｃで印加された保持電圧Ｅｄ（図６（ｅ））により発生するコイル４に流れる電流（図６（ｆ））の増加に伴い、図３におけるヨーク１にはプランジャ２に対する吸引力が増加する。変位Ｍｓ１の場合は、その吸引力がプランジャ２をヨーク１に向けて吸引開始する時刻ｔｓ１において、プランジャ２の変位が保持位置ｘからかなり離間した位置ｘｓｓである。このため、ばね６の付勢力がそれほど強くなく、プランジャ２は時刻ｔｓ１において急激に吸引力を受けて保持位置ｘに向けて変位を開始し、保持位置ｘにおいて大きな衝撃でヨーク１に衝突して跳ね返る。そして、以後はヨーク１からの吸引力と上記のばね６の付勢力との作用により、暫くの間、プランジャ２は、保持位置ｘ付近において、ヨーク１への衝突と跳ね返りを繰り返す減衰振動を経て、時刻ｔｓｘにおいて漸く保持位置ｘに保持される。
【００６２】
このように、変位Ｍｓ１は、時刻ｔｓ１から時刻ｔｓｘまでの時間Ｔ４において、プランジャ２がヨーク１に衝突を繰り返すため、プランジャ２に固定された図４のプローブＰａ，Ｐｂと電極Ｗａ，Ｗｂとの当接の際の衝撃が大きくなる。これは、電極Ｗａ，Ｗｂに傷を生じること、あるいはプローブＰａ，Ｐｂの摩耗が大きくなることにつながる。また同時に、プランジャ２とヨーク１との当接の際に発生する衝突音も大きくなる。
【００６３】
次に、変位Ｍｓ２について詳しく説明する。変位Ｍｓ２は、時刻ｔｂにおけるプランジャ２の変位が変位Ｍｓ１よりも更に不足している場合である。この場合は、時刻ｔｃを経て、図３におけるヨーク１にプランジャ２に対する吸引力が発生しても、その時点におけるプランジャ２の変位が、上記の変位Ｍｓ１の位置ｘｓｓと比べてさらに大きく保持位置ｘから離間しているため、プランジャ２に吸引力がほとんど作用しない。
【００６４】
このため、プランジャ２はヨーク１に吸引されることはなく、ばね６（図３）の付勢力によって初期位置０に向けて付勢されて減速する。そして、図７における時刻ｔｓ２において保持位置ｘに最も接近した位置ｘｓｒに到達すると、ばね６の付勢力によって初期位置０に向けて引き戻され、初期位置０付近において減衰振動を繰り返して、時刻ｔｓｒで初期位置０に静止する。
【００６５】
このように、変位Ｍｓ２の場合、プランジャ２が保持位置ｘに到達せず、結果として、図４のプローブＰａ，Ｐｂは電極Ｗａ，Ｗｂに当接しない。
【００６６】
一方、変位Ｍｅ１，Ｍｅ２は、上述の変位Ｍｓ１，Ｍｓ２とは逆に、時刻ｔａにおいて印加した駆動電圧Ｅｄ（図６（ｅ））により発生するコイル４に流れる電流（図６（ｆ））の作用によるプランジャ２の加速が過剰である場合の例である。
【００６７】
この場合は、時刻ｔｂにおけるプランジャ２の変位が、変位Ｍｉに比べて保持位置ｘに近接している。そのため、時刻ｔｂにおいて駆動電圧Ｅｄを遮断すると（図６（ａ））、その後の待機時間Ｔ２が経過する間に、ばね６（図３）の初期位置０に向けた付勢力が作用する時間が相対的に不足し、プランジャ２が十分に減速しない。
【００６８】
初めに、変位Ｍｅ１について詳しく説明する。時刻ｔｃにおいて印加された保持電圧Ｅｄ（図６（ｅ））により発生するコイル４の電流（図６（ｆ））の増加に伴い、図３におけるヨーク１にはプランジャ２に対する吸引力が増加する。変位Ｍｅ１の場合は、その吸引力がプランジャ２をヨーク１に向けて吸引開始する時刻ｔｓ１よりも早い時刻ｔｅ１において、プランジャ２が保持位置ｘに到達する。そして、保持位置ｘにおいてヨーク１に衝突して跳ね返る。そして、上記のばね６の付勢力の作用により、初期位置０に向けて引き戻される。
【００６９】
その後、上記のようにコイル４に流れる電流の増加に伴い、図３におけるヨーク１によるプランジャ２に対する吸引力が増加する。その吸引力がプランジャ２をヨーク１に向けて吸引開始する時刻ｔｅｓにおいて、プランジャ２の変位が保持位置ｘからかなり離間した位置ｘｅｒである。このため、ばね６の付勢力がそれほど強くなく、プランジャ２は時刻ｔｅｓにおいて急激に吸引力を受けて保持位置ｘに向けて変位を開始し、保持位置ｘにおいて大きな衝撃でヨーク１に衝突して跳ね返る。そして、以後はヨーク１からの吸引力と上記のばね６の付勢力との作用により、前述のＭｓ１の場合と同様に、暫くの間は保持位置ｘ付近においてヨーク１への衝突と跳ね返りを繰り返す減衰振動を経て、時刻ｔｅｘにおいて漸く保持位置ｘに保持される。
【００７０】
このように、変位Ｍｅ１は、時刻ｔｅｓから時刻ｔｅｘまでの時間Ｔ５において、プランジャ２がヨーク１に衝突を繰り返すため、プランジャ２に固定された図４のプローブＰａ，Ｐｂと電極Ｗａ，Ｗｂとの当接の際の衝撃が大きくなる。これは、上記の変位Ｍｓ１の場合と同様に、電極Ｗａ，Ｗｂに傷を生じること、あるいはプローブＰａ，Ｐｂの摩耗が大きくなることにつながる。また同時に、プランジャ２とヨーク１との当接の際に発生する衝突音も大きくなる。
【００７１】
次に、変位Ｍｅ２について詳しく説明する。変位Ｍｅ２は、時刻ｔｂにおけるプランジャ２の変位が変位Ｍｅ１よりも更に保持位置ｘに近接している場合である。この場合は、時刻ｔｃ以前にプランジャ２が保持位置ｘに到達し、大きな衝撃で図３におけるヨーク１に衝突して跳ね返る。そして、ばね６の付勢力によって初期位置０に向けて引き戻される。時刻ｔｃ以降にヨーク１にプランジャ２に対する吸引力が発生した時点におけるプランジャ２の変位が、上記変位Ｍｅ１の位置ｘｅｒと比べてさらに大きく保持位置ｘから離間しているため、プランジャ２に吸引力はほとんど作用しない。このため、プランジャ２はヨーク１に吸引されることはなく、上記のばね６の付勢力によって更に初期位置０に向けて引き戻され、初期位置０付近において減衰振動を繰り返し、時刻ｔｅｒにおいて初期位置０に静止する。
【００７２】
このように、変位Ｍｅ２の場合、プランジャ２が保持位置ｘに到達せず、結果として、図４のプローブＰａ，Ｐｂは電極Ｗａ，Ｗｂに当接しない。
【００７３】
以上のように、変位Ｍｓ１，Ｍｅ１は、いずれも変位Ｍｉとは異なり、保持位置ｘにおいてプランジャ２がヨーク１に当接する際の衝撃および衝突音を抑制できるものではない。また、変位Ｍｓ２，Ｍｅ２はいずれもプランジャ２が保持位置ｘに到達できないものである。
【００７４】
上述のように、ソレノイド１０には、図３におけるプランジャ２の重量や、図５におけるコイル４の抵抗成分Ｒｃあるいはインダクタンス成分Ｌｃに偏差が存在する。そのため、同一の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２によりいくつかのソレノイド１０を動作制御した場合でも、必ずしも図７の変位Ｍｉを実現できずに、Ｍｓ１，Ｍｓ２，Ｍｅ１またはＭｅ２になってしまうソレノイド１０がある。
【００７５】
さらに、図３におけるプランジャ２の重量には、図４に示すプローブＰａ，Ｐｂの重量も含まれる。そのため、プローブＰａ，Ｐｂの先端部分が摩耗した場合等に、プローブＰａ，Ｐｂを新品に交換した場合には、ソレノイド１０が同一であっても、プローブＰａ，Ｐｂの重量の偏差によりプランジャ２の重量に偏差を生じるので、同様の現象が発生することがある。
【００７６】
上記のソレノイド１０やプローブＰａ，Ｐｂの各偏差自体は極めて小さいものであるが、上述のように、図４に示すワークＷの寸法は、α＝０．６ｍｍ、β＝０．３ｍｍ、γ＝０．３ｍｍ程度と極めて小さい。これに対応して、ワークＷの電極Ｗａ，Ｗｂに当接するプローブＰａ，Ｐｂは非常に細い。また、初期位置０と保持位置ｘとの距離（図６および図７）に相当する電極Ｗａ，Ｗｂの下面とプローブＰａ，Ｐｂの先端との距離λ（図４）の値は０．３ｍｍ程度と、これも極めて小さい。
【００７７】
このため、上述のプランジャ２の重量の偏差や、図５におけるコイル４の抵抗成分Ｒｃあるいはインダクタンス成分Ｌｃの偏差が極めて小さいものであっても、図６における同一の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２に対して、図７に示すように、個々のソレノイド１０に変位Ｍｉ，Ｍｓ１，Ｍｓ２，Ｍｅ１，Ｍｅ２のすべてが発生しうる。
【００７８】
個々のソレノイド１０ごとに異なるプランジャ２の変位をすべて変位Ｍｉとする駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を求めるために、例えば以下の手法が考えられる。
【００７９】
まず、ある１つのソレノイド１０について変位計やオシロスコープ等の測定器を用いて変位を測定し、変位Ｍｉとなる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を決定する。
【００８０】
次に、その最適値を用いて他のソレノイド１０について、同様に変位計やオシロスコープ等の測定器を用いて変位を測定する。この時、変位Ｍｉとならない場合には、駆動時間Ｔ１あるいは待機時間Ｔ２を変更して再度変位を測定することを繰り返し、変位Ｍｉとなる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を決定する。
【００８１】
しかしながら、上記の偏差を考慮すると、最適値となりうる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の候補数は、それぞれ１００個から４００個程度に及ぶことがある。このため、この手法では、すべての駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の候補を組み合わせてプランジャ２の変位を測定しながら、変位Ｍｉとなる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を決定するには、膨大な時間を要する。
【００８２】
そこで、時間を短縮するために、ある駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の組み合わせに対応する変位の測定結果が変位Ｍｉではない場合に、測定した変位の形状を見ながら、この変位を変位Ｍｉに近付けるための駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の組み合わせを、作業者が自らの経験あるいは勘に基づいて選択して再び測定を行うという、試行錯誤的作業を行うことも考えられる。
【００８３】
しかしながら、このような作業により駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を決定すると、作業者の経験あるいは勘の差異によって最適値決定までの時間が大きくばらつく。また、すべての駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の組み合わせについてプランジャ２の変位を測定していないことから、決定された最適値が必ずしも真の最適値であるとは限らない。
【００８４】
そこで、本発明では、以下のようにして、図３におけるプランジャ２とヨーク１との当接の際の衝撃を低減するものである。
【００８５】
まず、ソレノイド１０における、ヨーク１およびプランジャ２の全体のインダクタンスについて考察する。
【００８６】
図８（ａ）は、図３に示すソレノイド１０の簡易モデルである。簡略化のため、ヨーク１は貫通孔がないコの字形であり、プランジャ２は基部のみの直線形状であるとする。また、ヨーク１とプランジャ２との間には同一長の間隙８が２箇所ある。ヨーク１の一辺にはコイル４が巻回されている。ここで、ヨーク１とプランジャ２とを合わせて一つの鉄心と考えた時の透磁率をμ、間隙８の透磁率をμ０、鉄心の磁路長（図８（ａ）における破線の長さ）をＤｉ、間隙８の磁路長をＤａ、コイル４の巻数をＮ、鉄心の磁気抵抗をＲｉ、間隙８の磁気抵抗をＲａ、鉄心と間隙８を合わせた全体の磁気抵抗をＲ、鉄心と間隙８とを合わせた全体のインダクタンスをＬ、磁位差をＦ、電流をＩ、磁束をΦとする。
【００８７】
このとき、下記（４），（５）式が成立する。  
Ｆ＝Ｎ・Ｉ＝Φ・Ｒ  ・・・（４）
Ｎ・Φ＝Ｌ・Ｉ  ・・・（５）
この上記（４），（５）式より下記（６）式が成立する。  
Ｌ＝Ｎ・Φ／Ｉ＝Ｎ２／Ｒ  ・・・（６）
ここで、鉄心と間隙８とを合わせた全体の磁気抵抗Ｒは、鉄心の磁気抵抗Ｒｉと間隙８の磁気抵抗Ｒａとの合成であるので、下記（７）式が成立する。  
Ｒ＝Ｒｉ＋Ｒａ＝（Ｄｉ／μ・Ｓ）＋（２Ｄａ／μ０・Ｓ）  ・・・（７）
である。上記（７）式を上記（６）式に代入すると、下記（８）式が得られる。  
Ｌ＝Ｓ・Ｎ２・μ・μ０／（Ｄｉ・μ０＋２Ｄａ・μ）  ・・・（８）
上記（８）式において、変数はＤａだけで他は定数なので、定数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を用いて上記（８）式を書き換えると、下記（９）式が得られる。  
Ｌ＝Ｃ１／（Ｃ２・Ｄａ＋Ｃ３）  ・・・（９）
ここで、Ｃ１＝Ｓ・Ｎ２・μ・μ０，Ｃ２＝２μ，Ｃ３＝Ｄｉ・μ０である。上記（９）式より、Ｄａ＝０のとき、Ｌ＝Ｃ１／Ｃ３であるから、この値で（９）式の右辺を除したものを改めてソレノイド１０全体のインダクタンスＬとすると、下記（１０）式が成立する。  
Ｌ＝１／（Ｃ４・Ｄａ＋１）  ・・・（１０）
ここで、Ｃ４＝Ｃ２／Ｃ３である。
【００８８】
図８（ｂ）は、ソレノイド１０全体のインダクタンスＬ（縦軸）と、間隙８の磁路長Ｄａ（横軸）との関係を模式的に示すグラフである。上記（１０）式は、ソレノイド１０全体のインダクタンスＬが、間隙８の磁路長、すなわち、プランジャ２とヨーク１との距離Ｄａにほぼ反比例することを示している。図８（ｂ）に示すように、プランジャ２とヨーク１との距離Ｄａが短くなると、ソレノイド１０全体のインダクタンスＬは急激に増加する。
【００８９】
一方、このような鉄心と間隙８とを合わせたソレノイド１０全体のインダクタンスＬに電圧Ｖを印加してから時間ｔが経過した後の電流Ｉと抵抗Ｒｘとの関係は、下記（１１）式のようになる。  
Ｖ＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔ＋ＩＲｘ  ・・・（１１）
上記（１１）式から電流Ｉを求めると、下記（１２）式が得られる。  
Ｉ＝Ｖ・（１−ｅ−Ｒｘｔ／Ｌ）／Ｒｘ  ・・・（１２）
【００９０】
図６（ｆ）において、時刻ｔｃから保持電流立ち上がり時間Ｔ３で、上記（１２）式における電流Ｉが保持電流Ｉｈに達する。このとき、図６（ｅ）に示すように、コイル４の端子ａ，ｂ間の電圧差は保持電圧Ｅｈである。よって、上記（１２）式より保持電流立ち上がり時間Ｔ３は下記（１３）式で表される。
【数１】
2013172030.tif 000003
【００９１】
上記（１３）式は、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が、上記（１０）式で示されるソレノイド１０全体のインダクタンスＬに比例することを示している。また、上記（１０）式は、ソレノイド１０全体のインダクタンスＬがプランジャ２とヨーク１との距離Ｄａにほぼ反比例することを示している。よって、上記（１０），（１３）式より、保持電流立ち上がり時間Ｔ３はプランジャ２とヨーク１の距離Ｄａにほぼ反比例することがわかる。
【００９２】
図８（ｃ）は、保持電流立ち上がり時間Ｔ３（縦軸）と、間隙８の磁路長Ｄａ（横軸）との関係を模式的に示すグラフである。間隙８の磁路長、すなわち、プランジャ２とヨーク１との距離Ｄａが短くなると、保持電流立ち上がり時間Ｔ３は急激に増加する。すなわち、図６（ｅ）における時刻ｔｃで保持電圧Ｅｄを印加開始した時に、プランジャ２とヨーク１との距離が長い場合には図６（ｆ）における保持電流立ち上がり時間Ｔ３が短くなり、逆に、プランジャ２とヨーク１との距離が短い場合には図６（ｆ）における保持電流立ち上がり時間Ｔ３が急激に長くなることがわかる。
【００９３】
このことは、図３においてプランジャ２が保持位置ｘでヨーク１に当接する際の衝撃および衝突音が小さくなるときのプランジャ２の変位が、図７における変位Ｍｉであることと一致する。すなわち、図７における変位Ｍｉは、図６（ｅ）の保持電圧Ｅｄを印加開始する時刻ｔｃにおいて、プランジャ２とヨーク１との距離が短く、磁路長Ｄａが小さい。このため、図８（ｃ）に示すように保持電流立ち上がり時間Ｔ３が長くなり、時刻ｔｃからヨーク１がプランジャ２を吸引開始する時刻までの時間が長くなる。これにより、プランジャ２が時刻ｔｃの後で更にヨーク１に接近して、ばね６の付勢力により十分に減速した時点で、ヨーク１に吸引され始める。よって、上記のように、吸引力の増加と付勢力の増加とのバランスが最適化されて、プランジャ２が保持位置ｘでヨーク１に当接する際の速度が略０となる。その結果、当接時の衝撃および衝突音が小さくなる。
【００９４】
以上の考察により、図３においてプランジャ２が保持位置ｘでヨーク１に当接する際の衝撃および衝突音を抑制する、すなわち、プランジャ２の変位を図７における変位Ｍｉのようにするためには、図６における駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２について、予め定めた複数の規定値の中から、図６（ｆ）の保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大になる組み合わせを選択すればよい。
【００９５】
このことを利用して、図９に示す手順によりソレノイド１０を制御する。
【００９６】
すなわち、まず、複数の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値を設定する（ステップＳ１）。その手法として、例えば以下のようにする。まず、ソレノイド１０として使用する製品を選択した段階で、その製品１個に対してプランジャ２の変位を測定する。そして、その変位が図７における変位Ｍｉとなる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を決定する。さらに、個々の製品の偏差を考慮して当該最適値以外に最適値となりうる複数の値を規定値として規定する。
【００９７】
最適値となりうる規定値の数は、上述のように個々のソレノイドの偏差を考慮し、例えば駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２のそれぞれについて、１００個および４００個程度とする。具体例として、ある製品についての最適な駆動時間Ｔ１が１．１５ｍｓであった場合、駆動時間Ｔ１の規定値を１．１ｍｓ〜１．２ｍｓまで１μｓ間隔の合計１０１個とする。そして、最適な待機時間Ｔ２が０．８ｍｓであった場合、待機時間Ｔ２の規定値を０．６ｍｓ〜１．０ｍｓまで１μｓ間隔の合計４０１個とする。これらの規定値が、他のソレノイドにおける最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の候補となる。
【００９８】
次に、設定された複数の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値のうち、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大となる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の組み合わせを選択する（図９のステップＳ２）。これは、図３においてプランジャ２が保持位置ｘに到達する際の速度を略０とし、プランジャ２がヨーク１に当接する際の衝撃および衝突音を抑制するための駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を選択することを意味する。
【００９９】
そして、選択された駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を用いて、図６（ａ），（ｂ）に示すタイミングでソレノイド１０を駆動する（図９のステップＳ３）。これにより、図３においてプランジャ２が保持位置ｘに到達するときの速度を略０にできる。
【０１００】
図９のステップＳ２において、駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値の中から保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大になる組み合わせを選択するには、規定値を不揮発性メモリ等の記憶素子に書き込み、各規定値をマイコンのソフトウェアによるプログラムによって読み出して処理すればよい。以下、ステップＳ２について詳細に説明する。
【０１０１】
図１０は、ソレノイド１０におけるコイル４と、ソレノイド１０の制御装置（以下、単に制御装置という）の概略構成図である。制御装置は、コイル４に電圧を印加する電圧印加回路２０と、駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を記憶する記憶用ＩＣ３０と、電圧印加回路２０および記憶用ＩＣ３０を制御する制御用ＩＣ４０と、比較ＩＣ５０（比較手段）とを有する。コイル４および電圧印加回路２０については、図５を用いて説明したので、ここでの説明は省略する。
【０１０２】
記憶用ＩＣ３０は、電気的にデータの消去および書き込みが可能な不揮発性メモリであり、電源を切っても書き込まれたデータは保持される。記憶素子としての各種メモリが１つの集積回路である記憶用ＩＣ３０内に収容されている。記憶用ＩＣ３０は制御用ＩＣ４０により制御される。
【０１０３】
記憶用ＩＣ３０は、Ｔ１規定値メモリ３１１と、Ｔ２規定値メモリ３１２と、Ｔ１Ｍメモリ３２１と、Ｔ２Ｍメモリ３２２とを有する。
【０１０４】
Ｔ１規定値メモリ３１１およびＴ２規定値メモリ３１２は、予め図９のステップＳ１で設定された複数の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値をそれぞれ記憶する。図１０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２は記憶手段を構成し、駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値のうち、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大となる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２をそれぞれ記憶する。
【０１０５】
制御用ＩＣ４０は、いわゆるワンチップマイコンと呼ばれるマイコンであり、１つの集積回路である。制御用ＩＣ４０は最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を設定する。制御用ＩＣ４０は、制御部４１（制御手段）と、組み合わせ生成部４２（組み合わせ生成手段）と、Ｔ１メモリ４３１と、Ｔ２メモリ４３２と、駆動電圧印加信号発生部４４１（駆動電圧印加手段）と、保持電圧印加信号発生部４４２（保持電圧印加手段）と、タイマＡ４５と、比較部４６１と、比較部４６２と、Ｔ１ａメモリ４７１と、Ｔ２ａメモリ４７２と、タイマＢ４８と、Ｔ３メモリ４９と、Ｔ３ＭＡＸメモリ４Ａと、比較部４Ｂとを有する。制御用ＩＣ４０のうち、駆動電圧印加信号発生部４４１と保持電圧印加信号発生部４４２以外の部分により、時間設定手段が構成される。
【０１０６】
制御部４１は、制御用ＩＣ４０内の各部および記憶用ＩＣ３０を制御する。
【０１０７】
組み合わせ生成部４２は、記憶用ＩＣ３０のＴ１規定値メモリ３１１およびＴ２規定値メモリ３１２にそれぞれ記憶された複数の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値のうちの１つずつを、読み出す。そして、組み合わせ生成部４２は、読み出された駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を組みにして、「組み合わせＮ」を生成する。そして、組み合わせ生成部４２は、組み合わせＮのうちの駆動時間Ｔ１をＴ１メモリ４３１に、待機時間Ｔ２をＴ２メモリ４３２にそれぞれ書き込む。
【０１０８】
ここで、Ｎは駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の各組み合わせに個別に付与された番号である。すべての駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の組み合わせの合計数をＫ（Ｋは自然数）とすると、１≦Ｎ≦Ｋである。Ｎを１からＫまで１ずつ増加させることにより、すべての駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値の組み合わせについて処理を行うことができる。
【０１０９】
例えば、駆動時間Ｔ１の規定値として０．１／０．２／０．３の３個がＴ１規定値メモリ３１１に書き込まれ、待機時間Ｔ２として１．４／１．５の２個がＴ２規定値メモリ３１２に書き込まれているとする。このとき、すべての駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値の組み合わせは３・２＝６通りなので、１≦Ｎ≦６である。そして、例えば組み合わせ１＝（０．１，１．４）、組み合わせ２＝（０．１，１．５）、組み合わせ３＝（０．２，１．４）、組み合わせ４＝（０．２，１．５）、組み合わせ５＝（０．３，１．４）、組み合わせ６＝（０．３，１．５）とする。プログラムで組み合わせ１を処理する場合は、Ｔ１＝０．１，Ｔ２＝１．４とすればよい。
【０１１０】
駆動電圧印加信号発生部４４１は、制御部４１および比較部４６１からの制御に応じて、電圧印加回路２０のＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに入力される駆動電圧印加信号Ｖｄを制御する。より具体的には、駆動電圧印加信号発生部４４１は、制御部４１からの指令に応じて駆動電圧印加信号Ｖｄをハイに設定し（図６（ａ）の時刻ｔａ）、比較部４６１からの指令に応じて駆動電圧印加信号Ｖｄをロウに設定する（図６（ａ）の時刻ｔｂ）。
【０１１１】
タイマＡ４５は、駆動電圧印加信号Ｖｄがハイに設定される時刻（図６（ａ）の時刻ｔａ）を基準とし、内部のタイマ用クロックを使用して時間を計測する。また、タイマＡ４５は、制御部４１の制御に応じて、計測時間を０にリセットする。比較部４６１は、タイマＡ４５の計測時間と、Ｔ１メモリ４３１に記憶された駆動時間Ｔ１の値とを比較する。そして、比較部４６１は、タイマＡ４５の計測時間がＴ１メモリ４３１に記憶された駆動時間Ｔ１に到達すると、駆動電圧印加信号Ｖｄがロウに設定されるよう、駆動電圧印加信号発生部４４１を制御する。
【０１１２】
保持電圧印加信号発生部４４２は、制御部４１および比較部４６２からの制御に応じて、電圧印加回路２０のＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに入力される保持電圧印加信号Ｖｈ１を制御する。より具体的には、保持電圧印加信号発生部４４２は、制御部４１からの指令に応じて保持電圧印加信号Ｖｈ１をロウに設定し、比較部４６２からの指令に応じて保持電圧印加信号Ｖｈ１をハイに設定する（図６（ｂ）の時刻ｔｃ）。
【０１１３】
比較部４６２は、タイマＡ４５の計測時間と、Ｔ１メモリ４３１に記憶された駆動時間Ｔ１およびＴ２メモリ４３２に記憶された待機時間Ｔ２の和（Ｔ１＋Ｔ２）とを比較する。そして、比較部４６２は、タイマＡ４５の計測時間が（Ｔ１＋Ｔ２）に到達すると、保持電圧印加信号Ｖｈ１がハイに設定されるよう、保持電圧印加信号発生部４４２を制御する。
【０１１４】
タイマＢ４８は、比較部４６２の比較結果に応じ、保持電圧印加信号Ｖｈ１がハイに設定される時刻（図６（ｂ）の時刻ｔｃ）を基準とし、内部のタイマ用クロックを使用して時間を計測する。また、タイマＢ４８は、制御部４１の制御に応じて、計測時間を０にリセットする。Ｔ３メモリ４９は、後述する比較ＩＣ５０の出力がハイになった時の、タイマＢ４８の計測時間を記憶する。
【０１１５】
Ｔ３ＭＡＸメモリ４Ａは処理済みの組み合わせＮにおける保持電流立ち上がり時間Ｔ３の最大値を記憶する。比較部４Ｂは、Ｔ３ＭＡＸメモリ４Ａに記憶された保持電流立ち上がり時間Ｔ３の最大値と、Ｔ３メモリ４９に記憶されたタイマＢ４８の計測時間とを比較する。後者の方が大きい場合は、Ｔ３ＭＡＸメモリ４Ａの値をＴ３メモリ４９に記憶された計測時間に更新するとともに、このときＴ１メモリ４３１およびＴ２メモリ４３２にそれぞれ記憶されていた駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２は、Ｔ１ａメモリ４７１ａおよびＴ２ａメモリ４７２に更新される。
【０１１６】
なお、Ｔ３メモリ４９、Ｔ３ＭＡＸメモリ４Ａおよび比較部４Ｂは選択手段を構成する。
【０１１７】
図１０の比較ＩＣ５０はコンパレータと呼ばれる集積回路であり、正入力端子（＋）は電圧印加回路２０のＭＯＳトランジスタＱ２のソースに接続され、負入力端子（−）は参照電圧Ｖｒｅｆを供給する直流定電圧源に接続される。そして、比較ＩＣ５０は、ＭＯＳトランジスタＱ２のソースの電圧Ｖｈ２が参照電圧Ｖｒｅｆより大きい場合には出力信号Ｙ０の論理レベルをハイに設定し、電圧Ｖｈ２が参照電圧Ｖｒｅｆより小さい場合には出力信号Ｙ０の論理レベルをロウに設定する。
【０１１８】
ここで、上述のように、図６（ｂ）において、時刻ｔｃで保持電圧印加信号Ｖｈ１の論理レベルがロウからハイに変化すると、図６（ｆ）に示すようにコイル４に流れる電流は時刻ｔｃにおいては０であり、その後指数関数的に増加して、時刻ｔｃから保持電流立ち上がり時間Ｔ３が経過した後に上限値である保持電流Ｉｈに到達する。一方、コイル４に流れる電流は、図１０においてＭＯＳトランジスタＱ２のドレインからソースを経由し、抵抗Ｒ２を通ってアースに向けて流れる。よって、ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｈ２も、コイル４の電流と比例して変化する。
【０１１９】
すなわち、ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｈ２（バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧）は、図６（ｃ）に示すように、時刻ｔｃにおいては０Ｖであり、その後指数関数的に増加して、時刻ｔｃから保持電流立ち上がり時間Ｔ３が経過した後に、下記（１４）式で表される上限電圧値Ｖｈ２ｍａｘに到達する。この上限電圧値Ｖｈ２ｍａｘは、図６（ｃ）に示すように、バイポーラトランジスタＱ３の閾値電圧ＶＴＱ３に等しい。
Ｖｈ２ｍａｘ＝Ｉｈ・Ｒ２＝ＶＴＱ３・・・（１４）
【０１２０】
図１０において、参照電圧Ｖｒｅｆの値を上記（１４）式で示される上限電圧値Ｖｈ２ｍａｘの値、すなわち、ＭＯＳトランジスタＱ３の閾値電圧ＶＴＱ３よりもわずかに小さい値に設定する。これにより、比較ＩＣ５０の出力信号Ｙ０の論理レベルは、時刻ｔｃ以後、ＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｈ２が上記（１４）式で示される上限電圧値Ｖｈ２ｍａｘに達するまではロウである。そして、時刻ｔｃから保持電流立ち上がり時間Ｔ３が経過してＭＯＳトランジスタＱ２のソース電圧Ｖｈ２が上記（１４）式の上限電圧値Ｖｈ２ｍａｘに達した時点でハイに変化する。
【０１２１】
すなわち、時刻ｔｃを起点として、比較ＩＣ５０の出力信号Ｙ０の論理レベルがロウからハイに変化するまでの時間を計測することにより、コイル４の電流が上限値である保持電流Ｉｈに到達するまでの時間、すなわち保持電流立ち上がり時間Ｔ３を計測できる。
【０１２２】
図１１は、予め定めた複数の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値から、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大となる組み合わせを選択する手順を示すフローチャートであり、図９のステップＳ２を詳しく説明するものである。図１１の処理は、組み合わせ１〜組み合わせＫについてそれぞれ保持電流立ち上がり時間Ｔ３を計測し、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大となる組み合わせを求める「設定モード」である。図１１に従い、図１０および図６を参照しながら、駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の選択手法について説明する。
【０１２３】
まず、初期設定としてＮの値を１に初期化するとともに、図１０のＴ３ＭＡＸに０を書き込んでおく（図１１のステップＳ１１）。
【０１２４】
そして、図１０の制御部４１は以下の設定を行う（図１１のステップＳ１２）。すなわち、図１０の制御部４１は、駆動電圧印加信号発生部４４１および保持電圧印加信号発生部４４２を制御して、駆動電圧印加信号Ｖｄおよび保持電圧印加信号Ｖｈ１をロウに設定し、図１０のＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２をオフにする。これは図６（ａ），（ｂ）の時刻ｔａ以前に対応する。さらに、図１０の制御部４１は、組み合わせＮ（最初は組み合わせ１）の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を、記憶用ＩＣ３０のＴ１規定値メモリ３１１およびＴ２規定値メモリ３１２からそれぞれ読み出す。これに応じて、組み合わせ生成部４２は組み合わせＮを生成し、読み出された駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を制御用ＩＣ４０のＴ１メモリ４３１およびＴ２メモリ４３２にそれぞれ書き込む。さらに、制御部４１はタイマＡ４５およびタイマＢ４８の計測時間を０にリセットする。
【０１２５】
以上の設定を行った上で、制御部４１は動作開始信号の発生を待つ（図１１のステップＳ１３）。動作開始信号は、マイコン（図１０における制御用ＩＣ４０）が図１１のフローチャートで示した手順とは別のソフトウェアにおいて生成する信号である。具体的には、図４（ａ）のように、図示されない位置決め固定機構の作用により、電極Ｗａ，ＷｂがそれぞれプローブＰａ，Ｐｂの直上位置になるようにワークＷが位置決め固定されたことをマイコンが認識すると、マイコンは動作開始信号を生成する。
【０１２６】
動作開始信号が発生すると（図１１のステップＳ１３のＹＥＳ）、図１０の制御部４１は、駆動電圧印加信号発生部４４１を制御して、駆動電圧印加信号Ｖｄをハイに設定する。これにより、電圧印加回路２０のＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに駆動電圧印加信号Ｖｄが印加され、ＭＯＳトランジスタＱ１はオンする。これと同時に、制御部４１は、マイコン内部のタイマ用クロックをタイマＡ４５に印加して、タイマＡ４５に計測を開始させる（図１１のステップＳ１４）。このステップＳ１４は図６における時刻ｔａに対応する。
【０１２７】
続いて、図１０の比較部４６１は、タイマＡ４５の計測時間と、Ｔ１メモリ４３１に記憶された駆動時間Ｔ１とを比較し、両者が等しくなるまで待つ（図１１のステップＳ１５）。計測時間が駆動時間Ｔ１と等しくなると（ステップＳ１５のＹＥＳ）、図１０の制御部４１は駆動電圧印加信号発生部４４１を制御して駆動電圧印加信号Ｖｄをロウに設定する（図１１のステップＳ１６）。これにより、図１０の電圧印加回路２０のＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに印加されていた駆動電圧印加信号Ｖｄは遮断し、ＭＯＳトランジスタＱ１はオフする。この図１１のステップＳ１６は図６における時刻ｔｂに対応する。
【０１２８】
次に、図１０の比較部４６１は、タイマＡ４５の計測時間と、Ｔ１メモリ４３１に記憶された駆動時間Ｔ１およびＴ２メモリ４３２に記憶された待機時間Ｔ２の和（Ｔ１＋Ｔ２）とを比較し、両者が等しくなるまで待つ（図１１のステップＳ１７）。計測時間が（Ｔ１＋Ｔ２）と等しくなると（ステップＳ１７のＹＥＳ）、図１０の制御部４１は、保持電圧印加信号発生部４４２を制御して、保持電圧印加信号Ｖｈ１をハイに設定する（図１１のステップＳ１８）。これにより、図１０の電圧印加回路２０のＭＯＳトランジスタＱ２に保持電圧印加信号Ｖｈ１が印加され、ＭＯＳトランジスタＱ２はオンする。図１１のステップＳ１８は図６における時刻ｔｃに対応する。
【０１２９】
さらに、図１０の制御部４１はタイマＡ４５に対するマイコン内部のタイマ用クロックの印加を停止してタイマＡ４５の計測を停止するとともに、タイマＢ４８にタイマ用クロックを供給してタイマＢ４８に計測を開始させる（図１１のステップＳ１８）。
【０１３０】
次に、図１０の制御部４１はコイル４に流れる電流が上記（２）式で表される上限値Ｉｈ（保持電流）に到達したか否かを確認する。より具体的には、制御部４１は比較ＩＣ５０の出力信号Ｙ０の値を監視する（図１１のステップＳ１９）。上述したように、コイル４の電流が上限値Ｉｈ（保持電流）に到達すると、電圧Ｖｈ２が上記（１４）式で表される上限電圧値Ｖｈ２ｍａｘに到達し、その結果、図１０の比較ＩＣ５０が出力信号Ｙ０をハイに設定するためである。
【０１３１】
出力信号Ｙ０がハイになると（図１１のステップＳ１９のＹＥＳ）、図１０の制御部４１はタイマＢ４８に対するマイコン内部のタイマ用クロックの印加を停止してタイマＢ４８の計測を停止する（図１１のステップＳ２０）。そして、このときの図１０におけるタイマＢ４８の計測時間がＴ３メモリ４９に書き込まれる（図１１のステップＳ２１）。タイマＢ４８の計測時間は組み合わせＮにおける保持電流立ち上がり時間Ｔ３を示す。以上により、組み合わせＮの駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２に基づく保持電流立ち上がり時間Ｔ３の計測が終了する。
【０１３２】
さらに、図１０の比較部４Ｂは、Ｔ３ＭＡＸメモリ４Ａに記憶されているＴ３ＭＡＸの値と、Ｔ３メモリ４９に記憶されている保持電流立ち上がり時間Ｔ３の値とを比較する（図１１のステップＳ２２）。図１０のＴ３メモリ４９に記憶されている保持電流立ち上がり時間Ｔ３の値の方が大きい場合には（図１１のステップＳ２２のＹＥＳ）、図１０のＴ３ＭＡＸの値をＴ３メモリ４９に記憶されている保持電流立ち上がり時間Ｔ３の値に更新するとともに、組み合わせＮの駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２をＴ１ａメモリ４７１およびＴ２ａメモリ４７２にそれぞれ書き込む（図１１のステップＳ２３）。
【０１３３】
なお、初期状態ではＴ３ＭＡＸ４Ａは０が書き込まれているため（ステップＳ１１）、Ｎ＝１の場合には必ずステップＳ２３の処理が行われる。
【０１３４】
次に、図１０の制御部４１は組み合わせ１〜Ｎのすべてについて、保持電流立ち上がり時間Ｔ３の計測が終了したか否かを確認する。より具体的には、Ｎの値がＫの値と等しくない場合（図１１のステップＳ２４のＮＯ）、図１０の制御部４１はＮの値を１だけインクリメントする（図１１のステップＳ２５）。そして、ステップＳ１２以降の処理を繰り返す。
【０１３５】
Ｎの値がＫの値に到達し（ステップＳ２４のＹＥＳ）、組み合わせ１〜Ｎのすべてについて上記のステップＳ１２〜Ｓ２３が行われると、図１０のＴ３ＭＡＸメモリ４Ａには保持電流立ち上がり時間Ｔ３の最大値が記憶されており、Ｔ１ａメモリ４７１およびＴ２ａメモリ４７２には保持電流立ち上がり時間Ｔ３を最大にする駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の値がそれぞれ記憶されている。
【０１３６】
よって、記憶用ＩＣ３０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２の内容を、Ｔ１ａメモリ４７１に記憶されている駆動時間Ｔ１およびＴ２ａメモリ４７２に記憶されている待機時間Ｔ２にそれぞれ更新する（図１１のステップＳ２６）。より具体的には、図１０の制御部４１は、既にＴ１Ｍメモリ３２１に書き込まれている値を消去し、その後、Ｔ１ａメモリ４７１に記憶されている駆動時間Ｔ１の値をＴ１Ｍメモリ３２１に書き込む。同様に、制御部４１は、既にＴ２Ｍメモリ３２２に書き込まれている値を消去し、その後、Ｔ２ａメモリ４７２に記憶されている待機時間Ｔ２の値をＴ２Ｍメモリ３２２に書き込む。
【０１３７】
このようにして、図１１の手順、すなわち、設定モードを実行することにより、記憶用ＩＣ３０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２の値を、保持電流立ち上がり時間Ｔ３が最大となる、言い換えると、図３においてプランジャ２が保持位置ｘに到達する際の速度を略０にすることによって、プランジャ２とヨーク１との当接の際の衝撃を抑えることができる、最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２にそれぞれ書き換えることができる。
【０１３８】
一例として、上述したように駆動時間Ｔ１の規定値が１．１ｍｓ〜１．２ｍｓまで１μｓ間隔の合計１０１個、待機時間Ｔ２の規定値が０．６ｍｓ〜１．０ｍｓまで１μｓ間隔の合計４０１個である場合、手作業で最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を求めると、４時間程度を要する。これに対し、図１０に示す制御装置を用いて図１１の処理を実行することで、必要な時間は３〜４分に大幅に短縮される。しかも、すべての規定値の組み合わせについて保持電流立ち上がり時間Ｔ３を計測しているので、確実に最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を得ることができる。
【０１３９】
このように、図３のソレノイド１０として使用する製品ごとに、プランジャ２の重量やコイル４の抵抗成分Ｒｃあるいはインダクタンス成分Ｌｃの偏差を考慮した、複数の駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値を、予め図１０における記憶用ＩＣ３０内のＴ１規定値メモリ３１１およびＴ２規定値メモリ３１２にそれぞれ書き込んでおき、図１１に示すフローチャートを１回実行することで、最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を自動的に選択し、Ｔ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に書き込むことができる。選択された駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２は、ソレノイド１０の偏差に対応した値である。そして、記憶用ＩＣ３０は不揮発性メモリであるので、Ｔ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２にそれぞれ書き込まれた最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２は、電源を切っても保持される。
【０１４０】
次に、上述のようにして得られた最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２に基づいて、ソレノイド１０を駆動する手法、すなわち、図９のステップＳ３を、図１２に従い、図１０および図６を参照しながら説明する。図１２は、例えば図４に示すワークＷの電気的特性測定のために、選択された最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２に基づいてソレノイド１０を駆動する「通常モード」である。なお、図１１と共通する処理については簡略化して説明する。
【０１４１】
まず、図１０の制御部４１は以下の設定を行う（図１２のステップＳ３１）。図１０の制御部４１は、記憶用ＩＣ３０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に記憶されている、最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２を読み出し、制御用ＩＣ４０のＴ１メモリ４３１およびＴ２メモリ４３２にそれぞれ書き込む。そして、制御部４１はタイマＡ４５およびタイマＢ４８の計測時間を０にリセットする。さらに、制御部４１は駆動電圧印加信号Ｖｄおよび保持電圧印加信号Ｖｈ１をロウに設定し、図１０のＭＯＳトランジスタＱ１，Ｑ２をオフにする。これは図６（ａ），（ｂ）の時刻ｔａ以前に対応する。
【０１４２】
図１２のステップＳ３１の設定後、図１０の制御部４１は動作開始信号の発生を待つ（図１２のステップＳ３２）。動作開始信号が発生すると（ステップＳ３２のＹＥＳ）、図１０の制御部４１は駆動電圧印加信号Ｖｄをハイに設定するとともに、タイマＡ４５の計測を開始する（図１２のステップＳ３３）。これは図６（ａ）の時刻ｔａに対応する。
【０１４３】
その後、図１０のタイマＡ４５の計測時間がＴ１メモリに記憶された最適な駆動時間Ｔ１と等しくなると（図１２のステップＳ３４のＹＥＳ）、図１０の制御部４１は駆動電圧印加信号Ｖｄをロウに設定する（図１２のステップＳ３５）。これは図６（ａ）の時刻ｔｂに対応する。
【０１４４】
さらに、タイマＡ４５の計測時間が、Ｔ１メモリ４３１に記憶された最適な駆動時間Ｔ１およびＴ２メモリ４３２に記憶された最適な待機時間Ｔ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）に等しくなると（図１２のステップＳ３６のＹＥＳ）、図１０の制御部４１は保持電圧印加信号Ｖｈ１をハイに設定する（図１２のステップＳ３７）。これは図６（ｂ）の時刻ｔｃに対応する。
【０１４５】
これにより、最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２に基づいてソレノイド１０を駆動制御でき、図７の変位Ｍｉが実現される。
【０１４６】
以上説明したように、図４に示すようなプローブＰａ，Ｐｂを図３のソレノイド１０のプランジャ２に固定して動作させる装置において、最初に「設定モード」として図１１の一連の処理を実行し、図１０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に最適な駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２をそれぞれ書き込む（図９のステップＳ２）。一旦設定モードを実行すると、最適値は不揮発性メモリである記憶用ＩＣ３０内のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に保持される。
【０１４７】
そのため、その後は「設定モード」を実行することなく、「通常モード」として、図１０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に書き込まれた最適値を読み出して、図６および図１２に示すように駆動電圧印加および保持電圧印加を行って、ソレノイド１０を制御できる（図９のステップＳ３）。
【０１４８】
ここで、装置の電源投入後、「設定モード」を実行し、その後に、「通常モード」に移行する動作モードを第１制御モードとする。一方、装置の電源投入後、「設定モード」を実行することなく、Ｔ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に書き込まれていた値に基づいて「通常モード」を実行する動作モードを第２制御モードとする。
【０１４９】
このように、本実施形態では、保持電流立ち上がり時間Ｔ３に基づいて、予め定めた駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の規定値のうちの最適値を図１１のソフトウェアを用いて選択する。そして、選択された駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２に基づいてソレノイド１０を駆動制御するため、プランジャ２に対する吸引力とばね６の付勢力とのバランスを最適化でき、結果として、プランジャ２の重量やコイル４の抵抗成分Ｒｃあるいはインダクタンス成分Ｌｃの偏差に関わらず、図３においてプランジャ２が保持位置ｘに到達する際の速度を略０にすることができ、プランジャ２がヨーク１に当接する際の速度を略０にでき、衝撃を抑えることができる。
【０１５０】
なお、図１０において、上述のように制御用ＩＣ４０はマイコンであり、部品としては外見上１個の集積回路である。そして、図４に示すワークＷの電気的特性検査用プローブＰａ，Ｐｂを動作させる装置においては、上記「通常モード」の動作に対応するために制御用のソフトウェアを必要とし、図１０と同様に、そのソフトウェアを内蔵した制御用ＩＣ４０が元来設置されている。従って、図１１のフローチャートで示した処理を実行するためのソフトウェアを追加しても、そのソフトウェアは上記「通常モード」に対応するソフトウェアに比べて規模が極めて小さく、かつ図１０の制御用ＩＣ４０に内蔵されるため、外見上回路部品が増加することはない。同様に、記憶用ＩＣ３０は不揮発性メモリであり、部品としては外見上１個の集積回路である。そして、図４に示すワークＷの電気的特性検査用プローブＰａ，Ｐｂを動作させる装置においては、上記通常モードの動作に対応するために図１０におけるＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２を必要とし、それらのメモリを内蔵した記憶用ＩＣ３０が元来設置されている。従って、図１１のフローチャートで示した処理を実行するためのソフトウェアを追加しても、そのソフトウェアで新規に必要となるＴ１規定値メモリ３１１およびＴ２規定値メモリ３１２は規模が小さく、かつ記憶用ＩＣ３０に内蔵されるため、外見上回路部品が増加することはない。すなわち、図１０において、図１１のフローチャートで示した上記処理を実行するためのソフトウェアを追加した場合に増加する回路部品は、コンパレータである比較ＩＣ５０と直流定電圧源Ｖｒｅｆのみであり、その増加規模は極めて小さい。
【０１５１】
以上の説明においては、制御用ＩＣ４０と記憶用ＩＣ３０を、外見上は別個の集積回路であるとしたが、これらを一体化した１個の集積回路を使用して図１０の制御装置を構成してもよい。また、制御用ＩＣ４０および記憶用ＩＣ３０に加え、さらに比較ＩＣ５０が一体化された集積回路を使用してもよい。
【０１５２】
以上の説明においては、上記図１１の「設定モード」を１回実行して、図１０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を書き込み、その後、上記図１２の処理を実行することとした。しかしながら、上述のように、ソレノイド１０として使用する製品を選択した段階で、製品の最初の１個に対して、プランジャ２の変位を作業者が測定器を用いて測定し、図７における変位Ｍｉとなる駆動時間Ｔ１および待機時間Ｔ２の最適値を決定した場合は、当該最初の１個のソレノイド１０については、上記図１１の処理すなわち図９のステップＳ２を実行せずに、Ｔ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に当該の最適値を書き込めばよい。
【０１５３】
なお、通常モードによる動作中において、図４に示すプローブＰａ，Ｐｂが長期の使用等により摩耗していると判断される場合には、一度装置の電源を切ってプローブＰａ，Ｐｂを新品に交換する。その際、上述のように交換後のプローブＰａ，Ｐｂの重量の偏差によりプランジャ２の重量に偏差を生じ得る。そのため、再度制御装置に設定モードを実行させて、図１０のＴ１Ｍメモリ３２１およびＴ２Ｍメモリ３２２に書き込まれている最適値を更新するのが望ましい。その場合には、例えば制御装置に押しボタンスイッチ（図１０には不図示）を設置しておき、プローブＰａ，Ｐｂを交換した後で制御装置の電源を入れた時に、作業者がその押しボタンスイッチを押下することにより、「設定モード」による処理を実行するようにしてもよい。また、押しボタンスイッチを設置することなく、ソフトウェアの制御によって、制御装置の電源を入れる都度、設定モードによる動作を行うようにしてもよい。
【０１５４】
以上の説明においては、ワークの電極に当接させて電気的特性を測定するプローブをプランジャに接続した場合について説明したが、本発明においては、プランジャに接続する部材はプローブに限定されるものではない。
【０１５５】
また、以上の説明においては、プランジャがばねにより初期位置に向けて付勢されている場合について説明したが、本発明においては、プランジャを付勢する弾性体はばねに限られない。
【０１５６】
上述した実施形態で説明した制御装置の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、制御装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【０１５７】
また、制御装置の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
【０１５８】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  ヨーク
２  プランジャ
４  コイル
６  ばね
１０  ソレノイド
２０  電圧印加回路
３０，４０，５０  ＩＣ
【図１】
2013172030.tif 000004
【図２】
2013172030.tif 000005
【図３】
2013172030.tif 000006
【図４】
2013172030.tif 000007
【図５】
2013172030.tif 000008
【図６】
2013172030.tif 000009
【図７】
2013172030.tif 000010
【図８】
2013172030.tif 000011
【図９】
2013172030.tif 000012
【図１０】
2013172030.tif 000013
【図１１】
2013172030.tif 000014
【図１２】
2013172030.tif 000015