JP5848873B2

JP5848873B2 - 制御装置、および測定装置

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Publication number: JP5848873B2
Application number: JP2011000491A
Authority: JP
Inventors: 智祐臼井; 羊寺下
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2011-01-05
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2031-01-05
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Description

本発明は、可変電流に対するゲインを制御する制御装置、およびこの制御装置を備えた測定装置に関する。

従来、駆動機構を駆動させるための駆動電流を制御する回路を備えた産業機械がある（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１の表面性状測定装置は、測定子を微小範囲で変位させる微動機構、および測定子を大変位させる粗動機構を有する駆動機構を備えている。微動機構は、微動機構制御回路により制御されており、この微動機構制御回路には、２段の比例＋積分過程を行う２段ＰＩ回路（第１ＰＩ回路、第２ＰＩ回路）を備えている。ここで、この第１ＰＩ回路および第２ＰＩ回路は同一構成に構成され、時定数およびゲイン定数が同一に設定されており、応答性が最大となるように設定されている。

特開２００４−９３１８１号公報

ところで、上述のような従来の装置では、例えば駆動機構の高速駆動時、低速駆動時、停止時に関わらず、ＰＩ回路における比例ゲインおよび積分ゲインは一定の適正値に設定されている。しかしながら、駆動機構の駆動速度の変化、すなわち駆動機構を駆動させるための電流が変化する場合、上記適正値は異なる場合がある。したがって、従来の駆動機構では、あらゆる電流の変化を想定して一定の値となる適正値が設定されてはいるものの、十分な制御性能が得られていない場合があるという問題があった。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、制御性能を向上させる制御装置、および測定装置を提供することを目的とする。

本発明の制御装置は、複数の駆動モードで可動部材を変位させる駆動機構を駆動制御する制御装置であって、前記駆動機構を駆動するための電流を検出する電流検出手段と、前記駆動機構を駆動させる駆動速度に応じた目標電流を設定する速度制御手段と、前記目標電流および前記電流検出手段により検出された検出電流の偏差に、積分ゲインおよび比例ゲインをかけて前記駆動機構に出力する出力電流を設定する電流制御手段と、を具備し、前記電流制御手段は、前記駆動モード毎に設定された前記駆動機構の目標駆動速度に応じて、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、前記目標駆動速度に対して設定された値に切り替え、前記可動部材をあらかじめ設定された停止位置に停止させて待機状態とする場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を０に設定することを特徴とする。

この発明では、電流制御手段は、駆動機構の目標駆動速度、すなわち可動部材の目標駆動速度に応じて、積分ゲインおよび比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、目標駆動速度に対応する目標電流に応じた最適な適正値に切り替える。このため、可動部材を駆動させるための目標電流に応じた最適なゲイン制御を実施することができ、制御性能を向上させることができる。

本発明の制御装置では、前記電流制御手段は、前記駆動機構の前記目標駆動速度に応じて、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインの双方を切り替えることが好ましい。

本発明では、電流制御手段は、駆動機構の目標駆動速度に応じて、比例ゲインおよび積分ゲインの双方を切り替える。比例ゲインを目標駆動速度に対応する目標電流に応じて、適正値に切り替え設定することで、駆動機構の応答性を向上させることができ、積分ゲインを向上させることで、駆動機構の追従性を向上させることができる。制御装置における制御性能を向上させるためには、これらの比例ゲインおよび積分ゲインのうちいずれか一方のみを適正値に切り替えるだけでもよいが、本発明のように、比例ゲインおよび積分ゲインの双方を切り替えることで、駆動機構の応答性および追従性の双方を向上させることができ、より良好な制御性能を得ることができる。

本発明の制御装置では、前記電流制御手段は、前記駆動機構の前記目標駆動速度が先に設定された前記目標駆動速度よりも増大した場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、先に設定されたゲインよりも小さいゲインに設定し、前記駆動機構の前記目標駆動速度が先に設定された前記目標駆動速度よりも減少した場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、先に設定されたゲインよりも大きいゲインに設定することが好ましい。

この発明によれば、駆動機構における目標駆動速度が増大する場合、電流制御手段は、積分ゲインおよび比例ゲインの少なくともいずれか一方を小さくする。一般に駆動速度が増大すると、駆動機構に発振が発生しやすくなり、比例ゲインや積分ゲインが高い場合、発振がより発生しやすくなる。したがって、駆動速度が小さい状態で、駆動機構に発振が発生しない範囲内の最大の比例ゲインおよび積分ゲインが設定されている場合、ゲインを切り替えず駆動速度を増大させると、駆動機構の発振が生じ、正常な制御が困難となる。これに対して、本発明では、目標駆動速度が増大した場合には、より小さいゲインに切り替えることで、駆動機構の発振を抑えることができ、駆動機構の発振を抑えて、制御性能の向上を図ることができる。
一方、駆動速度が低下する場合、比例ゲインや積分ゲインの値が小さいと、駆動機構の応答性や追従性が悪化し、制御性能が低下する場合がある。これに対して、本発明では、駆動機構の目標駆動速度が低下する場合では、比例ゲインや積分ゲインの値を大きくし、応答性や追従性を向上させ、制御性能を向上させることができる。

また、本発明の制御装置では、前記電流制御手段は、前記駆動機構の駆動速度が停止する場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、先に設定されたゲインよりも小さいゲインに設定することが好ましい。
なお、本発明の制御装置では、前記電流制御手段は、前記可動部材をあらかじめ設定された停止位置に停止させて待機状態とする場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を０に設定する。

この発明では、駆動速度が０となり、駆動を停止させる場合、比例ゲインおよび積分ゲインをさらに小さい値に設定する。例えば、駆動停止させるために駆動機構をあらかじめ設定された停止位置で待機させる場合においても、駆動機構に電流が出力される場合がある。このような場合、比例ゲインおよび積分ゲインの少なくともいずれか一方を小さい値として０に設定することで、省電力化を図ることができる。

本発明の測定装置は、上述のような制御装置を備えた測定装置であって、前記可動部材は、被測定対象物に対して接触可能な測定子であることを特徴とする。

この発明では、測定装置における測定子の移動制御性能を向上させることができ、精度の高い測定処理を実施することができる。

本発明の測定装置では、前記電流制御手段は、前記測定子により前記被測定対象物を測定する測定時に、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、測定用ゲインに切り替え、前記測定子を前記被測定対象物に対して相対移動させる高速移動時に、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、移動用ゲインに切り替え、前記測定子による測定処理、および前記測定子の移動を実施しない停止時に、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、停止用ゲインに切り替えることが好ましい。

この発明では、電流制御手段は、比例ゲインや積分ゲインを、測定時に測定用ゲインに切り替え、高速移動時に移動用ゲインに切り替え、停止時には停止用ゲインに切り替える。このような発明では、電流制御手段は、測定装置の状態に応じて、すなわち測定時、高速移動時、および停止時に応じて、比例ゲインや積分ゲインの値を、予め設定されたゲインに切り替えるだけであるため、ゲインの設定処理が容易にでき、かつ、各状態に応じた適切なゲインを設定することができる。

本発明では、制御装置は、駆動機構の駆動速度に応じて、積分ゲインおよび比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、最適な適正値に設定するため、最適なゲイン制御を実施することができ、駆動機構の制御性能を向上させることができる。

本発明に係る第一実施形態の三次元測定機（測定装置）の概略構成を示す図である。第一実施形態の装置本体に組み込まれた駆動回路の概略構成を示すブロック図である。第一実施形態の速度制御部のループブロック図である。第一実施形態の電流制御部のループブロック図である。第一実施形態の駆動機構の駆動モードを停止状態、高速移動状態、測定状態に切り替えた場合の電流ゲイン制御回路において設定されるゲインの変化を示す図である。第一実施形態の三次元測定機の電流制御処理を示すフローチャートである。

［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態の三次元測定機（測定装置）について、図面に基づい
図１は、本発明に係る第一実施形態の産業機械である三次元測定機の概略構成を示す図である。図２は、本実施形態の装置本体に組み込まれた制御回路基板の概略構成を示すブロック図である。

この三次元測定機１（測定装置）は、被測定対象物１０に接触される本発明の可動部材である測定子２１１を備えたプローブ２１と、プローブ２１を変位させる移動機構２２と、プローブ２１の変位量を検出する変位検出センサ２６（図２参照）と、移動機構２２を駆動させるための駆動電流を検出する電流検出センサ２７（電流検出手段：図２参照）と、駆動機構２５の駆動を制御する駆動機構の制御装置としての駆動制御回路３（図２参照）とを備えて構成されている。

移動機構２２は、プローブ２１の基端側を保持するとともに、プローブ２１のスライド移動を可能とするスライド機構２４と、スライド機構２４を駆動することでプローブ２１を移動させる駆動機構２５とを備える。

スライド機構２４は、ベース２３におけるＸ軸方向の両端から＋Ｚ軸方向に延出し、Ｙ軸方向に沿って設けられるガイド２３１に、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるコラム２４１と、コラム２４１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出するビーム２４２と、Ｚ軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム２４２上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるスライダ２４３と、スライダ２４３の内部に挿入されるとともに、スライダ２４３の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるラム２４４とを備える。スライド機構２４は、プローブ２１の位置を検出する変位検出センサ２６（図２参照）を備えている。この変位検出センサ２６は、コラム２４１に対して設けられるＹ座標変位検出センサ、スライダ２４３に対して設けられるＸ座標変位検出センサ、およびラム２４４に対して設けられるＺ座標変位検出センサを備えている。この変位検出センサ２６としては、例えば、Ｙ軸、Ｘ軸、Ｚ軸の各軸に対してそれぞれ設けられたスケールの変位量を検出するリニアエンコーダであってもよく、各駆動モーターの駆動軸の回転数を検出するロータリエンコーダであってもよい。

駆動機構２５は、プローブ２１を保持するスライダ機構をＸＹＺ軸方向に沿って移動させる駆動モーターＭ（図４参照）を備えている。具体的には、駆動モーターＭは、コラム２４１をＹ軸方向に沿ってスライド移動させるＹ軸駆動モーター、スライダ２４３をビーム２４２に沿ってＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸駆動モーター、およびラム２４４をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸駆動モーターを備える。
また、駆動機構２５は、それぞれ、駆動モーターＭから供給される駆動力をスライド機構２４に伝達する駆動伝達機構を備えており、駆動モーターの駆動力により、コラム２４１、スライダ２４３、ラム２４４をスライド移動させる。

電流検出センサ２７は、駆動モーターＭを駆動させるために、駆動モーターに流れる駆動電流を検出する。この電流検出手段も、各軸駆動モーター対して、それぞれ設けられている。

駆動制御回路３は、図２に示すように、位置制御部３１と、位置制御部３１から入力された速度指令値に基づいて駆動機構２５の駆動速度を制御する速度制御部３２（速度制御手段）と、速度制御部３２から入力された電流指令値に基づいて駆動機構２５の駆動モーターＭに流す電流を制御する電流制御部３３（電流制御部）と、を備えている。

位置制御部３１は、例えば図示略の操作コントーローラーから入力された操作指令信号に基づいて、プローブ２１を所望の座標位置に移動させる制御をしたり、プローブ２１の座標位置の検出を行ったりする。位置制御部３１に入力される操作指令信号としては、測定子２１１を移動させる方向や移動量を示す変位量の他、測定子２１１を被測定対象物１０に向かって高速移動させる旨の移動指令コマンドや、測定子２１１を用いて被測定対象物１０を測定する旨の測定指令コマンドや、測定子２１１を停止させ、待機状態とする旨の停止指令コマンドなどの指令コマンドが含まれる。
そして、位置制御部３１は、入力された操作指令信号に基づいて、駆動機構２５の駆動モードを切り替えて、各駆動モードに応じた速度指令値を速度制御部３２に出力する。
ここで、本実施形態では、位置制御部３１は、各駆動モードに対して、駆動機構２５を駆動させる駆動速度が予め設定されており、駆動モードが切り替わるたびに、この予め設定された駆動速度を速度指令値として速度制御部３２に出力する。例えば、移動指令コマンドが入力された場合では、位置制御部３１は、３００ｍｍ／ｓの駆動速度で駆動機構２５を駆動させるための速度指令値（目標駆動速度）を速度制御部３２に出力し、測定指令コマンドが入力された場合では、位置制御部３１は、３ｍｍ／ｓの駆動速度で駆動機構２５を駆動させるための速度指令値（目標駆動速度）を生成し、速度制御部３２に出力する。

図３は、速度制御部３２のループブロック図である。
速度制御部３２は、図３に示すように、速度指令値の信号を整える目標速度算出回路３２１と、実速度を算出する実速度算出回路３２２と、目標速度および実速度を比較して差（速度偏差）を算出する速度比較器３２３と、速度比較器３２３からの信号値に積分ゲインおよび比例ゲインをかける速度ゲイン制御回路３２４と、速度ゲイン制御回路３２４からの信号値にフィルタをかけて信号を整える速度ループ出力フィルタ回路３２５と、速度ループ出力フィルタ回路３２５からの信号値に基づいて、電流指令値を算出する電流指令リミット回路３２６とを備えている。

目標速度算出回路３２１は、速度入力フィルタ回路３２１Ａと、速度指令正規化回路３２１Ｂとを備えている。速度入力フィルタ回路３２１Ａは、位置制御部３１から入力される速度指令値に対して、速度入力フィルタをかけて信号波形を整える。そして、速度指令正規化回路３２１Ｂは、速度入力フィルタ回路３２１Ａから出力された信号を正規化して、速度比較器３２３に出力する。

実速度算出回路３２２は、変位検出センサ２６から出力された変位信号から測定子２１１の実際の駆動速度を算出する。具体的には、実速度算出回路３２２は、速度変化算出部３２２Ａと、速度フィードバック正規化回路３２２Ｂと、速度フィードバックフィルタ回路３２２Ｃとを備えている。
速度変化算出部３２２Ａは、変位検出センサ２６から出力された変位信号の信号値と、図示略の変位信号カウンタでラッチされた前回の変位信号との信号値との差を算出し、算出された差を微分することで、プローブ２１の実際の駆動速度（実速度）を算出する。
速度フィードバック正規化回路３２２Ｂは、速度変化算出部３２２Ａで算出された信号値に、算出された実速度を正規化する係数をかける。また、速度フィードバックフィルタ回路３２２Ｃは、速度フィードバック正規化回路３２２Ｂからの信号にフィルタをかけて信号波形を整え、速度比較器３２３に出力する。

速度比較器３２３は、目標速度算出回路３２１から入力された速度指令値と、実速度算出回路３２２から入力された実速度値とを比較して、この差（速度偏差）を算出し、速度ゲイン制御回路３２４に出力する。
速度ゲイン制御回路３２４は、速度比較器３２３から入力された信号（速度偏差）に対して、積分ゲインをかける速度ループ積分ゲイン回路３２４Ａと、速度比較器３２３から入力された信号（速度偏差）に対して、比例ゲインをかける速度ループ比例ゲイン回路３２４Ｂとを備えている。
そして、速度ゲイン制御回路３２４は、速度ループ積分ゲイン回路３２４Ａで積分ゲインをかけた信号値と、速度ループ比例ゲイン回路３２４Ｂで比例ゲインをかけた信号値とを加算し、速度ループ出力フィルタ回路３２５に出力する。
この速度ゲイン制御回路３２４における積分ゲインおよび比例ゲインの値は、予め設定された最適値が設定されており、例えば、三次元測定機１の製造時において予め適正値試験を行うことにより決定されている。

速度ループ出力フィルタ回路３２５は、速度ゲイン制御回路３２４からの信号値に対して出力フィルタをかけて信号波形を整え、電流指令リミット回路３２６に出力する。
電流指令リミット回路３２６は、速度ループ出力フィルタ回路３２５から入力された信号値（駆動速度値）から、駆動モーターＭに流す目標電流値を算出し、電流指令値として電流制御部３３に出力する。

図４は、電流制御部３３のループブロック図である。
電流制御部３３は、図４に示すように、検出電流算出回路３３１と、電流比較器３３２と、電流ゲイン制御回路３３３と、を備えている。

検出電流算出回路３３１は、電流検出センサ２７で検出された検出電流値と、オフセット値との差分を算出する差分算出回路３３１Ａと、差分算出回路３３１Ａからの信号を正規化する電流検出正規化回路３３１Ｂとを備えている。

電流比較器３３２は、検出電流算出回路３３１からの検出電流値と、速度制御部３２からの電流指令値とを比較し、その差分（電流偏差）を算出する。

電流ゲイン制御回路３３３は、電流比較器３３２から入力された信号値に対して積分ゲインをかける電流ループ積分ゲイン回路３３３Ａと、電流比較器３３２から入力された信号値に対して比例ゲインをかける電流ループ比例ゲイン回路３３３Ｂと、を備えている。
ここで、電流ループ積分ゲイン回路３３３Ａにおける積分ゲイン、および電流ループ比例ゲイン回路３３３Ｂにおける比例ゲインの値は、それぞれ、駆動機構２５の実速度によって切り替えられる。つまり、位置制御部３１に入力される指令コマンドにより、駆動機構２５の駆動モードが切り替わると、電流ゲイン制御回路３３３における積分ゲインおよび比例ゲインは、各駆動モードにおける駆動機構２５の駆動速度に対して最適な適正値に切り替えられる。

ここで、これらの積分ゲインおよび比例ゲインは、例えば三次元測定機１の製造時などにおいて、予め試験を行うことにより決定される。本実施形態では、位置制御部３１に移動指令コマンドが入力された場合では、目標駆動速度が３００ｍｍ／ｓに設定され、測定コマンドが入力された場合では、目標駆動速度が３ｍｍ／ｓに設定される。したがって、予め駆動機構２５を３００ｍｍ／ｓで駆動させた状態において、駆動機構２５に発振が生じない範囲で積分ゲインおよび比例ゲインが最大となる値を実験的に求め、その値をそれぞれ移動指令コマンドが入力された際の移動用ゲイン（移動用積分ゲイン、移動用比例ゲイン）と設定する。また、予め駆動機構２５を３ｍｍ／ｓで駆動させた状態において、駆動機構２５に発振が生じない範囲で積分ゲインおよび比例ゲインが最大となる値を実験的に求め、その値をそれぞれ測定指令コマンドが入力された際の測定用ゲイン（測定用積分ゲイン、測定用比例ゲイン）と設定する。一般に、駆動速度が大きくなるほど、値の大きいゲインをかけることで発振が発生しやすくなるため、移動用ゲインは、測定用ゲインよりも小さくなる。

また、三次元測定機１では、駆動機構２５の停止時においても、待機電流が駆動モーターＭに流れる。この場合、プローブ２１の動作に応答性や追従性は特に要求されないため、積分ゲインおよび比例ゲインをほぼ０となる最小値（停止用ゲイン）に設定する。

図５は、駆動機構２５の駆動モードを停止状態、高速移動状態、測定状態に切り替えた場合の電流ゲイン制御回路３３３において設定されるゲインの変化を示す図である。
図５のように、本実施形態では、駆動モード（位置制御部３１に入力される指令コマンド）が切り替わり、目標駆動速度が切り替わると、その目標駆動速度に応じて駆動機構２５が駆動される。これにより、実速度算出回路３２２で算出された実速度も変化し、これにより、電流ゲイン制御回路３３３における積分ゲインおよび比例ゲインが切り替わる。
そして、電流ゲイン制御回路３３３で、上述のような積分ゲインおよび比例ゲインがかけられた信号は、出力電流として駆動モーターＭに出力される。

次に、上記のような三次元測定機１における電流制御処理について、図６に基づいて説明する。
図６は、本実施形態の三次元測定機１の電流制御処理を示すフローチャートである。
位置制御部３１に指令コマンドが入力され、位置制御部３１から速度制御部３２に速度指令値が入力されると、その速度指令値に応じた電流が電流制御部３３から駆動モーターＭに出力される。
この時、速度制御部３２の実速度算出回路３２２は、変位検出センサの変化量ｓから実速度Ｖ（＝ｓ／ｔ）を算出する（ステップＳ１）。
そして、電流制御部３３の電流ゲイン制御回路３３３は、このステップＳ１において算出された実速度Ｖと、予め設定された測定用駆動速度Ｖ_１（＝３ｍｍ／ｓ）とを比較する（ステップＳ２）。

このステップＳ２において、実速度ＶがＶ≦Ｖ_１である場合（図６中、ステップＳ２の「Ｎ」の場合）、積分ゲインおよび比例ゲインとして停止用ゲインを設定する（ステップＳ３）。これにより、位置制御部３１に停止指令コマンドが入力された場合に、省電力化が図れる。

一方、ステップＳ２において、実速度ＶがＶ≧Ｖ_１である場合（図６中、ステップＳ２の「Ｙ」の場合）、さらに、ステップＳ１において算出された実速度Ｖと、予め設定された移動用駆動速度Ｖ_２（＝３００ｍｍ／ｓ）とを比較する（ステップＳ４）。

このステップＳ４において、実速度ＶがＶ≧Ｖ_２である場合（図６中、ステップＳ４の「Ｙ」の場合）、積分ゲインおよび比例ゲインとして移動用ゲインを設定する（ステップＳ５）。これにより、位置制御部３１に移動指令コマンドが入力され、駆動機構２５が３００ｍｍ／ｓで移動された場合でも、駆動機構２５に発振が生じず、かつ高い応答性、追従性が得られる。

また、ステップＳ４において、実速度ＶがＶ≦Ｖ_２である場合（図６中、ステップＳ４の「Ｎ」の場合）、積分ゲインおよび比例ゲインとして測定用ゲインを設定する（ステップＳ６）。これにより、位置制御部３１に測定指令コマンドが入力され、測定子２１１を被測定対象物１０に接触させて倣い運転させる場合に、駆動機構２５を高い応答性、追従性で駆動させることができる。

〔第一実施形態の作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態の三次元測定機１では、駆動機構２５の駆動モーターＭに流す電流を制御する駆動制御回路３は、速度制御部３２から入力された電流指令値およびフィードバック電流値（検出電流）の電流偏差に、駆動機構２５の駆動速度に積分ゲイン、比例ゲインをかける電流ゲイン制御回路３３３が設けられている。そして、この電流ゲイン制御回路３３３は、駆動機構２５の駆動速度に応じて、積分ゲインおよび比例ゲインの適正値を切り替えている。
このため、駆動速度が変化する駆動機構２５に対し、電流偏差に１種の積分ゲインおよび比例ゲインをかけて駆動モーターＭに出力する電流値を設定する場合に比べて、駆動速度に応じたゲインをかけることで、駆動機構２５の応答性および追従性をより向上させることができ、駆動機構２５の制御性能をより向上させることができる。

また、電流ゲイン制御回路３３３では、駆動機構２５の駆動速度に応じて、積分ゲインおよび比例ゲインの双方を切り替えている。このため、例えば積分ゲインのみを切り替える場合や、比例ゲインのみを切り替える場合に比べて、より制御性能を向上させることができる。

そして、本実施形態の三次元測定機１では、指令コマンドとして、停止指令コマンドが入力されて停止モードになった場合には、電流ゲイン制御回路３３３は、積分ゲインおよび比例ゲインとして停止用ゲイン（停止用積分ゲイン、停止用比例ゲイン）を設定し、移動指令コマンドが入力されて駆動機構２５が移動用駆動速度Ｖ_２（＝３００ｍｍ／ｓ）で駆動される場合には、移動用ゲイン（移動用積分ゲイン、移動用比例ゲイン）を設定し、測定指令コマンドが入力されて駆動機構２５が測定用駆動速度Ｖ_１（＝３ｍｍ／ｓ）で駆動される場合には、測定用ゲイン（測定用積分ゲイン、測定用比例ゲイン）を設定する。このように、駆動機構２５の駆動速度の状態に応じて、ゲインを切り替え制御することで、簡単な回路構成で容易にゲインを設定することができる。

また、測定用駆動速度Ｖ_１（＝３ｍｍ／ｓ）から移動用駆動速度Ｖ_２（＝３００ｍｍ／ｓ）に駆動速度を増大させる場合、測定用ゲインから、より小さい値の移動用ゲインに設定される。したがって、これらの測定用ゲインおよび移動用ゲインは、駆動機構２５の発振が生じない範囲内の最大ゲインが設定されているため、駆動機構２５の応答性、追従性が良好となり、制御性能が向上する。
一方、測定用駆動速度Ｖ_１（＝３ｍｍ／ｓ）から停止状態（駆動速度＝０ｍｍ／ｓ）に切り替える場合、測定用ゲインから、さらに小さい値である停止用ゲインに設定される。これにより、停止時における電流消費を抑制することができ、省電力化を測ることができる。

［第二実施形態］
次に本発明の第二実施形態について説明する。
第二実施形態の三次元測定機は、第一実施形態と同様の構成を有するものであり、電流ゲイン制御回路３３３における設定ゲインのみが相違する。
すなわち、第二実施形態の電流ゲイン制御回路３３３では、駆動機構２５の駆動速度に応じて、駆動速度が増大すると、積分ゲインおよび比例ゲインの値を減少させ、駆動機構２５の駆動速度が低下すると、積分ゲインおよび比例ゲインの値を増大させる。

したがって、駆動機構２５の駆動速度が測定用駆動速度Ｖ_１（＝３ｍｍ／ｓ）に設定されている状態から、移動用駆動速度Ｖ_２（＝３００ｍｍ／ｓ）に増大させると、電流ゲイン制御回路３３３は、第一実施形態と同様、測定用ゲイン（測定用積分ゲイン、測定用比例ゲイン）より小さい移動用ゲイン（移動用積分ゲイン、移動用比例ゲイン）を設定する。
一方、駆動機構２５の駆動速度が、測定用駆動速度Ｖ_１（＝３ｍｍ／ｓ）に設定されている状態から、停止状態（駆動速度＝０）に切り替わり、駆動速度が減少した場合、電流ゲイン制御回路３３３は、測定用ゲイン（測定用積分ゲイン、測定用比例ゲイン）より大きい積分ゲインおよび比例ゲインを設定する。

〔第二実施形態の作用効果〕
この第二実施形態の三次元測定機では、上述したように、電流ゲイン制御回路３３３は、駆動機構２５の駆動速度が増大すると、積分ゲインおよび比例ゲインを減少させ、駆動機構２５の駆動速度が減少すると、積分ゲインおよび比例ゲインを増大させる。
このような構成とすることで、停止状態においても、応答性を良好にすることができ、例えば、駆動機構２５が停止している待機状態から、測定に復帰させる場合に、良好な応答性で駆動機構２５を駆動させることができる。

［変形例］
なお、本発明は、上述した一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。

例えば、上記第二実施形態では、電流ゲイン制御回路３３３は、予め設定されたゲイン（移動用ゲイン、測定用ゲイン、停止時のゲインなど）に繰り替えてゲイン制御を実施したが、連続的に変化する駆動速度に応じて、ゲインを連続的に変化させる構成などとしてもよい。

上記実施形態では、電流制御部３３の電流ゲイン制御回路３３３は、駆動機構２５の駆動速度として、実速度算出回路３２２から入力された実速度に基づいて、ゲインを切り替えたが、これに限定されない。例えば、電流ゲイン制御回路３３３は、位置制御部３１が出力する速度指令値（目標駆動速度）に基づいて、ゲインを切り替えてもよい。

また、電流ゲイン制御回路３３３は、駆動機構２５の駆動速度が切り替わると、積分ゲインおよび比例ゲインの双方の値を切り替えたが、例えば、積分ゲインのみを切り替えてもよく、比例ゲインのみを切り替えてもよい。このような場合であっても、１種のゲインのみを用いる場合に比べて、制御性能を良好にすることができる。

また、上記において、三次元測定機１（測定装置）の駆動機構２５の制御装置として、本発明を適用する例を示したが、これに限定されない。
例えば、ロボットアーム等の可動部材によりワークと加工する加工装置など、可動部材を可動させる装置で、可動部材の速度が可変する産業機械であれば、可動部材の電流を制御する制御装置として用いることができる。
また、上記実施形態では、三次元測定機のプローブ２１の動作モードを、高速移動時、測定時、停止時の３つの駆動状態に分け、これらの駆動状態を切り替える際に、電流ゲイン制御回路３３３のゲインを切り替える構成としたが、４つ以上の駆動状態を切り替える構成としてもよい。この場合であっても、それぞれの駆動状態の駆動機構２５の駆動速度に応じて、適切な積分ゲイン、比例ゲインを設定することで、上記実施形態と同様に、駆動機構２５の制御性能を向上させることができる。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、測定処理を実施する測定装置に利用できる。

１…三次元測定機（測定装置）、３…駆動制御回路（制御装置）、２５…駆動機構、２６…変位検出センサ、２７…電流検出センサ（電流検出手段）、３２…速度制御部（速度制御手段）、３３…電流制御部（電流制御手段）、２１１…測定子（可動部材）。

Claims

複数の駆動モードで可動部材を変位させる駆動機構を駆動制御する制御装置であって、
前記駆動機構を駆動するための電流を検出する電流検出手段と、
前記駆動機構を駆動させる駆動速度に応じた目標電流を設定する速度制御手段と、
前記目標電流および前記電流検出手段により検出された検出電流の偏差に、積分ゲインおよび比例ゲインをかけて前記駆動機構に出力する出力電流を設定する電流制御手段と、
を具備し、
前記電流制御手段は、前記駆動モード毎に設定された前記駆動機構の目標駆動速度に応じて、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、前記目標駆動速度に対して設定された値に切り替え、
前記可動部材をあらかじめ設定された停止位置に停止させて待機状態とする場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を０に設定する
ことを特徴とする制御装置。
請求項１に記載の制御装置において、
前記電流制御手段は、前記駆動機構の前記目標駆動速度に応じて、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインの双方を切り替える
ことを特徴とする制御装置。
請求項１または請求項２に記載の制御装置において、
前記電流制御手段は、
前記駆動機構の前記目標駆動速度が先に設定された前記目標駆動速度よりも増大した場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、先に設定されたゲインよりも小さいゲインに設定し、
前記駆動機構の前記目標駆動速度が先に設定された前記目標駆動速度よりも減少した場合、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、先に設定されたゲインよりも大きいゲインに設定する
ことを特徴とする制御装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置を備えた測定装置であって、
前記可動部材は、被測定対象物に対して接触可能な測定子である
ことを特徴とする測定装置。
請求項４に記載の測定装置であって、
前記電流制御手段は、
前記測定子により前記被測定対象物を測定する測定時に、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、測定用ゲインに切り替え、
前記測定子を前記被測定対象物に対して相対移動させる高速移動時に、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、移動用ゲインに切り替え、
前記測定子による測定処理、および前記測定子の移動を実施しない停止時に、前記積分ゲインおよび前記比例ゲインのうちの少なくともいずれか一方を、停止用ゲインに切り替える
ことを特徴とする測定装置。