振動制御装置及び搬送装置
【課題】所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置及び搬送装置を提供する。
【解決手段】基体１０に対して移動可能な移動部２０と、移動部２０を駆動するアクチュエーター１１と、回転角を検出する角度センサー３０と、慣性力を検出する慣性センサー１２と、制御信号を伝送する演算部１３と、角度センサー３０の検出信号を伝送する伝送部１４と、命令信号を伝送する命令部１５と、移動部２０の駆動速度を判定する判定部１６と、を有し、演算部１３は、角度センサー３０の検出信号の低周波数成分と慣性センサー１２の検出信号の高周波数成分とに基づいて制御信号を生成し、判定部１６は、移動部２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する。
【解決手段】基体１０に対して移動可能な移動部２０と、移動部２０を駆動するアクチュエーター１１と、回転角を検出する角度センサー３０と、慣性力を検出する慣性センサー１２と、制御信号を伝送する演算部１３と、角度センサー３０の検出信号を伝送する伝送部１４と、命令信号を伝送する命令部１５と、移動部２０の駆動速度を判定する判定部１６と、を有し、演算部１３は、角度センサー３０の検出信号の低周波数成分と慣性センサー１２の検出信号の高周波数成分とに基づいて制御信号を生成し、判定部１６は、移動部２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動制御装置及び搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動リンク構造を有する装置（ＩＣハンドラー等のロボットやプリンター等の搬送装置）においては、可動リンクを素早く、かつ、精度良く所定の位置に移動させることが可能な技術が求められている。一般に、可動リンク構造を有する装置においては、モーター等のアクチュエーターとエンコーダーと呼ばれる分解能の高い角度センサーとを用いることで位置精度が高められている。また、角度センサーによって検出された各リンクの回転角を基にモーターのトルクを制御することで、素早く安定したリンクの移動を実現している。
【０００３】
しかしながら、リンクの動きによって生じる不要な振動が問題となっている。特に、リンクを停止させた後に残る残留振動は、角度センサーだけでは検出、制御ができないため、振動がおさまるまで十分な時間を経過させないと次の作業を行うことができない。
【０００４】
このような問題点を解決するための技術が検討されており、例えば、特許文献１では、リンクの角速度の積分値のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分と、モーターの回転角とトルク伝達機構の減速比との積のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分とを合成して制御に用いることで、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させることを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、高精度の角度センサーを常時動作させているため、電力を無駄に消費してしまう場合がある。例えば、リンクの角速度の積分値における高周波数成分と、モーターの回転角と減速比との積における低周波数成分とを合成して制御に用いる方式では、角度センサーの検出信号（モーターの回転角）の高周波数成分（微小変動成分）は用いられていない。カットオフされた角度センサーの検出信号の微小変動成分は、慣性センサーの検出信号（リンクの角速度の積分値における高周波数成分）によって補われることになる。つまり、デジタル化された角度センサーからの信号の高周波数成分は不要であり、そのために消費された電力は無駄となる。
【０００７】
ところで、角度センサーからの信号の高周波数成分は常に不要というわけではない。リンクが高速駆動している場合には、角度センサーの検出信号の高周波数成分は慣性センサーの検出信号によって補うことができるが、リンクが停止あるいは低速駆動している場合には、角度センサーの検出信号の低周波数成分が多くなり高周波数成分が有効なものとなる。したがって、リンクの駆動速度に応じて角度センサーの高周波数成分の取り扱いを変える必要がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置及び搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の振動制御装置は、基体に対して回転運動可能な移動部と、前記移動部を駆動するアクチュエーターと、前記アクチュエーターの回転角を検出する角度センサーと、前記基体に対する前記移動部の慣性力を検出する慣性センサーと、前記アクチュエーターに制御信号を伝送する演算部と、前記演算部に前記角度センサーの検出信号を伝送する伝送部と、前記演算部に命令信号を伝送する命令部と、前記移動部の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する判定部と、を有し、前記演算部は、前記角度センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、前記慣性センサーの検出信号のうち前記カットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて前記制御信号を生成し、前記判定部は、前記移動部の駆動速度が前記基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、前記角度センサーと前記伝送部とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の振動制御装置によれば、角度センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、慣性センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて制御信号が生成されるので、慣性センサーのバイアスドリフトの影響を除去することができる。このため、所望の位置へリンク（移動部）を素早く、かつ、精度良く移動させることができる。また、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサーと伝送部とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号が生成されるので、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能となる。したがって、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置が提供できる。
【００１１】
また、この振動制御装置においては、前記角度センサーは、第１の分解能を有する第１の角度検出部と、前記第１の分解能よりも分解能が高い第２の分解能を有する第２の角度検出部と、を有し、前記判定部は、前記角度センサーのうち前記第２の角度検出部のみを停止させる第１の停止信号を生成してもよい。
【００１２】
この構成によれば、角度センサーが相対的に分解能の低い第１の角度検出部と相対的に分解能の高い第２の角度検出部を有し、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部が停止される。このため、それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合には、相対的に分解能の高い第２の角度検出部が停止されることで、２つの角度検出部が常時動作されるよりも消費電力を低減させることが可能となる。
【００１３】
また、この振動制御装置においては、前記判定部は、前記角度センサーの検出信号のうちの前記高周波数成分に対応する前記伝送部における下位ビットの伝送信号を停止させる第２の停止信号を生成してもよい。
【００１４】
この構成によれば、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサーの検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部における下位ビットの伝送信号が停止される。このため、下位ビットの伝送信号が停止された分だけ消費電力を低減させることが可能となる。
【００１５】
また、この振動制御装置においては、前記判定部は、前記第１の停止信号と前記第２の停止信号とを同時に生成してもよい。
【００１６】
この構成によれば、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部が停止される第１の停止信号と、角度センサーの検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部における下位ビットの伝送信号が停止される第２の停止信号と、が同時に生成される。このため、消費電力を格段に低減させることが可能となる。
【００１７】
また、この振動制御装置においては、前記基準となる駆動速度が前記命令部からの前記命令信号に基づいて設定されてもよい。
【００１８】
この構成によれば、基準となる駆動速度が命令部からの命令信号（予め入力された実験データにより得られたリンク２０の駆動速度の情報から算出された信号）に基づくのでリンクの駆動速度を予測することができる。例えば、リンクの駆動速度が基準となる駆動速度とよりも大きいときは、命令信号に基づいて、角度センサー（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部）と伝送部のうち少なくとも一方を停止させることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００１９】
また、この振動制御装置においては、前記基準となる駆動速度が前記慣性センサーの検出信号に基づいて設定されてもよい。
【００２０】
この構成によれば、リンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいときは、慣性センサーの検出信号が大きくなるので、その値をもって角度センサー（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部）と伝送部のうち少なくとも一方が停止される。したがって、消費電力を低減させることが可能となる。
【００２１】
また、この振動制御装置においては、前記基準となる駆動速度が前記角度センサーの検出信号に基づいて設定されてもよい。
【００２２】
この構成によれば、リンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいときは、角度センサーの検出信号の微分値が大きくなるので、その値をもって角度センサー（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部）と伝送部のうち少なくとも一方が停止される。したがって、消費電力を低減させることが可能となる。
【００２３】
本発明の搬送装置は、前述した本発明の振動制御装置を備えていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、上述した振動制御装置を備えているため、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る振動制御装置を模式的に示す図である。
【図２】演算部の演算方法を説明するブロック図である。
【図３】第１の角度検出部と第２の角度検出部を有する角度センサーを示す図である。
【図４】伝送信号の停止部分を説明する図である。
【図５】伝送部の模式回路図である。
【図６】命令部の命令信号を説明するブロック図である。
【図７】慣性センサーまたは角度センサーの検出信号を説明するブロック図である。
【図８】搬送装置としてのＸＹステージ装置を示す図である。
【図９】搬送装置としてのレーザープリンターを示す図である。
【図１０】搬送装置としてのインクジェットプリンターを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における振動制御装置１の概略構成図である。図１に示すように、振動制御装置１は、基体１０と、リンク（移動部）２０と、サーボモーター等のアクチュエーター１１と、エンコーダー等の角度センサー３０と、慣性センサー１２と、演算部１３と、伝送部１４と、命令部１５と、判定部１６と、を有して構成されている。
【００２８】
基体１０の上部には角度センサー３０及びアクチュエーター１１を介してリンク２０が取り付けられている。リンク２０は、基体１０対して回転運動可能になっている。リンク２０は、リンク本体２１と、リンク本体２１の先端に設けられ鉛直方向に移動可能なスライド軸２２と、スライド軸２２の端部に設けられたハンド２３と、を有している。
【００２９】
アクチュエーター１１は基体１０の頂部に設けられ、その側部にはリンク２０が取り付けられている。アクチュエーター１１は、リンク２０を駆動するものである。
【００３０】
角度センサー３０は、アクチュエーター１１の下部に設けられている。角度センサー３０は、アクチュエーター１１の回転角を検出する機能を有する。
【００３１】
慣性センサー１２は、ハンド２３に近いスライド軸２２に取り付けられている。慣性センサー１２としては、例えばレートジャイロ等の角速度センサーが用いられる。慣性センサー１２は、基体１０に対するリンク２０の慣性力（角速度）を検出する機能を有する。なお、基体１０に対するリンク２０の角速度は、リンク２０の回転面内の角速度成分である。
【００３２】
演算部１３は、アクチュエーター１１と、慣性センサー１２と、伝送部１４と、命令部１５と、に電気的に接続されている。演算部１３は、アクチュエーター１１に制御信号を伝送する機能を有する。また、演算部１３には命令部１５により命令信号が伝送される。
【００３３】
図２は、演算部１３の演算方法を説明するブロック図である。先ず、角度センサー３０によってアクチュエーター１１の回転角が検出される。次に、伝送部１４によって角度センサー３０で検出されたアクチュエーター１１の回転角（角度センサー３０の検出信号）が演算部１３に伝送される。次に、角度センサー３０の検出信号がローパスフィルタＬＰＦに通過される。これにより、角度センサー３０の検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分が得られる。
【００３４】
一方、慣性センサー１２によって基体１０に対するリンク２０の角速度が検出される。次に、慣性センサー１２で検出されたリンク２０の角速度（慣性センサー１２の検出信号）が演算部１３に伝送される。次に、演算部１３によってリンク２０の角速度が積分される。次に、この積分結果がハイパスフィルタＨＰＦに通過される。これにより、リンク２０の角度のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分が得られる。ここで、リンク２０の角度のうち低周波数成分を除去する理由は、リンク２０の角速度の積分ではバイアスドリフトの影響によりリンク２０の角度を正確に求めることができないので、このバイアスドリフトの影響を除去するためである。
【００３５】
このように、ローパスフィルタＬＰＦ及びハイパスフィルタＨＰＦを用いることによって、角度センサー３０の検出信号の低周波数成分と、慣性センサー１２の検出信号の積分結果の高周波数成分と、を加算することができる。この演算によって、基体１０に対するリンク２０の角度が算出され、制御信号が生成される。そして、演算部１３によって、アクチュエーター１１に制御信号が伝送される。
【００３６】
判定部１６は、角度センサー３０と、伝送部１４と、に電気的に接続されている。判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する。なお、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）については後述する。
【００３７】
また、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する。これにより、リンクが高速駆動している場合に電力を無駄に消費することがなくなり、消費電力を低減させることが可能となる。
【００３８】
図３は、第１の角度検出部３１と第２の角度検出部３２を有する角度センサー３０を示す図である。図３において、符号４１はＬＥＤ、符号４２はコリメートレンズ、符号４３はフォトセンサー（ＰＤアレイ）、符号４４は磁気センサー（ＭＲセンサー）、符号４５は磁石である。
【００３９】
図３に示すように、ＬＥＤ４１から射出された光は、コリメートレンズ４２、角度センサー３０を介してフォトセンサー４３に入射する。このとき、角度センサー３０はモーター（図示略）によって回転する。
【００４０】
角度センサー３０は第１の分解能を有する第１の角度検出部３１と、第１の分解能よりも分解能が高い第２の分解能を有する第２の角度検出部３２と、を有している。第１の角度検出部３１としては、例えばＡＢＳパターンを有するもの（例えば１１００１１１１００１パターン）を用いることができる。第２の角度検出部３２としては、例えばＩＮＣパターンを有するもの（例えば１０１０１０１０１０パターン）を用いることができる。
【００４１】
第１の角度検出部３１のＡＢＳ検出は第２の角度検出部３２のＩＮＣ検出に比べて分解能が高くないので、それほど精度の高い角度センサー３０の検出信号（アクチュエーター１１の回転角）が必要ではない場合に有効である。
【００４２】
本実施形態では、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０のうち第２の角度検出部３２のみを停止させる第１の停止信号を生成する。つまり、それほど精度の高い角度センサー３０の検出信号が必要ではない場合には、相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２を停止させることができる。これにより、２つの角度検出部３１,３２が常時動作されるよりも消費電力を低減させることが可能となる。
【００４３】
図４は、伝送信号の停止部分を説明する図である。図４（ａ）は通常時の伝送信号、図（ｂ）はビット数低減時の状態を示している。図５は、伝送部１４の模式回路図である。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、伝送信号はヘッダーとデータ本体とパリティーとからなっている。伝送信号（ヘッダー、データ本体、パリティー）に対応するイネーブルはＯＮ状態になっている。また、伝送信号（ヘッダー、データ本体、パリティー）に対応しないイネーブルはＯＦＦ状態になっている。
【００４５】
ところで、ロボット用エンコーダーの検出信号（角度センサー３０の検出信号）を伝送する際には、数ｍの長さの伝送路（ケーブル）を用いて伝送するためＲＳ−４８５規格を使うことが多い。一般に、伝送損失や外部ノイズに備えるため数ボルト以上の差動電圧が伝送されている。例えば５Ｖで５０Ω終端の差動伝送の場合、この伝送路だけで０．５ワットの電力を消費する。また、６軸ロボットの場合、各軸アクチュエーターの回転角を検出する角度センサー３０の検出信号を伝送するに当たっては３ワットの電力を消費する。
【００４６】
そこで、本実施形態では、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０の検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部１４における下位ビットの伝送信号を停止させる第２の停止信号を生成する。つまり、角度センサー３０の検出信号のうちデータ本体の一部（下位ビット）のビット数を減らす。さらに、角度センサー３０の検出信号を伝送していないときには差動バッファをハイインピーダンス状態（図５に示す回路図の中で大きな抵抗値を示す部分）にする。これにより、下位ビットのビット数を減らした分だけ終端抵抗における消費電力を低減させることができる。
【００４７】
図６は、命令部１５の命令信号を説明するブロック図である。図６に示すように、本実施形態では、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）が命令部１５からの命令信号に基づいて設定される。
【００４８】
例えば、命令部１５には、予め実験データにより得られたリンク２０の駆動速度の情報が蓄積されており、これらの情報に基づいて判定部１６に命令信号が伝送される。判定部１６は命令部１５からの命令信号とリンク２０の駆動速度とに基づいて、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する。そして、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する。この停止信号は、判定部１６から出力され、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方に伝送される。これにより、角度センサー３０（それほど精度の高い角度センサー３０の検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部３２）と伝送部のうち少なくとも一方を停止させることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００４９】
本発明の振動制御装置１によれば、角度センサー３０の検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、慣性センサー１２の検出信号のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて制御信号が生成されるので、慣性センサー１２のバイアスドリフトの影響を除去することができる。このため、所望の位置へリンク２０を素早く、かつ、精度良く移動させることができる。また、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号が生成されるので、リンク２０が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能となる。したがって、所望の位置へリンク２０を素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンク２０が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置１が提供できる。
【００５０】
また、この構成によれば、角度センサー３０が相対的に分解能の低い第１の角度検出部３１と相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２を有し、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部３１,３２のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２が停止される。このため、それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合には、相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２が停止されることで、２つの角度検出部３１,３２が常時動作されるよりも消費電力を低減させることが可能となる。
【００５１】
また、この構成によれば、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０の検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部における下位ビットの伝送信号が停止される。このため、下位ビットの伝送信号が停止された分だけ消費電力を低減させることが可能となる。
【００５２】
また、この構成によれば、基準となる駆動速度が命令部１５からの命令信号（予め入力された実験データにより得られたリンク２０の駆動速度の情報から算出された信号）に基づくのでリンク２０の駆動速度を予測することができる。例えば、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度とよりも大きいときは、命令信号に基づいて、角度センサー３０（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部３２）と伝送部１４のうち少なくとも一方を停止させることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態において、判定部１６が第１の停止信号と第２の停止信号とを同時に生成してもよい。この構成によれば、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部３１,３２のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２が停止される第１の停止信号と、角度センサー３０の検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部１４における下位ビットの伝送信号が停止される第２の停止信号と、が同時に生成される。このため、消費電力を格段に低減させることが可能となる。
【００５４】
また、判定部１６が角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成しているが、これに限らない。例えば、命令部１５が角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する機能を有していてもよい。すなわち、判定部１６とは別個に角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する機能を有する装置が設けられていてもよい。
【００５５】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る慣性センサー１２または角度センサー３０の検出信号を説明するブロック図である。図７は、図６に対応した、第２実施形態に係る判定部１６の停止信号生成工程を示した図である。図７に示すように、本実施形態の停止信号生成工程は慣性センサー１２（角度センサー３０）の検出信号に基づいて基準となる駆動速度が設定される点で、上述の第１実施形態で説明した停止信号生成工程と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、図６と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図７に示すように、本実施形態では、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）が慣性センサー１２の出力信号に基づいて設定される。例えば、判定部１６には予め判定基準となるしきい値が入力されており、このしきい値に基づいて基準となる駆動速度が決定される。判定部１６において、慣性センサー１２の検出信号としきい値とが比較される。リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいときは、慣性センサー１２の出力信号（リンク２０の角速度）が大きくなるので、その値をもって角度センサー３０（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部３２）と伝送部１４のうち少なくとも一方が停止される。したがって、消費電力を低減させることが可能となる。
【００５７】
なお、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）が角度センサー３０の出力信号に基づいて設定されても、同様な効果が得られる。また、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させるときには角度センサー３０を用い、稼動させるときには慣性センサー１２を用いる組み合わせにより設定されてもよい。
【００５８】
（搬送装置）
図８は、本発明の振動制御装置を用いた搬送装置の一例であるＸＹステージ装置（液滴吐出装置）を示す図である。図８に示すように、液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１０１と、駆動軸１０４と、ガイド軸１０５と、ステージ１０７と、クリーニング機構１０８と、基台１０９、ヒーター１０６と、上述した本発明の駆動制御装置を用いたコントローラーＣＴと、を備えている。なお、コントローラーＣＴにおける慣性センサーとしては、例えば加速度センサーが用いられる。コントローラーＣＴにおける慣性センサーは、液滴吐出ヘッド１０１のＹ軸方向の慣性力（加速度）、ステージ１０７あるいはクリーニング機構１０８のＸ軸方向の慣性力（加速度）、を検出する機能を有する。
【００５９】
液滴吐出ヘッド１０１のノズル開口部からは、ステージ１０７に支持されている基板１００Ｐに対して機能液が吐出される。駆動軸１０４には駆動モーター１０２が接続されている。駆動モーター１０２は例えばステッピングモーターであり、コントローラーＣＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸１０４を回転させる。駆動軸１０４が回転すると、液滴吐出ヘッド１０１はＹ軸方向に移動する。ガイド軸１０５は、基台１０９に対して動かないように固定されている。ステージ１０７は、駆動モーター１０３を備えている。駆動モーター１０３は例えばステッピングモーターであり、コントローラーＣＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ１０７をＸ軸方向に移動させる。
【００６０】
コントローラーＣＴは、液滴吐出ヘッド１０１に液滴の吐出用制御用の電圧を供給する。また、コントローラーＣＴは、駆動モーター１０２に対して液滴吐出ヘッド１０１のＹ軸方向への移動を制御するパルス信号を供給するとともに、駆動モーター１０３に対してステージ１０７のＸ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
【００６１】
クリーニング機構１０８は、液滴吐出ヘッド１０１をクリーニングするものであって、駆動モーター（図示略）を備えている。この駆動モーターの制御により、クリーニング機構１０８はガイド軸１０５に沿ってＸ軸方向に移動する。クリーニング機構１０８の移動についてもコントローラーＣＴによって制御される。ヒーター１０６は例えばランプアニールにより基板１００Ｐを熱処理する手段であり、基板１００Ｐ上に塗布された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒーター１０６の電源の投入及び遮断についてもコントローラーＣＴによって制御される。
【００６２】
そして、液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１０１と基板１００Ｐを支持するステージ１０７とを相対的に走査しつつ基板１００Ｐに対して液滴を吐出する。この構成によれば、上述した振動制御装置（コントローラーＣＴ）を備えているため、所望の位置へ液滴吐出ヘッド１０１（ステージ１０７）を素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、液滴吐出ヘッド１０１（ステージ１０７）が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な液滴吐出装置１００が提供できる。
【００６３】
図９は、本発明の振動制御装置を用いた搬送装置の一例である印刷装置（レーザープリンター）を示す図である。図９に示すように、レーザープリンター２００は、モーター２２０と、動力伝達機構２２１と、感光ドラム２２２と、帯電装置２２５と、潜像形成手段２２６と、現像装置２２７と、転写装置２２９と、定着装置２３０と、上述した本発明の駆動制御装置を用いたコントローラー２４０と、を備えている。
【００６４】
モーター２２０は、動力伝達機構２２１を介して感光ドラム２２２に連結されている。モーター２２０は、コントローラー２４０からの制御信号により感光ドラム２２２を矢印Ｄ方向に回転させる。感光ドラム２２２の周辺には帯電装置２２５が配置されている。帯電装置２２５により、感光ドラム２２２の表面が所定の極性に帯電される。すると、潜像形成手段２２６から感光ドラム２２２の帯電面にレーザー光の走査による画像露光が行われ、感光ドラム２２２の表面に画像データの階調情報に基づく静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、現像装置２２７から搬送されたトナー２２８が感光ドラム２２２の表面に付着して画像として顕在化する。そして、転写装置２２９により感光ドラム２２２上の画像が記録紙２００Ｐに転写される。記録紙２００Ｐに転写された画像は定着装置２３０によって定着される。
【００６５】
この構成によれば、上述した振動制御装置（コントローラー２４０）を備えているため、感光ドラム２２２を素早く、かつ、精度良く回転させるとともに、感光ドラム２２２が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能なレーザープリンター２００が提供できる。
【００６６】
図１０は、本発明の振動制御装置を用いた搬送装置の一例である印刷装置（インクジェットプリンター）を示す図である。図１０に示すように、インクジェットプリンター３００は、筐体３４０と、ガイドレール３４１と、動力伝達機構３４２と、キャリッジ３４３と、上述した本発明の駆動制御装置を用いたコントローラー３５０と、を備えている。なお、コントローラー３５０における慣性センサーとしては、例えば加速度センサーが用いられる。コントローラー３５０における慣性センサーは、キャリッジ３４３の矢印Ｅ方向の慣性力（加速度）を検出する機能を有する。
【００６７】
インクジェットプリンター３００は、モーター（図示略）に連結された動力伝達機構３４２により、コントローラー３５０からの制御信号に基づいて、ガイドレール３４１に懸架されたキャリッジ３４３が矢印Ｅ方向に移動可能に構成されている。キャリッジ３４３にはインクジェットヘッドが備えられており、コントローラー３５０からの制御信号に基づいて、インクジェットヘッドを矢印Ｅ方向に移動させながら液滴が記録紙３００Ｐに吐出される。そして、記録紙３００Ｐが矢印Ｆ方向に順次搬送されることで画像が記録紙３００Ｐに印刷される。
【００６８】
この構成によれば、上述した振動制御装置（コントローラー３５０）を備えているため、キャリッジ３４３を素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、キャリッジ３４３が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能なインクジェットプリンター３００が提供できる。
【符号の説明】
【００６９】
１…振動制御装置、１０…基体、１１…アクチュエーター、１２…慣性センサー、１３…演算部、１４…伝送部、１５…命令部、１６…判定部、２０……リンク（移動部）、３０…角度センサー、３１…第１の角度検出部、３２…第２の角度検出部、１００…液滴吐出装置（搬送装置）、２００…レーザープリンター（搬送装置）、３００…インクジェットプリンター（搬送装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動制御装置及び搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動リンク構造を有する装置（ＩＣハンドラー等のロボットやプリンター等の搬送装置）においては、可動リンクを素早く、かつ、精度良く所定の位置に移動させることが可能な技術が求められている。一般に、可動リンク構造を有する装置においては、モーター等のアクチュエーターとエンコーダーと呼ばれる分解能の高い角度センサーとを用いることで位置精度が高められている。また、角度センサーによって検出された各リンクの回転角を基にモーターのトルクを制御することで、素早く安定したリンクの移動を実現している。
【０００３】
しかしながら、リンクの動きによって生じる不要な振動が問題となっている。特に、リンクを停止させた後に残る残留振動は、角度センサーだけでは検出、制御ができないため、振動がおさまるまで十分な時間を経過させないと次の作業を行うことができない。
【０００４】
このような問題点を解決するための技術が検討されており、例えば、特許文献１では、リンクの角速度の積分値のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分と、モーターの回転角とトルク伝達機構の減速比との積のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分とを合成して制御に用いることで、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させることを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、高精度の角度センサーを常時動作させているため、電力を無駄に消費してしまう場合がある。例えば、リンクの角速度の積分値における高周波数成分と、モーターの回転角と減速比との積における低周波数成分とを合成して制御に用いる方式では、角度センサーの検出信号（モーターの回転角）の高周波数成分（微小変動成分）は用いられていない。カットオフされた角度センサーの検出信号の微小変動成分は、慣性センサーの検出信号（リンクの角速度の積分値における高周波数成分）によって補われることになる。つまり、デジタル化された角度センサーからの信号の高周波数成分は不要であり、そのために消費された電力は無駄となる。
【０００７】
ところで、角度センサーからの信号の高周波数成分は常に不要というわけではない。リンクが高速駆動している場合には、角度センサーの検出信号の高周波数成分は慣性センサーの検出信号によって補うことができるが、リンクが停止あるいは低速駆動している場合には、角度センサーの検出信号の低周波数成分が多くなり高周波数成分が有効なものとなる。したがって、リンクの駆動速度に応じて角度センサーの高周波数成分の取り扱いを変える必要がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置及び搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の振動制御装置は、基体に対して回転運動可能な移動部と、前記移動部を駆動するアクチュエーターと、前記アクチュエーターの回転角を検出する角度センサーと、前記基体に対する前記移動部の慣性力を検出する慣性センサーと、前記アクチュエーターに制御信号を伝送する演算部と、前記演算部に前記角度センサーの検出信号を伝送する伝送部と、前記演算部に命令信号を伝送する命令部と、前記移動部の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する判定部と、を有し、前記演算部は、前記角度センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、前記慣性センサーの検出信号のうち前記カットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて前記制御信号を生成し、前記判定部は、前記移動部の駆動速度が前記基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、前記角度センサーと前記伝送部とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の振動制御装置によれば、角度センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、慣性センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて制御信号が生成されるので、慣性センサーのバイアスドリフトの影響を除去することができる。このため、所望の位置へリンク（移動部）を素早く、かつ、精度良く移動させることができる。また、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサーと伝送部とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号が生成されるので、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能となる。したがって、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置が提供できる。
【００１１】
また、この振動制御装置においては、前記角度センサーは、第１の分解能を有する第１の角度検出部と、前記第１の分解能よりも分解能が高い第２の分解能を有する第２の角度検出部と、を有し、前記判定部は、前記角度センサーのうち前記第２の角度検出部のみを停止させる第１の停止信号を生成してもよい。
【００１２】
この構成によれば、角度センサーが相対的に分解能の低い第１の角度検出部と相対的に分解能の高い第２の角度検出部を有し、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部が停止される。このため、それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合には、相対的に分解能の高い第２の角度検出部が停止されることで、２つの角度検出部が常時動作されるよりも消費電力を低減させることが可能となる。
【００１３】
また、この振動制御装置においては、前記判定部は、前記角度センサーの検出信号のうちの前記高周波数成分に対応する前記伝送部における下位ビットの伝送信号を停止させる第２の停止信号を生成してもよい。
【００１４】
この構成によれば、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサーの検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部における下位ビットの伝送信号が停止される。このため、下位ビットの伝送信号が停止された分だけ消費電力を低減させることが可能となる。
【００１５】
また、この振動制御装置においては、前記判定部は、前記第１の停止信号と前記第２の停止信号とを同時に生成してもよい。
【００１６】
この構成によれば、判定部がリンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部が停止される第１の停止信号と、角度センサーの検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部における下位ビットの伝送信号が停止される第２の停止信号と、が同時に生成される。このため、消費電力を格段に低減させることが可能となる。
【００１７】
また、この振動制御装置においては、前記基準となる駆動速度が前記命令部からの前記命令信号に基づいて設定されてもよい。
【００１８】
この構成によれば、基準となる駆動速度が命令部からの命令信号（予め入力された実験データにより得られたリンク２０の駆動速度の情報から算出された信号）に基づくのでリンクの駆動速度を予測することができる。例えば、リンクの駆動速度が基準となる駆動速度とよりも大きいときは、命令信号に基づいて、角度センサー（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部）と伝送部のうち少なくとも一方を停止させることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００１９】
また、この振動制御装置においては、前記基準となる駆動速度が前記慣性センサーの検出信号に基づいて設定されてもよい。
【００２０】
この構成によれば、リンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいときは、慣性センサーの検出信号が大きくなるので、その値をもって角度センサー（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部）と伝送部のうち少なくとも一方が停止される。したがって、消費電力を低減させることが可能となる。
【００２１】
また、この振動制御装置においては、前記基準となる駆動速度が前記角度センサーの検出信号に基づいて設定されてもよい。
【００２２】
この構成によれば、リンクの駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいときは、角度センサーの検出信号の微分値が大きくなるので、その値をもって角度センサー（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部）と伝送部のうち少なくとも一方が停止される。したがって、消費電力を低減させることが可能となる。
【００２３】
本発明の搬送装置は、前述した本発明の振動制御装置を備えていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、上述した振動制御装置を備えているため、所望の位置へリンクを素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンクが高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る振動制御装置を模式的に示す図である。
【図２】演算部の演算方法を説明するブロック図である。
【図３】第１の角度検出部と第２の角度検出部を有する角度センサーを示す図である。
【図４】伝送信号の停止部分を説明する図である。
【図５】伝送部の模式回路図である。
【図６】命令部の命令信号を説明するブロック図である。
【図７】慣性センサーまたは角度センサーの検出信号を説明するブロック図である。
【図８】搬送装置としてのＸＹステージ装置を示す図である。
【図９】搬送装置としてのレーザープリンターを示す図である。
【図１０】搬送装置としてのインクジェットプリンターを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における振動制御装置１の概略構成図である。図１に示すように、振動制御装置１は、基体１０と、リンク（移動部）２０と、サーボモーター等のアクチュエーター１１と、エンコーダー等の角度センサー３０と、慣性センサー１２と、演算部１３と、伝送部１４と、命令部１５と、判定部１６と、を有して構成されている。
【００２８】
基体１０の上部には角度センサー３０及びアクチュエーター１１を介してリンク２０が取り付けられている。リンク２０は、基体１０対して回転運動可能になっている。リンク２０は、リンク本体２１と、リンク本体２１の先端に設けられ鉛直方向に移動可能なスライド軸２２と、スライド軸２２の端部に設けられたハンド２３と、を有している。
【００２９】
アクチュエーター１１は基体１０の頂部に設けられ、その側部にはリンク２０が取り付けられている。アクチュエーター１１は、リンク２０を駆動するものである。
【００３０】
角度センサー３０は、アクチュエーター１１の下部に設けられている。角度センサー３０は、アクチュエーター１１の回転角を検出する機能を有する。
【００３１】
慣性センサー１２は、ハンド２３に近いスライド軸２２に取り付けられている。慣性センサー１２としては、例えばレートジャイロ等の角速度センサーが用いられる。慣性センサー１２は、基体１０に対するリンク２０の慣性力（角速度）を検出する機能を有する。なお、基体１０に対するリンク２０の角速度は、リンク２０の回転面内の角速度成分である。
【００３２】
演算部１３は、アクチュエーター１１と、慣性センサー１２と、伝送部１４と、命令部１５と、に電気的に接続されている。演算部１３は、アクチュエーター１１に制御信号を伝送する機能を有する。また、演算部１３には命令部１５により命令信号が伝送される。
【００３３】
図２は、演算部１３の演算方法を説明するブロック図である。先ず、角度センサー３０によってアクチュエーター１１の回転角が検出される。次に、伝送部１４によって角度センサー３０で検出されたアクチュエーター１１の回転角（角度センサー３０の検出信号）が演算部１３に伝送される。次に、角度センサー３０の検出信号がローパスフィルタＬＰＦに通過される。これにより、角度センサー３０の検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分が得られる。
【００３４】
一方、慣性センサー１２によって基体１０に対するリンク２０の角速度が検出される。次に、慣性センサー１２で検出されたリンク２０の角速度（慣性センサー１２の検出信号）が演算部１３に伝送される。次に、演算部１３によってリンク２０の角速度が積分される。次に、この積分結果がハイパスフィルタＨＰＦに通過される。これにより、リンク２０の角度のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分が得られる。ここで、リンク２０の角度のうち低周波数成分を除去する理由は、リンク２０の角速度の積分ではバイアスドリフトの影響によりリンク２０の角度を正確に求めることができないので、このバイアスドリフトの影響を除去するためである。
【００３５】
このように、ローパスフィルタＬＰＦ及びハイパスフィルタＨＰＦを用いることによって、角度センサー３０の検出信号の低周波数成分と、慣性センサー１２の検出信号の積分結果の高周波数成分と、を加算することができる。この演算によって、基体１０に対するリンク２０の角度が算出され、制御信号が生成される。そして、演算部１３によって、アクチュエーター１１に制御信号が伝送される。
【００３６】
判定部１６は、角度センサー３０と、伝送部１４と、に電気的に接続されている。判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する。なお、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）については後述する。
【００３７】
また、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する。これにより、リンクが高速駆動している場合に電力を無駄に消費することがなくなり、消費電力を低減させることが可能となる。
【００３８】
図３は、第１の角度検出部３１と第２の角度検出部３２を有する角度センサー３０を示す図である。図３において、符号４１はＬＥＤ、符号４２はコリメートレンズ、符号４３はフォトセンサー（ＰＤアレイ）、符号４４は磁気センサー（ＭＲセンサー）、符号４５は磁石である。
【００３９】
図３に示すように、ＬＥＤ４１から射出された光は、コリメートレンズ４２、角度センサー３０を介してフォトセンサー４３に入射する。このとき、角度センサー３０はモーター（図示略）によって回転する。
【００４０】
角度センサー３０は第１の分解能を有する第１の角度検出部３１と、第１の分解能よりも分解能が高い第２の分解能を有する第２の角度検出部３２と、を有している。第１の角度検出部３１としては、例えばＡＢＳパターンを有するもの（例えば１１００１１１１００１パターン）を用いることができる。第２の角度検出部３２としては、例えばＩＮＣパターンを有するもの（例えば１０１０１０１０１０パターン）を用いることができる。
【００４１】
第１の角度検出部３１のＡＢＳ検出は第２の角度検出部３２のＩＮＣ検出に比べて分解能が高くないので、それほど精度の高い角度センサー３０の検出信号（アクチュエーター１１の回転角）が必要ではない場合に有効である。
【００４２】
本実施形態では、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０のうち第２の角度検出部３２のみを停止させる第１の停止信号を生成する。つまり、それほど精度の高い角度センサー３０の検出信号が必要ではない場合には、相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２を停止させることができる。これにより、２つの角度検出部３１,３２が常時動作されるよりも消費電力を低減させることが可能となる。
【００４３】
図４は、伝送信号の停止部分を説明する図である。図４（ａ）は通常時の伝送信号、図（ｂ）はビット数低減時の状態を示している。図５は、伝送部１４の模式回路図である。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、伝送信号はヘッダーとデータ本体とパリティーとからなっている。伝送信号（ヘッダー、データ本体、パリティー）に対応するイネーブルはＯＮ状態になっている。また、伝送信号（ヘッダー、データ本体、パリティー）に対応しないイネーブルはＯＦＦ状態になっている。
【００４５】
ところで、ロボット用エンコーダーの検出信号（角度センサー３０の検出信号）を伝送する際には、数ｍの長さの伝送路（ケーブル）を用いて伝送するためＲＳ−４８５規格を使うことが多い。一般に、伝送損失や外部ノイズに備えるため数ボルト以上の差動電圧が伝送されている。例えば５Ｖで５０Ω終端の差動伝送の場合、この伝送路だけで０．５ワットの電力を消費する。また、６軸ロボットの場合、各軸アクチュエーターの回転角を検出する角度センサー３０の検出信号を伝送するに当たっては３ワットの電力を消費する。
【００４６】
そこで、本実施形態では、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０の検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部１４における下位ビットの伝送信号を停止させる第２の停止信号を生成する。つまり、角度センサー３０の検出信号のうちデータ本体の一部（下位ビット）のビット数を減らす。さらに、角度センサー３０の検出信号を伝送していないときには差動バッファをハイインピーダンス状態（図５に示す回路図の中で大きな抵抗値を示す部分）にする。これにより、下位ビットのビット数を減らした分だけ終端抵抗における消費電力を低減させることができる。
【００４７】
図６は、命令部１５の命令信号を説明するブロック図である。図６に示すように、本実施形態では、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）が命令部１５からの命令信号に基づいて設定される。
【００４８】
例えば、命令部１５には、予め実験データにより得られたリンク２０の駆動速度の情報が蓄積されており、これらの情報に基づいて判定部１６に命令信号が伝送される。判定部１６は命令部１５からの命令信号とリンク２０の駆動速度とに基づいて、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する。そして、判定部１６は、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する。この停止信号は、判定部１６から出力され、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方に伝送される。これにより、角度センサー３０（それほど精度の高い角度センサー３０の検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部３２）と伝送部のうち少なくとも一方を停止させることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００４９】
本発明の振動制御装置１によれば、角度センサー３０の検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、慣性センサー１２の検出信号のうちカットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて制御信号が生成されるので、慣性センサー１２のバイアスドリフトの影響を除去することができる。このため、所望の位置へリンク２０を素早く、かつ、精度良く移動させることができる。また、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号が生成されるので、リンク２０が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能となる。したがって、所望の位置へリンク２０を素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、リンク２０が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な振動制御装置１が提供できる。
【００５０】
また、この構成によれば、角度センサー３０が相対的に分解能の低い第１の角度検出部３１と相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２を有し、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部３１,３２のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２が停止される。このため、それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合には、相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２が停止されることで、２つの角度検出部３１,３２が常時動作されるよりも消費電力を低減させることが可能となる。
【００５１】
また、この構成によれば、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、角度センサー３０の検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部における下位ビットの伝送信号が停止される。このため、下位ビットの伝送信号が停止された分だけ消費電力を低減させることが可能となる。
【００５２】
また、この構成によれば、基準となる駆動速度が命令部１５からの命令信号（予め入力された実験データにより得られたリンク２０の駆動速度の情報から算出された信号）に基づくのでリンク２０の駆動速度を予測することができる。例えば、リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度とよりも大きいときは、命令信号に基づいて、角度センサー３０（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部３２）と伝送部１４のうち少なくとも一方を停止させることで消費電力を低減させることが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態において、判定部１６が第１の停止信号と第２の停止信号とを同時に生成してもよい。この構成によれば、判定部１６がリンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、２つの角度検出部３１,３２のうち相対的に分解能の高い第２の角度検出部３２が停止される第１の停止信号と、角度センサー３０の検出信号のうちの高周波数成分に対応する伝送部１４における下位ビットの伝送信号が停止される第２の停止信号と、が同時に生成される。このため、消費電力を格段に低減させることが可能となる。
【００５４】
また、判定部１６が角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成しているが、これに限らない。例えば、命令部１５が角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する機能を有していてもよい。すなわち、判定部１６とは別個に角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成する機能を有する装置が設けられていてもよい。
【００５５】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る慣性センサー１２または角度センサー３０の検出信号を説明するブロック図である。図７は、図６に対応した、第２実施形態に係る判定部１６の停止信号生成工程を示した図である。図７に示すように、本実施形態の停止信号生成工程は慣性センサー１２（角度センサー３０）の検出信号に基づいて基準となる駆動速度が設定される点で、上述の第１実施形態で説明した停止信号生成工程と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、図６と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図７に示すように、本実施形態では、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）が慣性センサー１２の出力信号に基づいて設定される。例えば、判定部１６には予め判定基準となるしきい値が入力されており、このしきい値に基づいて基準となる駆動速度が決定される。判定部１６において、慣性センサー１２の検出信号としきい値とが比較される。リンク２０の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいときは、慣性センサー１２の出力信号（リンク２０の角速度）が大きくなるので、その値をもって角度センサー３０（それほど精度の高い角度センサーの検出信号が必要ではない場合は第２の角度検出部３２）と伝送部１４のうち少なくとも一方が停止される。したがって、消費電力を低減させることが可能となる。
【００５７】
なお、判定部１６の判定基準（基準となる駆動速度）が角度センサー３０の出力信号に基づいて設定されても、同様な効果が得られる。また、角度センサー３０と伝送部１４とのうち少なくとも一方を停止させるときには角度センサー３０を用い、稼動させるときには慣性センサー１２を用いる組み合わせにより設定されてもよい。
【００５８】
（搬送装置）
図８は、本発明の振動制御装置を用いた搬送装置の一例であるＸＹステージ装置（液滴吐出装置）を示す図である。図８に示すように、液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１０１と、駆動軸１０４と、ガイド軸１０５と、ステージ１０７と、クリーニング機構１０８と、基台１０９、ヒーター１０６と、上述した本発明の駆動制御装置を用いたコントローラーＣＴと、を備えている。なお、コントローラーＣＴにおける慣性センサーとしては、例えば加速度センサーが用いられる。コントローラーＣＴにおける慣性センサーは、液滴吐出ヘッド１０１のＹ軸方向の慣性力（加速度）、ステージ１０７あるいはクリーニング機構１０８のＸ軸方向の慣性力（加速度）、を検出する機能を有する。
【００５９】
液滴吐出ヘッド１０１のノズル開口部からは、ステージ１０７に支持されている基板１００Ｐに対して機能液が吐出される。駆動軸１０４には駆動モーター１０２が接続されている。駆動モーター１０２は例えばステッピングモーターであり、コントローラーＣＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸１０４を回転させる。駆動軸１０４が回転すると、液滴吐出ヘッド１０１はＹ軸方向に移動する。ガイド軸１０５は、基台１０９に対して動かないように固定されている。ステージ１０７は、駆動モーター１０３を備えている。駆動モーター１０３は例えばステッピングモーターであり、コントローラーＣＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ１０７をＸ軸方向に移動させる。
【００６０】
コントローラーＣＴは、液滴吐出ヘッド１０１に液滴の吐出用制御用の電圧を供給する。また、コントローラーＣＴは、駆動モーター１０２に対して液滴吐出ヘッド１０１のＹ軸方向への移動を制御するパルス信号を供給するとともに、駆動モーター１０３に対してステージ１０７のＸ軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
【００６１】
クリーニング機構１０８は、液滴吐出ヘッド１０１をクリーニングするものであって、駆動モーター（図示略）を備えている。この駆動モーターの制御により、クリーニング機構１０８はガイド軸１０５に沿ってＸ軸方向に移動する。クリーニング機構１０８の移動についてもコントローラーＣＴによって制御される。ヒーター１０６は例えばランプアニールにより基板１００Ｐを熱処理する手段であり、基板１００Ｐ上に塗布された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒーター１０６の電源の投入及び遮断についてもコントローラーＣＴによって制御される。
【００６２】
そして、液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１０１と基板１００Ｐを支持するステージ１０７とを相対的に走査しつつ基板１００Ｐに対して液滴を吐出する。この構成によれば、上述した振動制御装置（コントローラーＣＴ）を備えているため、所望の位置へ液滴吐出ヘッド１０１（ステージ１０７）を素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、液滴吐出ヘッド１０１（ステージ１０７）が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能な液滴吐出装置１００が提供できる。
【００６３】
図９は、本発明の振動制御装置を用いた搬送装置の一例である印刷装置（レーザープリンター）を示す図である。図９に示すように、レーザープリンター２００は、モーター２２０と、動力伝達機構２２１と、感光ドラム２２２と、帯電装置２２５と、潜像形成手段２２６と、現像装置２２７と、転写装置２２９と、定着装置２３０と、上述した本発明の駆動制御装置を用いたコントローラー２４０と、を備えている。
【００６４】
モーター２２０は、動力伝達機構２２１を介して感光ドラム２２２に連結されている。モーター２２０は、コントローラー２４０からの制御信号により感光ドラム２２２を矢印Ｄ方向に回転させる。感光ドラム２２２の周辺には帯電装置２２５が配置されている。帯電装置２２５により、感光ドラム２２２の表面が所定の極性に帯電される。すると、潜像形成手段２２６から感光ドラム２２２の帯電面にレーザー光の走査による画像露光が行われ、感光ドラム２２２の表面に画像データの階調情報に基づく静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、現像装置２２７から搬送されたトナー２２８が感光ドラム２２２の表面に付着して画像として顕在化する。そして、転写装置２２９により感光ドラム２２２上の画像が記録紙２００Ｐに転写される。記録紙２００Ｐに転写された画像は定着装置２３０によって定着される。
【００６５】
この構成によれば、上述した振動制御装置（コントローラー２４０）を備えているため、感光ドラム２２２を素早く、かつ、精度良く回転させるとともに、感光ドラム２２２が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能なレーザープリンター２００が提供できる。
【００６６】
図１０は、本発明の振動制御装置を用いた搬送装置の一例である印刷装置（インクジェットプリンター）を示す図である。図１０に示すように、インクジェットプリンター３００は、筐体３４０と、ガイドレール３４１と、動力伝達機構３４２と、キャリッジ３４３と、上述した本発明の駆動制御装置を用いたコントローラー３５０と、を備えている。なお、コントローラー３５０における慣性センサーとしては、例えば加速度センサーが用いられる。コントローラー３５０における慣性センサーは、キャリッジ３４３の矢印Ｅ方向の慣性力（加速度）を検出する機能を有する。
【００６７】
インクジェットプリンター３００は、モーター（図示略）に連結された動力伝達機構３４２により、コントローラー３５０からの制御信号に基づいて、ガイドレール３４１に懸架されたキャリッジ３４３が矢印Ｅ方向に移動可能に構成されている。キャリッジ３４３にはインクジェットヘッドが備えられており、コントローラー３５０からの制御信号に基づいて、インクジェットヘッドを矢印Ｅ方向に移動させながら液滴が記録紙３００Ｐに吐出される。そして、記録紙３００Ｐが矢印Ｆ方向に順次搬送されることで画像が記録紙３００Ｐに印刷される。
【００６８】
この構成によれば、上述した振動制御装置（コントローラー３５０）を備えているため、キャリッジ３４３を素早く、かつ、精度良く移動させるとともに、キャリッジ３４３が高速駆動している場合に消費電力を低減させることが可能なインクジェットプリンター３００が提供できる。
【符号の説明】
【００６９】
１…振動制御装置、１０…基体、１１…アクチュエーター、１２…慣性センサー、１３…演算部、１４…伝送部、１５…命令部、１６…判定部、２０……リンク（移動部）、３０…角度センサー、３１…第１の角度検出部、３２…第２の角度検出部、１００…液滴吐出装置（搬送装置）、２００…レーザープリンター（搬送装置）、３００…インクジェットプリンター（搬送装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体に対して移動可能な移動部と、
前記移動部を駆動するアクチュエーターと、
前記アクチュエーターの回転角を検出する角度センサーと、
前記基体に対する前記移動部の慣性力を検出する慣性センサーと、
前記アクチュエーターに制御信号を伝送する演算部と、
前記演算部に前記角度センサーの検出信号を伝送する伝送部と、
前記演算部に命令信号を伝送する命令部と、
前記移動部の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する判定部と、を有し、
前記演算部は、前記角度センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、前記慣性センサーの検出信号のうち前記カットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて前記制御信号を生成し、
前記判定部は、前記移動部の駆動速度が前記基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、前記角度センサーと前記伝送部とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成することを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記角度センサーは、第１の分解能を有する第１の角度検出部と、前記第１の分解能よりも分解能が高い第２の分解能を有する第２の角度検出部と、を有し、
前記判定部は、前記角度センサーのうち前記第２の角度検出部のみを停止させる第１の停止信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記角度センサーの検出信号のうちの前記高周波数成分に対応する前記伝送部における下位ビットの伝送信号を停止させる第２の停止信号を生成することを請求項１または２に記載の振動制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１の停止信号と前記第２の停止信号とを同時に生成することを特徴とする請求項３に記載の振動制御装置。
【請求項５】
前記基準となる駆動速度が前記命令部からの前記命令信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項６】
前記基準となる駆動速度が前記慣性センサーの検出信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項７】
前記基準となる駆動速度が前記角度センサーの検出信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動制御装置を備えていることを特徴とする搬送装置。
【請求項１】
基体に対して移動可能な移動部と、
前記移動部を駆動するアクチュエーターと、
前記アクチュエーターの回転角を検出する角度センサーと、
前記基体に対する前記移動部の慣性力を検出する慣性センサーと、
前記アクチュエーターに制御信号を伝送する演算部と、
前記演算部に前記角度センサーの検出信号を伝送する伝送部と、
前記演算部に命令信号を伝送する命令部と、
前記移動部の駆動速度が基準となる駆動速度よりも大きいか小さいかを判定する判定部と、を有し、
前記演算部は、前記角度センサーの検出信号のうちカットオフ周波数以下の低周波数成分と、前記慣性センサーの検出信号のうち前記カットオフ周波数以上の高周波数成分と、に基づいて前記制御信号を生成し、
前記判定部は、前記移動部の駆動速度が前記基準となる駆動速度よりも大きいと判定したときに、前記角度センサーと前記伝送部とのうち少なくとも一方を停止させる停止信号を生成することを特徴とする振動制御装置。
【請求項２】
前記角度センサーは、第１の分解能を有する第１の角度検出部と、前記第１の分解能よりも分解能が高い第２の分解能を有する第２の角度検出部と、を有し、
前記判定部は、前記角度センサーのうち前記第２の角度検出部のみを停止させる第１の停止信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記角度センサーの検出信号のうちの前記高周波数成分に対応する前記伝送部における下位ビットの伝送信号を停止させる第２の停止信号を生成することを請求項１または２に記載の振動制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１の停止信号と前記第２の停止信号とを同時に生成することを特徴とする請求項３に記載の振動制御装置。
【請求項５】
前記基準となる駆動速度が前記命令部からの前記命令信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項６】
前記基準となる駆動速度が前記慣性センサーの検出信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項７】
前記基準となる駆動速度が前記角度センサーの検出信号に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動制御装置を備えていることを特徴とする搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５６５９１（Ｐ２０１１−５６５９１Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０５６０３（Ｐ２００９−２０５６０３）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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