測定装置、及び測定方法
【課題】ロードセル等の測定器具を設けることなく、測定対象に与える荷重を測定できる測定装置を提供する。
【解決手段】測定装置は、リニアモータと、リニアモータを駆動してリニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える駆動部と、前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定部とを具備している。
【解決手段】測定装置は、リニアモータと、リニアモータを駆動してリニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える駆動部と、前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定部とを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータを用いて測定対象に加える荷重を測定する場合、アクチュエータと測定対象との間にロードセルなどの測定器具を設け、測定器具により荷重を測定することが行われている（特許文献１）。
例えば、直動案内装置の摺動抵抗を測定する場合も、同様に、ロードセルを用いて、摺動抵抗の測定が行われている。
【０００３】
図２４は、直動案内装置８０のスライドブロック８１が軌道レール８２上を移動する際の摺動抵抗を測定する測定装置９の構成を示す概略ブロック図である。測定装置９は、アクチュエータとしてのリニアモータ９１、リニアモータ９１を制御するモータ制御部９２、ロードセル９３、増幅部９４、レコーダ部９５を備えている。
【０００４】
モータ制御部９２が、リニアモータ９１を駆動して、リニアモータ９１に備えられている可動子９１ａを動かしてスライドブロック８１に荷重を与える。ロードセル９３は、可動子９１ａと、スライドブロック８１との間に設けられており、可動子９１ａがスライドブロック８１に加える荷重に応じた信号を出力する。
【０００５】
増幅部９４は、ロードセル９３が出力する信号を増幅してレコーダ部９５に記憶させる。レコーダ部９５は、増幅部９４から入力される信号を記録する。ロードセル９３は、与えられた荷重に応じた信号を出力するので、レコーダ部９５に記録された信号に基づいて、直動案内装置８０の摺動抵抗を算出することにより、摺動抵抗を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アクチュエータの可動子にロードセルなどを取り付けると、装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、ロードセル等の測定器具を設けることなく、測定対象に与える荷重を測定できる測定装置、及び測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明は、リニアモータと、前記リニアモータを駆動して前記リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える駆動部と、前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定部とを具備することを特徴とする測定装置である。
【００１０】
また、本発明は、リニアモータを駆動して該リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える制御ステップと、前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定ステップとを有することを特徴とする測定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、測定器具を設けずとも、測定対象に与える荷重を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における測定装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態におけるリニアモータ１１を示す斜視図（一部断面図）である。
【図３】同実施形態におけるコイルホルダに保持されたコイルユニットを示す斜視図である。
【図４】同実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。
【図５】磁気センサの原理を示す斜視図である。
【図６】ＡＭＲセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ１１２の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
【図８】図７の磁気センサの等価回路（ハーフブリッジ）を示す図である。
【図９】磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
【図１０】磁気センサ１１２と、ロッド１０１との位置関係を示す図である。
【図１１】磁気センサ１１２の出力する信号例を示す図である。
【図１２】二組のフルブリッジ構成を用いた磁気センサを示す図である。
【図１３】図１２の磁気センサが出力する信号を示すグラフである。
【図１４】ロッド１０１と磁気センサ１１２との位置関係及び磁気センサ１１２が出力する信号を示す概念図である。
【図１５】磁気センサ１１２が出力する余弦波信号と正弦波信号とにより描かれるリサージュ図形を示す図である。
【図１６】エンドケース１０９に取り付けられる磁気センサ１１２を示す図である。
【図１７】エンドケース１０９に取り付けられた軸受であるブッシュ１０８を示す図である。
【図１８】同実施形態におけるモータ制御部２０の構成を示す概略ブロック図である。
【図１９】同実施形態における直動案内装置８０の摺動抵抗を測定するときのリニアモータ１０の動作を示す概略図である。
【図２０】同実施形態におけるモータ制御部２０の第１制御手順を示すフローチャートである。
【図２１】同実施形態におけるロッド１０１を原点から移動開始させてから動作完了信号がオンになるまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。
【図２２】同実施形態における動作完了信号がオンになってからロッド１０１を原点に戻すまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。
【図２３】同実施形態におけるモータ制御部２０の第２制御手順を示すフローチャートである。
【図２４】直動案内装置８０のスライドブロック８１が軌道レール８２上を移動する際の摺動抵抗を測定する測定装置９の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における測定装置、及び測定方法を説明する。
図１は、本実施形態における測定装置１の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、測定装置１は、ロッドタイプのリニアモータ１０と、リニアモータ１０を制御するモータ制御部２０とを具備している。
以下、直動案内装置８０のスライドブロック８１が軌道レール８２上を移動する際の摺動抵抗を測定する場合を例にして測定装置１を説明する。測定装置１は、リニアモータ１０の可動子であるロッド１０１の一端を、測定対象である直動案内装置８０のスライドブロック８１に接触させて荷重を与えることにより、直動案内装置８０の摺動抵抗を測定する。
【００１４】
図２は、本実施形態におけるリニアモータ１０の斜視図（一部断面図）である。このリニアモータ１０は、コイル収容ケース１０２に対してロッド１０１が軸線方向に移動するロッドタイプリニアモータである。
【００１５】
コイル収容ケース１０２内には、複数のコイル１０４が積層（配列）される。コイル収容ケース１０２の両端面それぞれには、エンドケース１０９が取り付けられる。エンドケース１０９には、ロッド１０１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ１０８が取り付けられる。
なお、２つのエンドケース１０９のうちいずれか一方に、ロッド１０１が生じさせる磁界を検出する磁気センサ１１２が設けられている。
【００１６】
ロッド１０１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１０１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように積層される。すなわちＮ極とＮ極が、Ｓ極とＳ極とが対向するように積層される。マグネット１０３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー１０７（磁極ブロック）が介在される。ロッド１０１は、積層されたコイル１０４内を貫通するとともに、コイル収容ケース１０２に軸線方向に移動可能に支持されている。
【００１７】
図３は、本実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。同図に示されるように、コイル１０４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ１０５に保持されている。すなわち、複数のコイル１０４は、ロッド１０１のマグネット１０３が配列されている方向を中心として、ロッド１０１の外周に沿って銅線が巻かれたものであり、各コイル１０４がマグネット１０３の配列されている方向と同じ方向に配列されている。
隣接するコイル１０４を絶縁させる必要があるので、コイル１０４間にはリング状の樹脂製スペーサ１０５ａが介在される。コイルホルダ１０５上にはプリント基板１０６が設けられる。コイル１０４の巻線の端部１０４ａは、プリント基板１０６に結線される。
【００１８】
本実施形態では、コイル１０４及びコイルホルダ１０５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース１０２をコイル１０４と一体に成形する。図２に示されるように、コイル収容ケース１０２には、コイル１０４の放熱性を高めるためにフィン１０２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ１０５に保持されたコイル１０４をアルミ製のコイル収容ケース１０２に収納し、コイル１０４とコイル収容ケース１０２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル１０４及びコイルホルダ１０５をコイル収容ケース１０２に固定してもよい。
【００１９】
図４は、本実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。ロッド１０１内の中空空間には、円盤状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル１０４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイル１０４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル１０４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１０１は、移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル１０４に対して相対的に直線運動を行う。
【００２０】
図２に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース１０９の一方には、ロッド１０１の位置を検出するための磁気センサ１１２が取り付けられる。磁気センサ１１２は、ロッド１０１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１０１の直線運動によって生ずるロッド１０１の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。
【００２１】
図５に示されるように、磁気センサ１１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板１２１と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子１２２を有する。磁気センサ１１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ（異方性磁気抵抗素子）と呼ばれる（参考文献：「垂直タイプＭＲセンサ技術資料」、[online]、２００５年１０月１日、浜松光電株式会社、「２０１０年８月２５日検索」、インターネット＜ＵＲＬ；http://www.hkd.co.jp/technique/img/amr-note1.pdf＞）。
【００２２】
図６は、ＡＭＲセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。
磁気抵抗素子１２２に電流を流し、抵抗変化量が飽和する磁界強度を印加し、その磁界(Ｈ)の方向を電流方向Ｙに対して角度変化θを与えたとする。このとき、図６に示されるように、抵抗変化量（△Ｒ）は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０°，２７０°）のときに最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０°，１８０°）のときに最小となる。抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分に応じて、下記の式（１）のように変化する。
なお、磁界強度が飽和感度以上であれば、△Ｒは定数になり、抵抗値Ｒは磁界の強度には影響されなくなる。
【００２３】
Ｒ＝Ｒ0−△Ｒｓｉｎ2θ…（１）
Ｒ0：無磁界中の強磁性薄膜金属の抵抗値
△Ｒ：抵抗変化量
θ：磁界方向を示す角度
【００２４】
図７は、磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ１１２の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。同図に示すように、縦方向に形成された強磁性薄膜金属エレメント（Ｒ１）と、横方向のエレメント（Ｒ２）が直列に結線した形状になる。
エレメント（Ｒ１）に対して最も大きな抵抗変化を促す垂直方向の磁界は、エレメント（Ｒ２）に対し最小の抵抗変化となる。抵抗値Ｒ１とＲ２は次式（２）、（３）で与えられる。
【００２５】
Ｒ１＝Ｒ0−△Ｒｓｉｎ2θ…（２）
Ｒ２＝Ｒ0−△Ｒｃｏｓ2θ…（３）
【００２６】
図８は、磁気センサの等価回路（ハーフブリッジ）を示す図である。この等価回路の出力Ｖoutは次式（４）で与えられる。
【００２７】
Ｖout＝Ｒ１・Ｖcc／（Ｒ１＋Ｒ２）…（４）
【００２８】
式（４）に式（２）、（３）を代入し、整理すると、次式（５−１）、（５−２）が得られる。
【００２９】
Ｖout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θ …（５−１）
α＝△Ｒ・Ｖcc／２（２Ｒ0−△Ｒ） …（５−２）
【００３０】
図９は、磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
同図に示すように、強磁性薄膜金属の形状を形成すれば、二つの出力Ｖout＋とＶout−を用いて中点電位の安定性の向上と増幅を行うことが可能になる。
【００３１】
ロッド１０１が直線運動するときの磁界方向の変化と磁気センサ１１２の出力について説明する。
図１０は、磁気センサ１１２と、ロッド１０１との位置関係を示す図である。同図に示すように、磁気センサ１１２を、飽和感度以上の磁界強度が印加されるギャップｌの位置に、かつ磁界の方向変化がセンサ面に寄与するように配置する。
このとき、磁気センサ１１２がロッド１０１に沿って位置Ａ〜Ｅの距離λを相対的に移動した場合、磁気センサ１１２の出力は、次のようになる。
【００３２】
図１１は、磁気センサ１１２の出力する信号例を示す図である。同図に示すように、ロッド１０１が距離λを直線移動したとき、センサ面では磁界の方向が１回転となる。このときに電圧の信号は、１周期の正弦波信号になる。より正確にいえば、式（５−１）により表される電圧Ｖoutは、２周期分の正弦波信号となる。しかし、磁気センサ１１２のエレメントの延伸方向に対して４５°にバイアス磁界を掛けるならば、周期が半減し、ロッド１０１がλを直線移動したときに１周期の出力波形が得られる。
【００３３】
運動の方向を知るためには、図１２に示されるように、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに４５°傾くように一つの基板上に形成すればよい。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力ＶoutＡとＶoutＢは、図１３に示されるように、互いに９０°の位相差を持つ余弦波信号及び正弦波信号となる。
【００３４】
本実施形態においては、図１２に示される二組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに４５°傾くように一つの基板上に形成された磁気センサ１１２が、ロッド１０１の磁界の方向の変化を検出するので、たとえ図１４に示されるように、磁気センサ１１２の取付け位置が（1)から(2)にずれたとしても、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）には変化が少ない。
【００３５】
図１５は、磁気センサ１１２の出力ＶoutＡとＶoutＢにより描かれるリサージュ図形を示す図である。磁気センサ１１２の出力の変化が少ないので、図１５に示される円の大きさが変化しにくくなる。このため、磁気ベクトル２４の方向θを正確に検出することができる。ロッド１０１と磁気センサ１１２との間のギャップｌを高精度に管理しなくても、ロッド１０１の正確な位置を検出できるので、磁気センサ１１２の取付け調整が容易になる。それだけでなく、ブッシュ１０８によって案内されるロッド１０１にがたを持たせることも可能になるし、ロッド１０１の多少の曲がりを許容することも可能になる。
【００３６】
図１６は、エンドケース１０９に取り付けられる磁気センサ１１２を示す図である。エンドケース１０９には、磁気センサ１１２を収容するための空間からなる磁気センサ収容部１２６が設けられている。
磁気センサ収容部１２６内に磁気センサ１１２を配置した後、磁気センサ１１２の周囲を充填材１２７で埋める。これにより、磁気センサ１１２がエンドケース１０９に固定される。磁気センサ１１２は温度特性を持ち、温度の変化によって出力が変化する。コイル１０４から受ける熱の影響を低減するため、エンドケース１０９及び充填材１２７には、コイル収容ケース１０２よりも熱伝導率の低い材料が使用される。例えば、コイル収容ケース１０２にはエポキシ系の樹脂が使用され、エンドケース１０９及び充填材１２７には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用される。
【００３７】
図１７は、エンドケース１０９に取り付けられた軸受であるブッシュ１０８を示す図である。エンドケース１０９に軸受機能を持たせることで、ロッド１０１と磁気センサ１１２との間のギャップが変動するのを防止することができる。
【００３８】
図１８は、本実施形態におけるモータ制御部２０の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、モータ制御部２０は、荷重測定部２１と、駆動部２２とを備えている。荷重測定部２１は、リニアモータ１０に流れる電流の電流値と、リニアモータ１０の推力定数とを乗じてリニアモータ１０がロッド１０１を通じてスライドブロック８１（測定対象）に与える荷重値を算出する荷重算出部２１１と、荷重算出部２１１が算出した荷重値を記憶する荷重記憶部２１２とを有している。
【００３９】
駆動部２２は、位置制御部２２１、スイッチ部２２２、速度制御部２２３、スイッチ部２２４、電流制御部２２５、電力変換器２２６、変流器（Current Transformer；ＣＴ）２２７、速度算出部２２８、位置算出部２２９、位置判定部２３０を有している。
【００４０】
位置制御部２２１は、外部より入力される位置指令と、位置算出部２２９が算出するリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の位置を示す位置情報とに基づいて、速度指令を算出する。また、位置制御部２２１は、第１〜第４速度（FL1SPD〜FL4SPD）を予め記憶しており、当該第１〜第４速度に基づいた４つ速度指令（第1速度指令〜第４速度指令）を出力する。
【００４１】
第１速度指令は、ロッド１０１が予め定められた原点から、ロッド１０１の両端のうち測定対象に近い一端が、直動案内装置８０のスライドブロック８１の近傍（位置FL2POS）まで移動するときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第1速度（FL1SPD）として予め定められている。
第２速度指令は、ロッド１０１が測定対象に接触し、測定対象に荷重を与えるときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度は、第２速度（FL2SPD）として予め定められている。第２速度（FL2SPD）は、第1速度（FL1SPD）より遅い速度であり、ロッド１０１がスライドブロック８１に接触する際に不要な衝撃を発生させない速度以下に設定される。
【００４２】
ここで、スライドブロック８１（測定対象）の近傍（位置FL2POS）とは、ロッド１０１の一端がスライドブロック８１に接触したときに、ロッド１０１の移動速度が上記の第２速度になるように減速を開始する位置である。また、位置FL2POSは、スライドブロック８１と接触する位置と、第１速度指令（FL1SPD）と、第２速度指令（FL2SPD）と、リニアモータ１０の特性とに基づいて、予め定められる位置である。
【００４３】
第３速度指令は、スライドブロック８１に荷重を与えた後に、ロッド１０１を原点方向に移動させるときの速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度は、第３速度（FL3SPD）として予め定められている。
第４速度指令は、測定対象に荷重を与えた後に、ロッド１０１を原点方向に移動させている際に、予め定めた速度切替位置（FL3POS）に達した後のロッド１０１を原点方向に移動させるときの速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第４速度（FL4SPD）として予め定められている。また、第４速度（FL4SPD）は、第３速度（FL3SPD）より速い速度が設定される。
【００４４】
スイッチ部２２２は、位置判定部２３０の制御に基づいて、位置制御部２２１が出力する４つの速度指令のうちいずれか一つを選択する。
速度制御部２２３には、スイッチ部２２２が選択した速度指令と、速度算出部２２８が算出するリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の速度を示す速度情報とが入力される。速度制御部２２３は、速度指令が示す速度と、速度情報が示す速度との偏差に基づいて、ロッド１０１が移動する速度を速度指令の速度にする電流値を算出する。
【００４５】
また、速度制御部２２３は、算出した電流値を非制限電流指令として出力するとともに、予め定められている電流制限値（FL2I）を上限値にした電流指令である制限電流指令を出力する。算出された電流値が、電流制限値（FL2I）以下の場合、非制限電流指令と、制限電流指令とは、同じ電流値を示す。一方、算出された電流値が、電流制限値（FL2I）より大きい場合、非制限電流指令は算出された電流値を示し、制限電流指令は電流制限値（FL2I）を示す。
【００４６】
スイッチ部２２４は、位置判定部２３０の制御に基づいて、速度制御部２２３が出力する制限電流指令と、非制限電流指令とのうちいずれか一方を選択する。電流制御部２２５は、スイッチ部２２４が選択した電流指令と、変流器２２７が測定したリニアモータ１０に流れている電流値とに基づいて電圧指令を算出する。
電力変換器２２６は、電流制御部２２５が算出した電圧指令に応じた電圧をリニアモータ１０に供給する。変流器２２７は、電力変換器２２６とリニアモータ１０とを接続している電力線に取り付けられている。また、変流器２２７は、当該電力線に流れている電流値を測定し、荷重測定部２１に備えられている荷重算出部２１１と、電流制御部２２５と、完了信号生成部２３１とに測定した電流値を出力する。
【００４７】
速度算出部２２８は、リニアモータ１０に取り付けられている磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）の変化量に基づいて、リニアモータ１０に備えられているロッド１０１の移動速度を算出する。
位置算出部２２９は、磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）の変化量に基づいてロッド１０１の原点からの移動量を算出して、ロッド１０１の位置を示す位置情報を出力する。
【００４８】
位置判定部２３０は、外部より入力される位置指令及び動作開始信号と、位置算出部２２９が出力するロッド１０１の位置を示す位置情報とに基づいて、位置制御部２２１が出力する４つの速度指令からいずれか一つをスイッチ部２２２に選択させる制御をする。また、位置判定部２３０は、位置指令及び動作開始信号と、位置情報とに基づいて、速度制御部２２３が出力する２つの電流指令のうちいずれか一方をスイッチ部２２４に選択させる制御をする。
完了信号生成部２３１は、リニアモータ１０がスライドブロック８１に荷重を与えているときに、変流器２２７が測定した電流値が予め定められた電流制限値（FL2I）に到達すると、動作完了信号（UO2）を外部に出力する。
【００４９】
次に、直動案内装置８０の摺動抵抗を測定するときのリニアモータ１０の動作について説明する。
図１９は、直動案内装置８０の摺動抵抗を測定するときのリニアモータ１０の動作を示す概略図である。ここで、ロッド１０１がスライドブロック８１に近づく方向をＣＷ方向（図面において右方向）とし、ロッド１０１がスライドブロック８１から遠ざかる方向をＣＣＷ方向（図面において左方向）としている。ここでは、直動案内装置８０の可動範囲のすべてに亘って摺動抵抗を測定し、摺動抵抗のばらつきを測定する場合について説明する。
【００５０】
測定の開始ときにおいて、図１９（ａ）に示すように、ロッド１０１の直動案内装置８０側の一端の位置は、原点にある。動作開始信号が入力され、測定動作を開始すると、ロッド１０１は、第１速度指令にて、原点から動作目標位置に向かって（ＣＷ方向に）移動し始める。そして、ロッド１０１の一端がスライドブロック８１の近傍に達すると、ロッド１０１は、第２速度指令の速度まで減速し、図１９（ｂ）に示すように、スライドブロック８１に接触して荷重を与えつつ、スライドブロック８１を第２速度（FL2SPD）で移動させる。
【００５１】
その後、図１９（ｃ）に示すように、直動案内装置８０のスライドブロック８１が可動範囲の端に達してロッド１０１が動かなくなり、リニアモータ１０に流れる電流の電流値が電流制限値（FL2I）に到達すると、モータ制御部２０から動作完了信号が出力される。
上述の一連の動作において、荷重算出部２１１は、電流値に基づいて荷重値を算出し、算出した荷重値を荷重記憶部２１２に記憶させる。
【００５２】
図２０は、本実施形態におけるモータ制御部２０の制御手順を示すフローチャートである。
モータ制御部２０において制御が開始されると、位置判定部２３０は、動作開始信号（UI2）がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ１０１）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ１０１：ＮＯ）。
ステップＳ１０１において、動作開始信号がオンになると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、位置判定部２３０は、第３速度指令又は第４速度指令をスイッチ部２２２に選択させて、リニアモータ１０に原点復帰の動作をさせる（ステップＳ１０２）。
【００５３】
続いて、位置制御部２２１は、動作目標位置を示す位置指令に応じて第１速度指令を算出し、位置判定部２３０は、第１速度指令をスイッチ部２２２に選択させるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ１０３)、リニアモータ１０のロッド１０１を直動案内装置８０のスライドブロック８１に向けて（ＣＷ方向に）移動を開始させる（ステップＳ１０４)。
位置判定部２３０は、ロッド１０１が、位置FL2POSに達しているか否かを判定し（ステップＳ１０５）、ロッド１０１が位置FL2POSに達するまで第１速度指令にてリニアモータ１０を駆動させる（ステップＳ１０５：ＮＯ）。
【００５４】
ステップＳ１０５において、ロッド１０１が位置FL2POSに達すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、位置判定部２３０は、スイッチ部２２２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２２４に制限電流指令を選択させる（ステップＳ１０６)。このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL2POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を開始させる。
完了信号生成部２３１は、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）以上か否かを判定し（ステップＳ１０７）、電流値が電流制限値（FL2I）に到達するまで待機する（ステップＳ１０７：ＮＯ）。
【００５５】
ステップＳ１０７において、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）に到達したと判定されると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、完了信号生成部２３１は、動作完了信号をオンにして外部に出力する（ステップＳ１０８）。
位置判定部２３０は、動作開始信号がオフになっているか否かを判定し（ステップＳ１０９）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ１０９：ＮＯ）。
【００５６】
ステップＳ１０９において、動作開始信号がオフになっていると判定されると（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、位置制御部２２１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出し、位置判定部２３０は、第３速度指令をスイッチ部２２２に選択させるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ１１０）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動を開始させる（ステップ１１１)。
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達しているか否かを判定し（ステップＳ１１２）、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達するまで待機する（ステップＳ１１２：ＮＯ）。
【００５７】
ステップＳ１１２において、位置判定部２３０は、ロッド１０１が速度切替位置（FL3POS）に達したと判定すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、第４速度指令をスイッチ部２２２に選択させる（ステップＳ１１３)。このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL3POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を終了させる。
次に、位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したか否かを判定し（ステップＳ１１４）、ロッド１０１の一端が原点に達するまで待機する（ステップＳ１１４：ＮＯ）。
【００５８】
ステップＳ１１４において、位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したと判定すると（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、ロッド１０１の一端が原点に達したこと示す信号を完了信号生成部２３１に出力し、完了信号生成部２３１が動作完了信号をオフにして（ステップＳ１１５）、制御の処理を終了する。
【００５９】
次に、ロッド１０１が移動する速度、リニアモータ１０に流れる電流、ロッド１０１の位置を対応させて、モータ制御部２０の処理を説明する。
図２１は、ロッド１０１を原点から移動開始させてから動作完了信号がオンになるまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。図２１（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ速度、電流値、位置、出力レベルを示す。
【００６０】
動作開始信号がオンになり、原点復帰（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）が行われた後、時刻ｔ１において、モータ制御部２０がステップＳ１０３の処理を行うことにより、ロッド１０１が直動案内装置８０のスライドブロック８１に向かって移動し始める（ステップＳ１０４）。
時刻ｔ２において、ロッド１０１の速度が第１速度（FL1SPD）になり、移動し続ける。
時刻ｔ３において、ロッド１０１の一端が位置FL2POSに達すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、モータ制御部２０は、ステップＳ１０６の処理を行い、ロッド１０１の速度を第２速度（FL2SPD）まで減速させる。
【００６１】
時刻ｔ４において、ロッド１０１の一端がスライドブロック８１に接触して、第２速度（FL2SPD）で移動しつつ、スライドブロック８１に荷重を与えてスライドブロック８１を移動させる。
時刻ｔ５において、スライドブロック８１が可動範囲の端に達して、ロッド１０１が停止すると、リニアモータ１０に流れる電流が増加して電流制限値（FL2I）に達し（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、モータ制御部２０がステップＳ１０８の処理を行うことにより、動作完了信号がオン状態となる。
【００６２】
続いて、ロッド１０１を原点に戻すまでのモータ制御部２０の処理を説明する。
図２２は、動作完了信号がオンになってからロッド１０１を原点に戻すまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。図２２（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ速度、電流値、位置、出力レベルを示す。
【００６３】
時刻ｔ１１において、外部の装置（不図示）が、動作完了信号がオンになったことに応じて動作開始信号をオフにするとともに、原点を移動先とする位置指令を設定すると（ステップＳ１０９：ＹＥＳ)、モータ制御部２０は、ステップＳ１１０の処理を行うことにより、ロッド１０１を第３速度（FL3SPD）で原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ１１１）。
時刻ｔ１２において、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、モータ制御部２０は、ステップＳ１１３の処理を行うことにより、位置制御部２２１が第４速度指令を算出してロッド１０１の速度を第４速度（FL4SPD）まで加速させる。
時刻ｔ１３において、ロッド１０１が移動する速度が、第４速度（FL4SPD）になる。
時刻ｔ１４において、モータ制御部２０は、ロッド１０１の速度を減速させ、時刻ｔ１４において、ロッド１０１を原点に停止させ、動作完了信号をオフ状態にする（ステップＳ１１４、Ｓ１１５）。
【００６４】
ここで、図２０において示したモータ制御部２０の制御手順と異なる制御手順について説明する。図２３は、本実施形態におけるモータ制御部２０の他の制御手順を示すフローチャートである。図２３に示す制御手順において、ステップＳ２０１からステップＳ２０４までの処理は、図２０に示した制御手順におけるステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理と同じであるので、その説明を省略する。
【００６５】
位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL2POSに達しているか否かを判定し（ステップＳ２０５）、ロッド１０１が位置FL2POSに達している場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、スイッチ部２２２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２２４に制限電流指令を選択させる（ステップＳ２０６）。
このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL2POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を開始させる。
【００６６】
完了信号生成部２３１は、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）以上か否かを判定し（ステップＳ２０７）、電流値が電流制限値（FL2I）に到達するまで待機する（ステップＳ２０７：ＮＯ）。
ステップＳ２０７において、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）に到達したと判定されると（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、完了信号生成部２３１は、動作完了信号をオンにして外部に出力し（ステップＳ２０８）、処理をステップＳ２１０に進める。
【００６７】
ステップＳ２０５において、ロッド１０１が位置FL2POSに達していない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、位置判定部２３０は、スイッチ部２２２に第１速度指令を選択させ続けるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ続け（ステップＳ２０９）、処理をステップＳ２１０に進める。
位置判定部２３０は、動作開始信号がオフになっているか否かを判定し（ステップＳ２１０）、動作開始信号がオフになっていないと判定された場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、処理をステップＳ２０５に戻し、ステップＳ２０５からステップＳ２１０までの処理を繰り返して行う。
一方、動作開始信号がオフになっていると判定されると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、位置制御部２２１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。また、位置判定部２３０は、第３速度指令をスイッチ部２２２に選択させるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ２１１）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ２１２）。
【００６８】
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達しているか否かを判定し（ステップＳ２１３）、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達するまで待機する（ステップＳ２１３：ＮＯ）。
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達していると判定すると（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、第４速度指令をスイッチ部２２２に選択させる（ステップＳ２１４）。このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL3POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を終了させる。
【００６９】
次に、位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したか否かを判定し（ステップＳ２１５）、ロッド１０１の一端が原点に達するまで待機する（ステップＳ２１５：ＮＯ）。
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したと判定すると（ステプＳ２１５：ＹＥＳ）、ロッド１０１の一端が原点に達したことを示す信号を完了信号生成部２３１に出力し、完了信号生成部２３１が動作完了信号をオフにして（ステップＳ２１６）、制御の処理を終了する。
【００７０】
上述のように、本実施形態の測定装置１は、互いに同極が対向するように配列されている複数のマグネット１０３を有するロッド１０１（可動子）と、ロッド１０１を囲む複数のコイル１０４を有するコイル収容ケース１０２（固定子）とを備え、複数のマグネット１０３の磁界と、複数のコイル１０４に電流を流すことによって生じる磁界とにより、コイル収容ケース１０２とロッド１０１とをマグネット１０３の配列方向に相対移動させるリニアモータ１０と、ロッド１０１を相対移動させてスライドブロック８１（測定対象）に荷重を与える制御をするモータ制御部２０とを具備している。モータ制御部２０は、変流器２２７がリニアモータ１０に流れる電流を測定し、測定した電流値に基づいて、荷重算出部２１１がリニアモータ１０によりスライドブロック８１（測定対象）に与える荷重（摺動抵抗）を算出するようにした。
これにより、測定装置１は、ロードセル等の測定器具を設けることなく、スライドブロック８１（測定対象）に与える荷重（摺動抵抗）を測定することができる。
【００７１】
また、本実施形態の測定装置１は、モータ制御部２０が、直動案内装置８０のスライドブロック８１にロッド１０１を接触させるまで第１速度（FL1SPD）にてロッド１０１を駆動させた後に、第１速度（FL1SPD）より遅い第２速度（FL2SPD）にてスライドブロック８１に荷重を与える。このとき、モータ制御部２０に備えられている荷重測定部２１がリニアモータ１０に流れる電流から荷重を算出して、摺動抵抗を測定する。
すなわち、測定装置１において、位置制御部２２１がロッド１０１と測定対象とが接触していない場合における非接触時速度指令（第１速度指令、及び第４速度指令）と、ロッド１０１と測定対象とが接触している場合における接触時速度指令（第２速度指令、及び第３速度指令）であって非接触時速度指令より遅い速度を示す接触時速度指令とを出力する。そして、位置判定部２３０がロッド１０１の位置に応じて非接触時速度指令と接触時速度指令とのいずれか一方を、ロッド１０１の一端が予め定めた領域（位置FL2POS/FL3POSより原点から遠い領域）にあるか否かに基づいて選択してリニアモータ１０を制御する。
このように、スライドブロック８１に荷重を与える際の接触時速度指令は、非接触時速度指令が示す速度（第１速度（FL1SPD）、第４速度（FL4SPD））より遅い速度（第２速度（FL2SPD）、第３速度（FL3SPD））を示すことにより、スライドブロック８１に与える荷重の変化を緩やかにするので、リニアモータ１０に流れる電流の変化を小さくすることができ、荷重の測定を安定して行うことができる。その結果、測定誤差の発生を抑制して、測定精度を向上させることができる。また、ロッド１０１をスライドブロック８１に接触させる際に不要な衝撃が発生することを防ぐことができる。
【００７２】
また、スライドブロック８１に荷重を与える際、電流制御部２２５に入力する電流指令が示す電流値を電流制限値（FL2I）以下にすることにより、スライドブロック８１が可動範囲の端に達したことを検出することができるとともに、ロッド１０１の移動できなくなったときにリニアモータ１０に流れる電流が急激に増加することを防ぐことができる。これにより、リニアモータ１０のコイル１０４に過電流が流れることを防ぎ、リニアモータ１０の劣化を防ぐことができる。
【００７３】
また、測定装置１は、ロッド１０１をスライドブロック８１に接触するまで移動させる際に、荷重を測定する際の移動速度より速い速度でロッド１０１を移動させるので、ロッド１０１を移動させる時間を短くすることができ、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７４】
測定装置１は、リニアモータ１０と、リニアモータ１０を制御するモータ制御部２０とを具備するのみで荷重の測定ができるので、測定器具を設ける場合に比べて、装置を小さくすることができるとともに、装置のコストを抑えることができる。
また、リニアモータ１０の可動子であるロッド１０１をスライドブロック８１に接触させて荷重を測定するので、測定器具を設ける必要がないので、測定器具を設けることにより生じる荷重の損失がなく、正確な荷重を測定することができる。
【００７５】
また、測定装置１は、ロッド１０１を原点に戻す際に、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達するまで移動させる第３速度（FL3SPD）と、速度切替位置（FL3POS）から原点まで移動させる第４速度（FL4SDP）とを切り替えるようにしている。
例えば、弾性体に荷重を加えた後に弾性体が元の形状に復元するときの応力を測定する場合に、ロッド１０１を低速な第３速度（FL3SPD）で原点に向けて移動させて、弾性体が元の形状に復元した後に高速な第４速度（FL4SPD）で原点に移動させることができる。このとき、速度切替位置（FL3POS）は、ロッド１０１が弾性体と離れる位置に予め設定される。このとき、第３速度は、弾性体の形状が復元する速度より遅い速度が設定される。
これにより、測定装置１は、弾性体が元の形状に復元する場合の応力についても、弾性体をひずませる場合と同様に、算出する荷重に含まれる誤差を小さくして、荷重の測定を安定して行うことができる。また、測定装置１は、弾性体が元の形状に復元した後に、荷重を測定する際の移動速度より速い第４速度（FL4SPD）でロッド１０１を原点に移動させるので、ロッド１０１を駆動する時間を短くすることができ、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７６】
複数の測定対象を順に測定する場合において、測定装置１は、上記のように測定時間を短くすることができるので、複数の測定対象を測定に要する時間を短縮することができ、製品の検査等におけるコストを削減することができる。
【００７７】
なお、本実施形態において、荷重算出部２１１は、算出した荷重を荷重記憶部２１２に記憶させる構成について説明したが、これに限ることなく、算出した荷重に、ロッド１０１が移動する速度及び位置を対応付けて、荷重記憶部２１２に記憶させるようにしてもよい。これにより、移動速度や位置に応じた荷重を測定することができる。
また、ロッド１０１の直線運動を案内するためにブッシュ１０８を備えた構成を説明したが、これに限ることなく、静圧案内を備えるようにしてもよい。これにより、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００７８】
また、リニアモータ１０の推力定数が小さいほど、荷重の測定分解能が向上するので、測定対象を移動させるのに支障がない程度の推力定数が小さいリニアモータ１０を用いるようにしてもよい。例えば、磁力の弱いマグネットが用いられたロッド１０１を用いたり、コイル１０４に用いる巻線を太くして巻き数を減らしたりしてもよい。これにより、荷重の測定精度を向上させることができる。
また、コイル収容ケース１０２に熱伝導率の高い素材を用いるようにしてもよい。これにより、リニアモータ１０を駆動する際に生じる発熱によるコイル１０４等の温度上昇を抑えて、リニアモータ１０に流れる電流値の変動を少なくすることができ、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００７９】
また、測定装置１は、リニアモータ１０の推力定数を変更することにより、測定レンジを変更することができる。例えば、磁力の異なる複数のロッド１０１を用意し、測定対象に応じてロッド１０１を選択することにより、測定装置１は測定対象に対して適切な測定レンジを設定することができる。
また、位置判定部２３０が荷重算出部２１１に対して荷重の算出の開始及び終了を制御する構成について説明したが、荷重算出部２１１は、リニアモータ１０が駆動している期間、常に荷重を算出するようにしてもよい。
【００８０】
また、電力変換器２２６においてＰＷＭ制御を用いる場合、リニアモータ１０に備えられている各コイル１０４と、電力変換器２２６との間に直列にインダクタを設けるようにしてもよい。ＰＷＭ制御を用いる場合、リニアモータ１０に流れる電流波形にはノイズが含まれるので、インダクタを設けることにより電流に含まれるノイズを抑圧して、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００８１】
また、本実施形態において、リニアモータ１０はロッドタイプのリニアモータを用いた構成について説明したが、これに限ることなく、コイルを有する可動子が、配列されたマグネットを有する固定子に対して相対移動するフラットタイプのリニアモータを用いてもよい。
【００８２】
また、本実施形態において、ステップＳ１０７（図２０）において、リニアモータ１０のコイル１０４に流れる電流が電流制限値（FL2I）より大きい場合に、ステップＳ１０８以降の処理をする構成を説明したが、これに限ることなく、ロッド１０１が予め定めた位置に達しているか否かを判定し、ロッド１０１が当該位置に達している場合にステップＳ１０８以降の処理を行うようにしてもよい。これにより、ロッド１０１が所定の荷重を超えた荷重を与えることなく測定を行うことができる。
【００８３】
また、本実施形態において、第１速度（FL1SPD）が第２速度（FL2SPD）より速い場合について説明したが、第１速度（FL1SPD）を第２速度（FLSPD）と同じ速度に設定してもよい。また、第３速度を第４速度と同じ速度に設定してもよい。
また、本実施形態において、速度制御部２２３が算出する非制限電流指令に対して、電流制限値（FL2I）より大きい電流制限値（FL1I）を設けるようにしてもよい。この場合、リニアモータ１０の定格電流値を電流制限値（FL1I）としてもよい。
【００８４】
また、本実施形態において、荷重測定部２１をモータ制御部２０内に設ける構成を説明したが、これに限ることなく、リニアモータ１０と、荷重測定部２１と、駆動部２２との３つ独立した機能部により測定装置１を構成するようにしてもよい。また、荷重測定部２１は、コンピュータなどを用いて構成するようにしてもよい。
【００８５】
なお、本発明に記載の位置検出部は、位置算出部２２９に対応する。
【００８６】
上述のモータ制御部２０は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した荷重算出部２１１、荷重記憶部２１２、位置制御部２２１、スイッチ部２２２、２２４、速度制御部２２３、電流制御部２２５、速度算出部２２８、位置算出部２２９、位置判定部２３０、完了信号生成部２３１の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８７】
１…測定装置、１０…リニアモータ、１０１…ロッド、１０３…マグネット、１０４…コイル、１１２…磁気センサ、２０…モータ制御部、２１…荷重測定部、２２…駆動部、２１１…荷重算出部、２１２…荷重記憶部、２２１…位置制御部、２２２…スイッチ部、２２３…速度制御部、２２４…スイッチ部、２２５…電流制御部、２２６…電力変換器、２２７…変流器、２２８…速度算出部、２２９…位置算出部、２３０…位置判定部、２３１…完了信号生成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータを用いて測定対象に加える荷重を測定する場合、アクチュエータと測定対象との間にロードセルなどの測定器具を設け、測定器具により荷重を測定することが行われている（特許文献１）。
例えば、直動案内装置の摺動抵抗を測定する場合も、同様に、ロードセルを用いて、摺動抵抗の測定が行われている。
【０００３】
図２４は、直動案内装置８０のスライドブロック８１が軌道レール８２上を移動する際の摺動抵抗を測定する測定装置９の構成を示す概略ブロック図である。測定装置９は、アクチュエータとしてのリニアモータ９１、リニアモータ９１を制御するモータ制御部９２、ロードセル９３、増幅部９４、レコーダ部９５を備えている。
【０００４】
モータ制御部９２が、リニアモータ９１を駆動して、リニアモータ９１に備えられている可動子９１ａを動かしてスライドブロック８１に荷重を与える。ロードセル９３は、可動子９１ａと、スライドブロック８１との間に設けられており、可動子９１ａがスライドブロック８１に加える荷重に応じた信号を出力する。
【０００５】
増幅部９４は、ロードセル９３が出力する信号を増幅してレコーダ部９５に記憶させる。レコーダ部９５は、増幅部９４から入力される信号を記録する。ロードセル９３は、与えられた荷重に応じた信号を出力するので、レコーダ部９５に記録された信号に基づいて、直動案内装置８０の摺動抵抗を算出することにより、摺動抵抗を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アクチュエータの可動子にロードセルなどを取り付けると、装置全体が大型化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、ロードセル等の測定器具を設けることなく、測定対象に与える荷重を測定できる測定装置、及び測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明は、リニアモータと、前記リニアモータを駆動して前記リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える駆動部と、前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定部とを具備することを特徴とする測定装置である。
【００１０】
また、本発明は、リニアモータを駆動して該リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える制御ステップと、前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定ステップとを有することを特徴とする測定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、測定器具を設けずとも、測定対象に与える荷重を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における測定装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態におけるリニアモータ１１を示す斜視図（一部断面図）である。
【図３】同実施形態におけるコイルホルダに保持されたコイルユニットを示す斜視図である。
【図４】同実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。
【図５】磁気センサの原理を示す斜視図である。
【図６】ＡＭＲセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ１１２の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
【図８】図７の磁気センサの等価回路（ハーフブリッジ）を示す図である。
【図９】磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
【図１０】磁気センサ１１２と、ロッド１０１との位置関係を示す図である。
【図１１】磁気センサ１１２の出力する信号例を示す図である。
【図１２】二組のフルブリッジ構成を用いた磁気センサを示す図である。
【図１３】図１２の磁気センサが出力する信号を示すグラフである。
【図１４】ロッド１０１と磁気センサ１１２との位置関係及び磁気センサ１１２が出力する信号を示す概念図である。
【図１５】磁気センサ１１２が出力する余弦波信号と正弦波信号とにより描かれるリサージュ図形を示す図である。
【図１６】エンドケース１０９に取り付けられる磁気センサ１１２を示す図である。
【図１７】エンドケース１０９に取り付けられた軸受であるブッシュ１０８を示す図である。
【図１８】同実施形態におけるモータ制御部２０の構成を示す概略ブロック図である。
【図１９】同実施形態における直動案内装置８０の摺動抵抗を測定するときのリニアモータ１０の動作を示す概略図である。
【図２０】同実施形態におけるモータ制御部２０の第１制御手順を示すフローチャートである。
【図２１】同実施形態におけるロッド１０１を原点から移動開始させてから動作完了信号がオンになるまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。
【図２２】同実施形態における動作完了信号がオンになってからロッド１０１を原点に戻すまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。
【図２３】同実施形態におけるモータ制御部２０の第２制御手順を示すフローチャートである。
【図２４】直動案内装置８０のスライドブロック８１が軌道レール８２上を移動する際の摺動抵抗を測定する測定装置９の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における測定装置、及び測定方法を説明する。
図１は、本実施形態における測定装置１の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、測定装置１は、ロッドタイプのリニアモータ１０と、リニアモータ１０を制御するモータ制御部２０とを具備している。
以下、直動案内装置８０のスライドブロック８１が軌道レール８２上を移動する際の摺動抵抗を測定する場合を例にして測定装置１を説明する。測定装置１は、リニアモータ１０の可動子であるロッド１０１の一端を、測定対象である直動案内装置８０のスライドブロック８１に接触させて荷重を与えることにより、直動案内装置８０の摺動抵抗を測定する。
【００１４】
図２は、本実施形態におけるリニアモータ１０の斜視図（一部断面図）である。このリニアモータ１０は、コイル収容ケース１０２に対してロッド１０１が軸線方向に移動するロッドタイプリニアモータである。
【００１５】
コイル収容ケース１０２内には、複数のコイル１０４が積層（配列）される。コイル収容ケース１０２の両端面それぞれには、エンドケース１０９が取り付けられる。エンドケース１０９には、ロッド１０１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ１０８が取り付けられる。
なお、２つのエンドケース１０９のうちいずれか一方に、ロッド１０１が生じさせる磁界を検出する磁気センサ１１２が設けられている。
【００１６】
ロッド１０１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１０１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように積層される。すなわちＮ極とＮ極が、Ｓ極とＳ極とが対向するように積層される。マグネット１０３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー１０７（磁極ブロック）が介在される。ロッド１０１は、積層されたコイル１０４内を貫通するとともに、コイル収容ケース１０２に軸線方向に移動可能に支持されている。
【００１７】
図３は、本実施形態におけるコイルホルダ１０５に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。同図に示されるように、コイル１０４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ１０５に保持されている。すなわち、複数のコイル１０４は、ロッド１０１のマグネット１０３が配列されている方向を中心として、ロッド１０１の外周に沿って銅線が巻かれたものであり、各コイル１０４がマグネット１０３の配列されている方向と同じ方向に配列されている。
隣接するコイル１０４を絶縁させる必要があるので、コイル１０４間にはリング状の樹脂製スペーサ１０５ａが介在される。コイルホルダ１０５上にはプリント基板１０６が設けられる。コイル１０４の巻線の端部１０４ａは、プリント基板１０６に結線される。
【００１８】
本実施形態では、コイル１０４及びコイルホルダ１０５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース１０２をコイル１０４と一体に成形する。図２に示されるように、コイル収容ケース１０２には、コイル１０４の放熱性を高めるためにフィン１０２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ１０５に保持されたコイル１０４をアルミ製のコイル収容ケース１０２に収納し、コイル１０４とコイル収容ケース１０２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル１０４及びコイルホルダ１０５をコイル収容ケース１０２に固定してもよい。
【００１９】
図４は、本実施形態におけるリニアモータ１０のマグネット１０３とコイル１０４の位置関係を示す図である。ロッド１０１内の中空空間には、円盤状の複数のマグネット１０３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル１０４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイル１０４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル１０４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１０１は、移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル１０４に対して相対的に直線運動を行う。
【００２０】
図２に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース１０９の一方には、ロッド１０１の位置を検出するための磁気センサ１１２が取り付けられる。磁気センサ１１２は、ロッド１０１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１０１の直線運動によって生ずるロッド１０１の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。
【００２１】
図５に示されるように、磁気センサ１１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板１２１と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子１２２を有する。磁気センサ１１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ（異方性磁気抵抗素子）と呼ばれる（参考文献：「垂直タイプＭＲセンサ技術資料」、[online]、２００５年１０月１日、浜松光電株式会社、「２０１０年８月２５日検索」、インターネット＜ＵＲＬ；http://www.hkd.co.jp/technique/img/amr-note1.pdf＞）。
【００２２】
図６は、ＡＭＲセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。
磁気抵抗素子１２２に電流を流し、抵抗変化量が飽和する磁界強度を印加し、その磁界(Ｈ)の方向を電流方向Ｙに対して角度変化θを与えたとする。このとき、図６に示されるように、抵抗変化量（△Ｒ）は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０°，２７０°）のときに最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０°，１８０°）のときに最小となる。抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分に応じて、下記の式（１）のように変化する。
なお、磁界強度が飽和感度以上であれば、△Ｒは定数になり、抵抗値Ｒは磁界の強度には影響されなくなる。
【００２３】
Ｒ＝Ｒ0−△Ｒｓｉｎ2θ…（１）
Ｒ0：無磁界中の強磁性薄膜金属の抵抗値
△Ｒ：抵抗変化量
θ：磁界方向を示す角度
【００２４】
図７は、磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ１１２の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。同図に示すように、縦方向に形成された強磁性薄膜金属エレメント（Ｒ１）と、横方向のエレメント（Ｒ２）が直列に結線した形状になる。
エレメント（Ｒ１）に対して最も大きな抵抗変化を促す垂直方向の磁界は、エレメント（Ｒ２）に対し最小の抵抗変化となる。抵抗値Ｒ１とＲ２は次式（２）、（３）で与えられる。
【００２５】
Ｒ１＝Ｒ0−△Ｒｓｉｎ2θ…（２）
Ｒ２＝Ｒ0−△Ｒｃｏｓ2θ…（３）
【００２６】
図８は、磁気センサの等価回路（ハーフブリッジ）を示す図である。この等価回路の出力Ｖoutは次式（４）で与えられる。
【００２７】
Ｖout＝Ｒ１・Ｖcc／（Ｒ１＋Ｒ２）…（４）
【００２８】
式（４）に式（２）、（３）を代入し、整理すると、次式（５−１）、（５−２）が得られる。
【００２９】
Ｖout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θ …（５−１）
α＝△Ｒ・Ｖcc／２（２Ｒ0−△Ｒ） …（５−２）
【００３０】
図９は、磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。
同図に示すように、強磁性薄膜金属の形状を形成すれば、二つの出力Ｖout＋とＶout−を用いて中点電位の安定性の向上と増幅を行うことが可能になる。
【００３１】
ロッド１０１が直線運動するときの磁界方向の変化と磁気センサ１１２の出力について説明する。
図１０は、磁気センサ１１２と、ロッド１０１との位置関係を示す図である。同図に示すように、磁気センサ１１２を、飽和感度以上の磁界強度が印加されるギャップｌの位置に、かつ磁界の方向変化がセンサ面に寄与するように配置する。
このとき、磁気センサ１１２がロッド１０１に沿って位置Ａ〜Ｅの距離λを相対的に移動した場合、磁気センサ１１２の出力は、次のようになる。
【００３２】
図１１は、磁気センサ１１２の出力する信号例を示す図である。同図に示すように、ロッド１０１が距離λを直線移動したとき、センサ面では磁界の方向が１回転となる。このときに電圧の信号は、１周期の正弦波信号になる。より正確にいえば、式（５−１）により表される電圧Ｖoutは、２周期分の正弦波信号となる。しかし、磁気センサ１１２のエレメントの延伸方向に対して４５°にバイアス磁界を掛けるならば、周期が半減し、ロッド１０１がλを直線移動したときに１周期の出力波形が得られる。
【００３３】
運動の方向を知るためには、図１２に示されるように、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに４５°傾くように一つの基板上に形成すればよい。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力ＶoutＡとＶoutＢは、図１３に示されるように、互いに９０°の位相差を持つ余弦波信号及び正弦波信号となる。
【００３４】
本実施形態においては、図１２に示される二組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに４５°傾くように一つの基板上に形成された磁気センサ１１２が、ロッド１０１の磁界の方向の変化を検出するので、たとえ図１４に示されるように、磁気センサ１１２の取付け位置が（1)から(2)にずれたとしても、磁気センサ１１２が出力する正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）には変化が少ない。
【００３５】
図１５は、磁気センサ１１２の出力ＶoutＡとＶoutＢにより描かれるリサージュ図形を示す図である。磁気センサ１１２の出力の変化が少ないので、図１５に示される円の大きさが変化しにくくなる。このため、磁気ベクトル２４の方向θを正確に検出することができる。ロッド１０１と磁気センサ１１２との間のギャップｌを高精度に管理しなくても、ロッド１０１の正確な位置を検出できるので、磁気センサ１１２の取付け調整が容易になる。それだけでなく、ブッシュ１０８によって案内されるロッド１０１にがたを持たせることも可能になるし、ロッド１０１の多少の曲がりを許容することも可能になる。
【００３６】
図１６は、エンドケース１０９に取り付けられる磁気センサ１１２を示す図である。エンドケース１０９には、磁気センサ１１２を収容するための空間からなる磁気センサ収容部１２６が設けられている。
磁気センサ収容部１２６内に磁気センサ１１２を配置した後、磁気センサ１１２の周囲を充填材１２７で埋める。これにより、磁気センサ１１２がエンドケース１０９に固定される。磁気センサ１１２は温度特性を持ち、温度の変化によって出力が変化する。コイル１０４から受ける熱の影響を低減するため、エンドケース１０９及び充填材１２７には、コイル収容ケース１０２よりも熱伝導率の低い材料が使用される。例えば、コイル収容ケース１０２にはエポキシ系の樹脂が使用され、エンドケース１０９及び充填材１２７には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用される。
【００３７】
図１７は、エンドケース１０９に取り付けられた軸受であるブッシュ１０８を示す図である。エンドケース１０９に軸受機能を持たせることで、ロッド１０１と磁気センサ１１２との間のギャップが変動するのを防止することができる。
【００３８】
図１８は、本実施形態におけるモータ制御部２０の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、モータ制御部２０は、荷重測定部２１と、駆動部２２とを備えている。荷重測定部２１は、リニアモータ１０に流れる電流の電流値と、リニアモータ１０の推力定数とを乗じてリニアモータ１０がロッド１０１を通じてスライドブロック８１（測定対象）に与える荷重値を算出する荷重算出部２１１と、荷重算出部２１１が算出した荷重値を記憶する荷重記憶部２１２とを有している。
【００３９】
駆動部２２は、位置制御部２２１、スイッチ部２２２、速度制御部２２３、スイッチ部２２４、電流制御部２２５、電力変換器２２６、変流器（Current Transformer；ＣＴ）２２７、速度算出部２２８、位置算出部２２９、位置判定部２３０を有している。
【００４０】
位置制御部２２１は、外部より入力される位置指令と、位置算出部２２９が算出するリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の位置を示す位置情報とに基づいて、速度指令を算出する。また、位置制御部２２１は、第１〜第４速度（FL1SPD〜FL4SPD）を予め記憶しており、当該第１〜第４速度に基づいた４つ速度指令（第1速度指令〜第４速度指令）を出力する。
【００４１】
第１速度指令は、ロッド１０１が予め定められた原点から、ロッド１０１の両端のうち測定対象に近い一端が、直動案内装置８０のスライドブロック８１の近傍（位置FL2POS）まで移動するときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第1速度（FL1SPD）として予め定められている。
第２速度指令は、ロッド１０１が測定対象に接触し、測定対象に荷重を与えるときのロッド１０１が移動する速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度は、第２速度（FL2SPD）として予め定められている。第２速度（FL2SPD）は、第1速度（FL1SPD）より遅い速度であり、ロッド１０１がスライドブロック８１に接触する際に不要な衝撃を発生させない速度以下に設定される。
【００４２】
ここで、スライドブロック８１（測定対象）の近傍（位置FL2POS）とは、ロッド１０１の一端がスライドブロック８１に接触したときに、ロッド１０１の移動速度が上記の第２速度になるように減速を開始する位置である。また、位置FL2POSは、スライドブロック８１と接触する位置と、第１速度指令（FL1SPD）と、第２速度指令（FL2SPD）と、リニアモータ１０の特性とに基づいて、予め定められる位置である。
【００４３】
第３速度指令は、スライドブロック８１に荷重を与えた後に、ロッド１０１を原点方向に移動させるときの速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度は、第３速度（FL3SPD）として予め定められている。
第４速度指令は、測定対象に荷重を与えた後に、ロッド１０１を原点方向に移動させている際に、予め定めた速度切替位置（FL3POS）に達した後のロッド１０１を原点方向に移動させるときの速度を示す指令である。このとき、ロッド１０１を移動させる速度の上限値は、第４速度（FL4SPD）として予め定められている。また、第４速度（FL4SPD）は、第３速度（FL3SPD）より速い速度が設定される。
【００４４】
スイッチ部２２２は、位置判定部２３０の制御に基づいて、位置制御部２２１が出力する４つの速度指令のうちいずれか一つを選択する。
速度制御部２２３には、スイッチ部２２２が選択した速度指令と、速度算出部２２８が算出するリニアモータ１０に備えられているロッド１０１の速度を示す速度情報とが入力される。速度制御部２２３は、速度指令が示す速度と、速度情報が示す速度との偏差に基づいて、ロッド１０１が移動する速度を速度指令の速度にする電流値を算出する。
【００４５】
また、速度制御部２２３は、算出した電流値を非制限電流指令として出力するとともに、予め定められている電流制限値（FL2I）を上限値にした電流指令である制限電流指令を出力する。算出された電流値が、電流制限値（FL2I）以下の場合、非制限電流指令と、制限電流指令とは、同じ電流値を示す。一方、算出された電流値が、電流制限値（FL2I）より大きい場合、非制限電流指令は算出された電流値を示し、制限電流指令は電流制限値（FL2I）を示す。
【００４６】
スイッチ部２２４は、位置判定部２３０の制御に基づいて、速度制御部２２３が出力する制限電流指令と、非制限電流指令とのうちいずれか一方を選択する。電流制御部２２５は、スイッチ部２２４が選択した電流指令と、変流器２２７が測定したリニアモータ１０に流れている電流値とに基づいて電圧指令を算出する。
電力変換器２２６は、電流制御部２２５が算出した電圧指令に応じた電圧をリニアモータ１０に供給する。変流器２２７は、電力変換器２２６とリニアモータ１０とを接続している電力線に取り付けられている。また、変流器２２７は、当該電力線に流れている電流値を測定し、荷重測定部２１に備えられている荷重算出部２１１と、電流制御部２２５と、完了信号生成部２３１とに測定した電流値を出力する。
【００４７】
速度算出部２２８は、リニアモータ１０に取り付けられている磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）の変化量に基づいて、リニアモータ１０に備えられているロッド１０１の移動速度を算出する。
位置算出部２２９は、磁気センサ１１２から出力される正弦波信号及び余弦波信号（出力ＶoutＡ及びＶoutＢ）の変化量に基づいてロッド１０１の原点からの移動量を算出して、ロッド１０１の位置を示す位置情報を出力する。
【００４８】
位置判定部２３０は、外部より入力される位置指令及び動作開始信号と、位置算出部２２９が出力するロッド１０１の位置を示す位置情報とに基づいて、位置制御部２２１が出力する４つの速度指令からいずれか一つをスイッチ部２２２に選択させる制御をする。また、位置判定部２３０は、位置指令及び動作開始信号と、位置情報とに基づいて、速度制御部２２３が出力する２つの電流指令のうちいずれか一方をスイッチ部２２４に選択させる制御をする。
完了信号生成部２３１は、リニアモータ１０がスライドブロック８１に荷重を与えているときに、変流器２２７が測定した電流値が予め定められた電流制限値（FL2I）に到達すると、動作完了信号（UO2）を外部に出力する。
【００４９】
次に、直動案内装置８０の摺動抵抗を測定するときのリニアモータ１０の動作について説明する。
図１９は、直動案内装置８０の摺動抵抗を測定するときのリニアモータ１０の動作を示す概略図である。ここで、ロッド１０１がスライドブロック８１に近づく方向をＣＷ方向（図面において右方向）とし、ロッド１０１がスライドブロック８１から遠ざかる方向をＣＣＷ方向（図面において左方向）としている。ここでは、直動案内装置８０の可動範囲のすべてに亘って摺動抵抗を測定し、摺動抵抗のばらつきを測定する場合について説明する。
【００５０】
測定の開始ときにおいて、図１９（ａ）に示すように、ロッド１０１の直動案内装置８０側の一端の位置は、原点にある。動作開始信号が入力され、測定動作を開始すると、ロッド１０１は、第１速度指令にて、原点から動作目標位置に向かって（ＣＷ方向に）移動し始める。そして、ロッド１０１の一端がスライドブロック８１の近傍に達すると、ロッド１０１は、第２速度指令の速度まで減速し、図１９（ｂ）に示すように、スライドブロック８１に接触して荷重を与えつつ、スライドブロック８１を第２速度（FL2SPD）で移動させる。
【００５１】
その後、図１９（ｃ）に示すように、直動案内装置８０のスライドブロック８１が可動範囲の端に達してロッド１０１が動かなくなり、リニアモータ１０に流れる電流の電流値が電流制限値（FL2I）に到達すると、モータ制御部２０から動作完了信号が出力される。
上述の一連の動作において、荷重算出部２１１は、電流値に基づいて荷重値を算出し、算出した荷重値を荷重記憶部２１２に記憶させる。
【００５２】
図２０は、本実施形態におけるモータ制御部２０の制御手順を示すフローチャートである。
モータ制御部２０において制御が開始されると、位置判定部２３０は、動作開始信号（UI2）がオンになっているか否かを判定し（ステップＳ１０１）、動作開始信号がオンになるまで待機する（ステップＳ１０１：ＮＯ）。
ステップＳ１０１において、動作開始信号がオンになると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、位置判定部２３０は、第３速度指令又は第４速度指令をスイッチ部２２２に選択させて、リニアモータ１０に原点復帰の動作をさせる（ステップＳ１０２）。
【００５３】
続いて、位置制御部２２１は、動作目標位置を示す位置指令に応じて第１速度指令を算出し、位置判定部２３０は、第１速度指令をスイッチ部２２２に選択させるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ１０３)、リニアモータ１０のロッド１０１を直動案内装置８０のスライドブロック８１に向けて（ＣＷ方向に）移動を開始させる（ステップＳ１０４)。
位置判定部２３０は、ロッド１０１が、位置FL2POSに達しているか否かを判定し（ステップＳ１０５）、ロッド１０１が位置FL2POSに達するまで第１速度指令にてリニアモータ１０を駆動させる（ステップＳ１０５：ＮＯ）。
【００５４】
ステップＳ１０５において、ロッド１０１が位置FL2POSに達すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、位置判定部２３０は、スイッチ部２２２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２２４に制限電流指令を選択させる（ステップＳ１０６)。このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL2POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を開始させる。
完了信号生成部２３１は、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）以上か否かを判定し（ステップＳ１０７）、電流値が電流制限値（FL2I）に到達するまで待機する（ステップＳ１０７：ＮＯ）。
【００５５】
ステップＳ１０７において、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）に到達したと判定されると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、完了信号生成部２３１は、動作完了信号をオンにして外部に出力する（ステップＳ１０８）。
位置判定部２３０は、動作開始信号がオフになっているか否かを判定し（ステップＳ１０９）、動作開始信号がオフになるまで待機する（ステップＳ１０９：ＮＯ）。
【００５６】
ステップＳ１０９において、動作開始信号がオフになっていると判定されると（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、位置制御部２２１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出し、位置判定部２３０は、第３速度指令をスイッチ部２２２に選択させるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ１１０）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動を開始させる（ステップ１１１)。
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達しているか否かを判定し（ステップＳ１１２）、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達するまで待機する（ステップＳ１１２：ＮＯ）。
【００５７】
ステップＳ１１２において、位置判定部２３０は、ロッド１０１が速度切替位置（FL3POS）に達したと判定すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、第４速度指令をスイッチ部２２２に選択させる（ステップＳ１１３)。このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL3POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を終了させる。
次に、位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したか否かを判定し（ステップＳ１１４）、ロッド１０１の一端が原点に達するまで待機する（ステップＳ１１４：ＮＯ）。
【００５８】
ステップＳ１１４において、位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したと判定すると（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、ロッド１０１の一端が原点に達したこと示す信号を完了信号生成部２３１に出力し、完了信号生成部２３１が動作完了信号をオフにして（ステップＳ１１５）、制御の処理を終了する。
【００５９】
次に、ロッド１０１が移動する速度、リニアモータ１０に流れる電流、ロッド１０１の位置を対応させて、モータ制御部２０の処理を説明する。
図２１は、ロッド１０１を原点から移動開始させてから動作完了信号がオンになるまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。図２１（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ速度、電流値、位置、出力レベルを示す。
【００６０】
動作開始信号がオンになり、原点復帰（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）が行われた後、時刻ｔ１において、モータ制御部２０がステップＳ１０３の処理を行うことにより、ロッド１０１が直動案内装置８０のスライドブロック８１に向かって移動し始める（ステップＳ１０４）。
時刻ｔ２において、ロッド１０１の速度が第１速度（FL1SPD）になり、移動し続ける。
時刻ｔ３において、ロッド１０１の一端が位置FL2POSに達すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、モータ制御部２０は、ステップＳ１０６の処理を行い、ロッド１０１の速度を第２速度（FL2SPD）まで減速させる。
【００６１】
時刻ｔ４において、ロッド１０１の一端がスライドブロック８１に接触して、第２速度（FL2SPD）で移動しつつ、スライドブロック８１に荷重を与えてスライドブロック８１を移動させる。
時刻ｔ５において、スライドブロック８１が可動範囲の端に達して、ロッド１０１が停止すると、リニアモータ１０に流れる電流が増加して電流制限値（FL2I）に達し（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、モータ制御部２０がステップＳ１０８の処理を行うことにより、動作完了信号がオン状態となる。
【００６２】
続いて、ロッド１０１を原点に戻すまでのモータ制御部２０の処理を説明する。
図２２は、動作完了信号がオンになってからロッド１０１を原点に戻すまでにおける速度・電流・位置の対応を示すグラフである。図２２（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ速度、電流値、位置、出力レベルを示す。
【００６３】
時刻ｔ１１において、外部の装置（不図示）が、動作完了信号がオンになったことに応じて動作開始信号をオフにするとともに、原点を移動先とする位置指令を設定すると（ステップＳ１０９：ＹＥＳ)、モータ制御部２０は、ステップＳ１１０の処理を行うことにより、ロッド１０１を第３速度（FL3SPD）で原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ１１１）。
時刻ｔ１２において、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達すると（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、モータ制御部２０は、ステップＳ１１３の処理を行うことにより、位置制御部２２１が第４速度指令を算出してロッド１０１の速度を第４速度（FL4SPD）まで加速させる。
時刻ｔ１３において、ロッド１０１が移動する速度が、第４速度（FL4SPD）になる。
時刻ｔ１４において、モータ制御部２０は、ロッド１０１の速度を減速させ、時刻ｔ１４において、ロッド１０１を原点に停止させ、動作完了信号をオフ状態にする（ステップＳ１１４、Ｓ１１５）。
【００６４】
ここで、図２０において示したモータ制御部２０の制御手順と異なる制御手順について説明する。図２３は、本実施形態におけるモータ制御部２０の他の制御手順を示すフローチャートである。図２３に示す制御手順において、ステップＳ２０１からステップＳ２０４までの処理は、図２０に示した制御手順におけるステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理と同じであるので、その説明を省略する。
【００６５】
位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL2POSに達しているか否かを判定し（ステップＳ２０５）、ロッド１０１が位置FL2POSに達している場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、スイッチ部２２２に第２速度指令を選択させるとともに、スイッチ部２２４に制限電流指令を選択させる（ステップＳ２０６）。
このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL2POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を開始させる。
【００６６】
完了信号生成部２３１は、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）以上か否かを判定し（ステップＳ２０７）、電流値が電流制限値（FL2I）に到達するまで待機する（ステップＳ２０７：ＮＯ）。
ステップＳ２０７において、変流器２２７が測定する電流値が電流制限値（FL2I）に到達したと判定されると（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、完了信号生成部２３１は、動作完了信号をオンにして外部に出力し（ステップＳ２０８）、処理をステップＳ２１０に進める。
【００６７】
ステップＳ２０５において、ロッド１０１が位置FL2POSに達していない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、位置判定部２３０は、スイッチ部２２２に第１速度指令を選択させ続けるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ続け（ステップＳ２０９）、処理をステップＳ２１０に進める。
位置判定部２３０は、動作開始信号がオフになっているか否かを判定し（ステップＳ２１０）、動作開始信号がオフになっていないと判定された場合（ステップＳ２１０：ＮＯ）、処理をステップＳ２０５に戻し、ステップＳ２０５からステップＳ２１０までの処理を繰り返して行う。
一方、動作開始信号がオフになっていると判定されると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、位置制御部２２１は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。また、位置判定部２３０は、第３速度指令をスイッチ部２２２に選択させるとともに、スイッチ部２２４に非制限電流指令を選択させ（ステップＳ２１１）、ロッド１０１を原点に向かって（ＣＣＷ方向に）移動させる（ステップＳ２１２）。
【００６８】
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達しているか否かを判定し（ステップＳ２１３）、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達するまで待機する（ステップＳ２１３：ＮＯ）。
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達していると判定すると（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、第４速度指令をスイッチ部２２２に選択させる（ステップＳ２１４）。このとき、位置判定部２３０は、ロッド１０１が位置FL3POSに達したことを示す信号を荷重算出部２１１に出力して、荷重算出部２１１に荷重の算出を終了させる。
【００６９】
次に、位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したか否かを判定し（ステップＳ２１５）、ロッド１０１の一端が原点に達するまで待機する（ステップＳ２１５：ＮＯ）。
位置判定部２３０は、ロッド１０１の一端が原点に達したと判定すると（ステプＳ２１５：ＹＥＳ）、ロッド１０１の一端が原点に達したことを示す信号を完了信号生成部２３１に出力し、完了信号生成部２３１が動作完了信号をオフにして（ステップＳ２１６）、制御の処理を終了する。
【００７０】
上述のように、本実施形態の測定装置１は、互いに同極が対向するように配列されている複数のマグネット１０３を有するロッド１０１（可動子）と、ロッド１０１を囲む複数のコイル１０４を有するコイル収容ケース１０２（固定子）とを備え、複数のマグネット１０３の磁界と、複数のコイル１０４に電流を流すことによって生じる磁界とにより、コイル収容ケース１０２とロッド１０１とをマグネット１０３の配列方向に相対移動させるリニアモータ１０と、ロッド１０１を相対移動させてスライドブロック８１（測定対象）に荷重を与える制御をするモータ制御部２０とを具備している。モータ制御部２０は、変流器２２７がリニアモータ１０に流れる電流を測定し、測定した電流値に基づいて、荷重算出部２１１がリニアモータ１０によりスライドブロック８１（測定対象）に与える荷重（摺動抵抗）を算出するようにした。
これにより、測定装置１は、ロードセル等の測定器具を設けることなく、スライドブロック８１（測定対象）に与える荷重（摺動抵抗）を測定することができる。
【００７１】
また、本実施形態の測定装置１は、モータ制御部２０が、直動案内装置８０のスライドブロック８１にロッド１０１を接触させるまで第１速度（FL1SPD）にてロッド１０１を駆動させた後に、第１速度（FL1SPD）より遅い第２速度（FL2SPD）にてスライドブロック８１に荷重を与える。このとき、モータ制御部２０に備えられている荷重測定部２１がリニアモータ１０に流れる電流から荷重を算出して、摺動抵抗を測定する。
すなわち、測定装置１において、位置制御部２２１がロッド１０１と測定対象とが接触していない場合における非接触時速度指令（第１速度指令、及び第４速度指令）と、ロッド１０１と測定対象とが接触している場合における接触時速度指令（第２速度指令、及び第３速度指令）であって非接触時速度指令より遅い速度を示す接触時速度指令とを出力する。そして、位置判定部２３０がロッド１０１の位置に応じて非接触時速度指令と接触時速度指令とのいずれか一方を、ロッド１０１の一端が予め定めた領域（位置FL2POS/FL3POSより原点から遠い領域）にあるか否かに基づいて選択してリニアモータ１０を制御する。
このように、スライドブロック８１に荷重を与える際の接触時速度指令は、非接触時速度指令が示す速度（第１速度（FL1SPD）、第４速度（FL4SPD））より遅い速度（第２速度（FL2SPD）、第３速度（FL3SPD））を示すことにより、スライドブロック８１に与える荷重の変化を緩やかにするので、リニアモータ１０に流れる電流の変化を小さくすることができ、荷重の測定を安定して行うことができる。その結果、測定誤差の発生を抑制して、測定精度を向上させることができる。また、ロッド１０１をスライドブロック８１に接触させる際に不要な衝撃が発生することを防ぐことができる。
【００７２】
また、スライドブロック８１に荷重を与える際、電流制御部２２５に入力する電流指令が示す電流値を電流制限値（FL2I）以下にすることにより、スライドブロック８１が可動範囲の端に達したことを検出することができるとともに、ロッド１０１の移動できなくなったときにリニアモータ１０に流れる電流が急激に増加することを防ぐことができる。これにより、リニアモータ１０のコイル１０４に過電流が流れることを防ぎ、リニアモータ１０の劣化を防ぐことができる。
【００７３】
また、測定装置１は、ロッド１０１をスライドブロック８１に接触するまで移動させる際に、荷重を測定する際の移動速度より速い速度でロッド１０１を移動させるので、ロッド１０１を移動させる時間を短くすることができ、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７４】
測定装置１は、リニアモータ１０と、リニアモータ１０を制御するモータ制御部２０とを具備するのみで荷重の測定ができるので、測定器具を設ける場合に比べて、装置を小さくすることができるとともに、装置のコストを抑えることができる。
また、リニアモータ１０の可動子であるロッド１０１をスライドブロック８１に接触させて荷重を測定するので、測定器具を設ける必要がないので、測定器具を設けることにより生じる荷重の損失がなく、正確な荷重を測定することができる。
【００７５】
また、測定装置１は、ロッド１０１を原点に戻す際に、ロッド１０１の一端が速度切替位置（FL3POS）に達するまで移動させる第３速度（FL3SPD）と、速度切替位置（FL3POS）から原点まで移動させる第４速度（FL4SDP）とを切り替えるようにしている。
例えば、弾性体に荷重を加えた後に弾性体が元の形状に復元するときの応力を測定する場合に、ロッド１０１を低速な第３速度（FL3SPD）で原点に向けて移動させて、弾性体が元の形状に復元した後に高速な第４速度（FL4SPD）で原点に移動させることができる。このとき、速度切替位置（FL3POS）は、ロッド１０１が弾性体と離れる位置に予め設定される。このとき、第３速度は、弾性体の形状が復元する速度より遅い速度が設定される。
これにより、測定装置１は、弾性体が元の形状に復元する場合の応力についても、弾性体をひずませる場合と同様に、算出する荷重に含まれる誤差を小さくして、荷重の測定を安定して行うことができる。また、測定装置１は、弾性体が元の形状に復元した後に、荷重を測定する際の移動速度より速い第４速度（FL4SPD）でロッド１０１を原点に移動させるので、ロッド１０１を駆動する時間を短くすることができ、測定に要する時間を短縮することができる。
【００７６】
複数の測定対象を順に測定する場合において、測定装置１は、上記のように測定時間を短くすることができるので、複数の測定対象を測定に要する時間を短縮することができ、製品の検査等におけるコストを削減することができる。
【００７７】
なお、本実施形態において、荷重算出部２１１は、算出した荷重を荷重記憶部２１２に記憶させる構成について説明したが、これに限ることなく、算出した荷重に、ロッド１０１が移動する速度及び位置を対応付けて、荷重記憶部２１２に記憶させるようにしてもよい。これにより、移動速度や位置に応じた荷重を測定することができる。
また、ロッド１０１の直線運動を案内するためにブッシュ１０８を備えた構成を説明したが、これに限ることなく、静圧案内を備えるようにしてもよい。これにより、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００７８】
また、リニアモータ１０の推力定数が小さいほど、荷重の測定分解能が向上するので、測定対象を移動させるのに支障がない程度の推力定数が小さいリニアモータ１０を用いるようにしてもよい。例えば、磁力の弱いマグネットが用いられたロッド１０１を用いたり、コイル１０４に用いる巻線を太くして巻き数を減らしたりしてもよい。これにより、荷重の測定精度を向上させることができる。
また、コイル収容ケース１０２に熱伝導率の高い素材を用いるようにしてもよい。これにより、リニアモータ１０を駆動する際に生じる発熱によるコイル１０４等の温度上昇を抑えて、リニアモータ１０に流れる電流値の変動を少なくすることができ、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００７９】
また、測定装置１は、リニアモータ１０の推力定数を変更することにより、測定レンジを変更することができる。例えば、磁力の異なる複数のロッド１０１を用意し、測定対象に応じてロッド１０１を選択することにより、測定装置１は測定対象に対して適切な測定レンジを設定することができる。
また、位置判定部２３０が荷重算出部２１１に対して荷重の算出の開始及び終了を制御する構成について説明したが、荷重算出部２１１は、リニアモータ１０が駆動している期間、常に荷重を算出するようにしてもよい。
【００８０】
また、電力変換器２２６においてＰＷＭ制御を用いる場合、リニアモータ１０に備えられている各コイル１０４と、電力変換器２２６との間に直列にインダクタを設けるようにしてもよい。ＰＷＭ制御を用いる場合、リニアモータ１０に流れる電流波形にはノイズが含まれるので、インダクタを設けることにより電流に含まれるノイズを抑圧して、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００８１】
また、本実施形態において、リニアモータ１０はロッドタイプのリニアモータを用いた構成について説明したが、これに限ることなく、コイルを有する可動子が、配列されたマグネットを有する固定子に対して相対移動するフラットタイプのリニアモータを用いてもよい。
【００８２】
また、本実施形態において、ステップＳ１０７（図２０）において、リニアモータ１０のコイル１０４に流れる電流が電流制限値（FL2I）より大きい場合に、ステップＳ１０８以降の処理をする構成を説明したが、これに限ることなく、ロッド１０１が予め定めた位置に達しているか否かを判定し、ロッド１０１が当該位置に達している場合にステップＳ１０８以降の処理を行うようにしてもよい。これにより、ロッド１０１が所定の荷重を超えた荷重を与えることなく測定を行うことができる。
【００８３】
また、本実施形態において、第１速度（FL1SPD）が第２速度（FL2SPD）より速い場合について説明したが、第１速度（FL1SPD）を第２速度（FLSPD）と同じ速度に設定してもよい。また、第３速度を第４速度と同じ速度に設定してもよい。
また、本実施形態において、速度制御部２２３が算出する非制限電流指令に対して、電流制限値（FL2I）より大きい電流制限値（FL1I）を設けるようにしてもよい。この場合、リニアモータ１０の定格電流値を電流制限値（FL1I）としてもよい。
【００８４】
また、本実施形態において、荷重測定部２１をモータ制御部２０内に設ける構成を説明したが、これに限ることなく、リニアモータ１０と、荷重測定部２１と、駆動部２２との３つ独立した機能部により測定装置１を構成するようにしてもよい。また、荷重測定部２１は、コンピュータなどを用いて構成するようにしてもよい。
【００８５】
なお、本発明に記載の位置検出部は、位置算出部２２９に対応する。
【００８６】
上述のモータ制御部２０は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した荷重算出部２１１、荷重記憶部２１２、位置制御部２２１、スイッチ部２２２、２２４、速度制御部２２３、電流制御部２２５、速度算出部２２８、位置算出部２２９、位置判定部２３０、完了信号生成部２３１の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８７】
１…測定装置、１０…リニアモータ、１０１…ロッド、１０３…マグネット、１０４…コイル、１１２…磁気センサ、２０…モータ制御部、２１…荷重測定部、２２…駆動部、２１１…荷重算出部、２１２…荷重記憶部、２２１…位置制御部、２２２…スイッチ部、２２３…速度制御部、２２４…スイッチ部、２２５…電流制御部、２２６…電力変換器、２２７…変流器、２２８…速度算出部、２２９…位置算出部、２３０…位置判定部、２３１…完了信号生成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータと、
前記リニアモータを駆動して前記リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える駆動部と、
前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定部と
を具備することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記可動子が前記測定対象に荷重を与えるとき、前記可動子が前記測定対象に荷重を与える前の移動速度より遅い速度で前記可動子を相対移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記駆動部は、
前記可動子の位置を検出する位置検出部と、
前記可動子が前記測定対象に接触していない場合に前記可動子を移動させる非接触時速度指令と、前記可動子が前記測定対象に接触している場合に前記可動子を移動させる接触時速度指令であって前記非接触時速度指令より遅い速度を示す接触時速度指令とを出力する位置制御部と、
前記位置検出部が検出した位置に応じて、前記非接触時速度指令と前記接触時速度指令とのいずれかの速度指令を選択する位置判定部と、
前記位置判定部が選択した速度指令に基づいて電流指令を生成する速度制御部と、
前記速度制御部が生成した電流指令に基づいて前記リニアモータに電力を供給する電力変換器と
を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記速度制御部は、
前記位置判定部が前記接触時速度指令を選択するとき、前記電流指令が示す電流値の上限を予め定められた電流制限値にする
ことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記非接触時速度指令は、前記可動子を前記測定対象に接近させる第１方向に移動させる際の速度を示す第1速度指令を含み、
前記接触時速度指令は、前記第1方向に移動させる際の速度を示す第２速度指令を含む
ことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
前記接触時速度指令は、前記測定対象から前記可動子を遠ざける第２方向に移動させる際の速度を示す第３速度指令を含み、
前記非接触時速度指令は、前記第２方向に移動させる際の速度を示す第４速度指令を含む
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項７】
リニアモータを駆動して該リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える制御ステップと、
前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定ステップと
を有することを特徴とする測定方法。
【請求項１】
リニアモータと、
前記リニアモータを駆動して前記リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える駆動部と、
前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定部と
を具備することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記可動子が前記測定対象に荷重を与えるとき、前記可動子が前記測定対象に荷重を与える前の移動速度より遅い速度で前記可動子を相対移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記駆動部は、
前記可動子の位置を検出する位置検出部と、
前記可動子が前記測定対象に接触していない場合に前記可動子を移動させる非接触時速度指令と、前記可動子が前記測定対象に接触している場合に前記可動子を移動させる接触時速度指令であって前記非接触時速度指令より遅い速度を示す接触時速度指令とを出力する位置制御部と、
前記位置検出部が検出した位置に応じて、前記非接触時速度指令と前記接触時速度指令とのいずれかの速度指令を選択する位置判定部と、
前記位置判定部が選択した速度指令に基づいて電流指令を生成する速度制御部と、
前記速度制御部が生成した電流指令に基づいて前記リニアモータに電力を供給する電力変換器と
を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記速度制御部は、
前記位置判定部が前記接触時速度指令を選択するとき、前記電流指令が示す電流値の上限を予め定められた電流制限値にする
ことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記非接触時速度指令は、前記可動子を前記測定対象に接近させる第１方向に移動させる際の速度を示す第1速度指令を含み、
前記接触時速度指令は、前記第1方向に移動させる際の速度を示す第２速度指令を含む
ことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
前記接触時速度指令は、前記測定対象から前記可動子を遠ざける第２方向に移動させる際の速度を示す第３速度指令を含み、
前記非接触時速度指令は、前記第２方向に移動させる際の速度を示す第４速度指令を含む
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項７】
リニアモータを駆動して該リニアモータが有する可動子を移動させることにより測定対象に荷重を与える制御ステップと、
前記可動子を相対移動させる際に前記リニアモータに流れる電流値と、前記リニアモータの推力定数とを乗じて前記可動子が前記測定対象に与える荷重を算出する荷重測定ステップと
を有することを特徴とする測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−１０８０９４（Ｐ２０１２−１０８０９４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３２６３（Ｐ２０１１−１２３２６３）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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