JP6840596B2

JP6840596B2 - 産業機械

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Publication number: JP6840596B2
Application number: JP2017066030A
Authority: JP
Inventors: 藤健太郎佐
Original assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2018169765A

Description

本発明による実施形態は、産業機械に関する。

射出成形機等の産業機械は、モータ等の制御系を備えている。制御系はフィードバック制御されており、特定の周波数帯域において共振現象が起こることがある。共振現象は、モータを振動させる場合がある。このような共振現象を抑制するためには、制御系の周波数特性を把握しフィルタを設定する必要がある。通常、周波数特性を把握するためには、制御系への指令にホワイトノイズを入力し、出力された波形とホワイトノイズとの比較から、各周波数成分の伝達特性を並べたボード線図を取得する方法が用いられる。このとき、制御系の周波数特性は、モータ軸（即ち、ロータ）の回転角（以下、単に、角度ともいう）によって変化することはないと考えられていた。

しかし、現実には、モータ軸の角度によって、共振点のゲインおよび共振周波数（中心周波数）が変化することがある。例えば、モータ軸の或る角度で確認された共振点がモータ軸の別の角度では全く確認されないことがある。また、モータ軸のどの角度でも共振現象はあるものの、その中心周波数が角度によって異なる場合がある。従って、モータ軸の或る角度において取得したボード線図を基に共振を抑制するフィルタを適用しても、モータ軸の他の角度における共振点は抑制されないままとなるという問題が生じていた。

特開２０１５−０９７４６２号公報

上記問題に対処するために、ユーザ自身がモータ軸を回転させながら、モータ軸の複数の角度のそれぞれについてボード線図を取得することが考えられる。

しかし、モータの設置場所やモータのサイズによっては、ユーザ自身がモータ軸を所望の角度に位置付けることは難しい場合がある。さらに、ユーザ自身がモータ軸の角度を設定すると、ボード線図を取得するための工程が非常に煩雑になり、ボード線図を取得するために長時間を要してしまう。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するためになされたもので、任意の回転角におけるモータ軸のボード線図を容易に取得することができる産業機械を提供する。

本実施形態による産業機械は、動作対象を動作させるモータと、モータを制御するサーボ制御部と、モータの軸の回転角を所定の角度に設定するようにサーボ制御部を制御する主制御部と、軸の複数の回転角について、サーボ制御部の周波数特性およびボード線図を取得する周波数特性測定部と、サーボ制御部のゲインのうち一部の周波数帯のゲインを抑制させるフィルタ処理部と、を備え、主制御部は、ボード線図のゲインにおいて軸の角度の変化により中心周波数または高さが所定値以上に変化するピークを検出し、検出されたピークのゲインの一部を抑制するようにフィルタ処理部を動作させる。

当該産業機械は、軸の複数の回転角について、ボード線図を表示する表示部をさらに備えてもよい。

主制御部は、軸を３６０°回転させたときの動作対象の動作範囲を演算し、動作範囲が動作対象の動作可能域を超える場合に、周波数特性およびボード線図の取得を停止してもよい。

フィルタ処理部は、ノッチフィルタを備え、主制御部は、検出されたピークの周波数に基づいてノッチフィルタのカットオフ周波数を設定してもよい。

フィルタ処理部は、ローパスフィルタを備え、主制御部は、検出されたピークにおいて最も低い周波数をローパスフィルタのカットオフ周波数としてもよい。

所定の角度は、３６０°を複数に等分割した角度であってもよい。

第１実施形態による産業機械１００の構成の一例を示すブロック図。第１本実施形態による産業機械１００の動作の一例を示すフロー図。モータ軸の各分割角度におけるボード線図の測定結果を示すグラフ。フィルタ設定後に再取得したモータ軸の各分割角度におけるボード線図の測定結果を示すグラフ。変形例による産業機械１００の動作の一例を示すフロー図。第２実施形態による産業機械１００の構成の一例を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による産業機械１００の構成の一例を示すブロック図である。産業機械１００は、例えば、工作機械、射出成形機、ダイカストマシン、押出成形機等の電動機械である。産業機械１００は、主制御部１０と、位置制御部２０と、速度制御系３０と、電流制御部４０と、モータ５０と、エンコーダ６０と、入力部７０と、ディスプレイ８０と、周波数特性測定部９０と、減算器（演算器）１５、３２とを備えている。尚、位置制御部２０と、速度制御系３０と、電流制御部４０とをまとめて“サーボ制御部”とも言う。

主制御部１０は、制御対象としてのモータ５０の目標位置を示す位置指令を出力する。また、主制御部１０は、３６０°を複数に分割した分割角度を位置指令に換算し、その位置指令をサーボ制御部（位置制御部２０）に出力する。

ここで、分割角度とは、モータ５０の軸（即ち、ロータ）の回転角であり、０°から３６０°までの間において、任意の角度で複数に分割した角度である。例えば、分割角度は、０°、９０°、１８０°、２７０°、３６０°のように、０°から３６０°までの間を９０°ずつ４つに分割した角度であってもよい。あるいは、分割角度は、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、３６０°のように、０°から３６０°までの間を４５°ずつ８つに分割した角度であってもよい。このように、分割角度は、３６０°を等分割した角度であることが好ましい。しかし、分割角度は、３６０°を任意の角度で分割した角度であってもよい。例えば、分割角度は、０°、４５°、９０°、１８０°、２２５°、２７０°、３６０°のように任意に分割してもよい。分割角度は、モータ５０の軸の或る位置を０°（基準）とした軸の回転角であり、主制御部１０からの位置指令で指定することができる。主制御部１０が所定の分割角度に対応した位置指令をサーボ制御部へ出力することによって、サーボ制御部は、モータ５０の軸をその分割角度に対応した位置に回転させるようにモータ５０を制御する。

減算器１５は、位置指令と実際に検出された位置測定値との差を算出し、その差を位置誤差として出力する。

位置制御部２０は、減算器１５からの位置誤差に基づいてモータ５０の目標速度を示す速度指令を出力する。速度指令は、速度制御系３０においてトルク指令に変換されて電流制御部４０へ出力される。

速度制御系３０は、減算器３２と、速度制御部３４と、速度測定値演算部３８とを備えている。これにより、速度制御系３０は、速度指令を入力して、適切に処理されたトルク指令を出力することができる。

速度測定値演算部３８は、複数の位置測定値の変化率に基づいて速度測定値を演算する。あるいは、速度測定値演算部３８は、位置測定値を微分することにより、位置測定値から速度測定値へと変換してもよい。減算器３２は、速度指令と速度測定値演算部３８からの速度測定値との差を算出し、その差を速度誤差として出力する。

速度制御部３４は、減算器３２からの速度誤差に基づいてモータ５０を駆動させるためのトルク指令（電流指令）を出力する。

電流制御部４０は、速度制御系３０からトルク指令を受け取ると、そのトルク指令に従った電流をモータ５０へ供給する。

モータ５０は、上記位置指令で示された位置まで上記速度指令で示された速度で動作（回転）する。モータ５０の回転は、ボールねじ等によって直線系機構の動作に変換される。これにより、モータ５０は、動作対象を動作させる。

サーボ制御部は、以上のように、モータ５０の速度測定値やトルクを速度指令やトルク指令に追従させるようにモータ５０を制御する。また、サーボ制御部は、主制御部１０で設定された分割角度に対応する位置指令に従って、モータ５０の軸を各分割角度に位置付けるように、該モータ５０の軸を回転させるトルク指令または電流指令を出力する。尚、主制御部１０はサーボ制御部の一部であってもよく、あるいは、サーボ制御部は主制御部１０の一部であってもよい。

エンコーダ６０は、モータ５０の実際の位置（回転角）を検出する。エンコーダ６０によって検出された位置測定値は、主制御部１０、減算器１５および速度測定値演算部３８へ送信される。

入力部７０は、ユーザが主制御部１０に分割角度を入力することができるように構成されている。また、入力部７０は、各分割角度についてサーボ制御部のボード線図の取得を開始する指令（測定開始命令）をユーザが入力することができる。例えば、入力部７０は、キーボードやマウス等でもよい。表示部としてのディスプレイ８０は、周波数特性測定部９０により取得された、各分割角度についてボード線図を表示することができるように構成されている。ディスプレイ８０は、産業機械１００内に組み込んでもよく、あるいは、産業機械１００の外部のＰＣ（Personal Computer）のディスプレイを用いてもよい。入力部７０およびディスプレイ８０は、タッチパネル式ディスプレイとして一体に構成されたマンマシンインタフェースでもよい。

周波数特性測定部９０は、サーボ制御部へホワイトノイズを入力し、サーボ制御部の周波数特性の測定およびボード線図を取得する。周波数特性の測定方法については後で説明する。周波数特性測定部９０は、産業機械１００内に設けられたＣＰＵ（Central Processor Unit）等の演算部であってもよく、あるいは、外部に設けられたコンピュータ等であってもよい。また、周波数特性測定部９０は、プログラムを用いてホワイトノイズを発生する。ホワイトノイズは、周波数特性測定部９０で生成されてもよいが、周波数特性測定部９０とは別の演算部で生成されてもよい。

ここで、主制御部１０およびサーボ制御部は、所定の分割角度に位置するようにモータ軸を回転させることができる。これにより、周波数特性測定部９０は、図２を参照して説明するように、複数の分割角度のそれぞれについて、ホワイトノイズを入力したときのサーボ制御部の周波数特性を測定し、並びに、ボード線図を取得することができる。尚、産業機械１００は、複数の分割角度についてのボード線図を記憶する記憶部９２をさらに備え、取得されたボード線図は記憶部９２に記憶される。

次に、図２を参照して、本実施形態による産業機械１００の動作を説明する。

図２は、本実施形態による産業機械１００の動作の一例を示すフロー図である。

まず、ユーザは、測定開始命令および分割角度を入力部７０に入力する（Ｓ１０）。例えば、ユーザは、分割角度として、０°、９０°、１８０°、２７０°を入力する。分割角度が３６０°を一定角度で等分割した角度である場合、ユーザは、その一定角度（例えば、９０°）または分割数（例えば、４）を入力してもよい。測定開始命令の入力を受け、主制御部１０は、そのときのモータ５０の軸の位置を０°（基準）とする。０°とする位置は、予め設定された位置でもよい。予め設定された位置を０°とする場合、主制御部１０は、モータ軸の角度がその設定された位置になるように位置指令を位置制御部２０へ出力する。これにより、サーボ制御部は、モータ軸を回転させ、その設定された位置で停止させる。主制御部１０は、モータ軸が停止した位置を０°とする。

次に、周波数特性測定部９０は、０°の位置においてボード線図の取得をする（Ｓ２０）。例えば、主制御部１０は、モータ軸の角度を０°の位置に維持させるように、位置制御部２０から速度ゼロの速度指令を出力させる。周波数特性測定部９０は、位置制御部２０から出力された速度指令に全周波数に亘ってホワイトノイズの速度指令を加算する。ホワイトノイズが加算された速度指令は、減算器３２に送信される。このとき、周波数特性測定部９０は、ホワイトノイズが加算された速度指令を取得する。ホワイトノイズが加算された速度指令は、減算器３２から速度制御部３４に入力され、トルク指令に変換されて出力される。トルク指令は電流制御部４０に入力され、トルク指令に従った電流がモータ５０に供給される。これにより、モータ軸は、０°の位置を中心としてホワイトノイズに従った振動動作を行う。

エンコーダ６０は、この振動動作におけるモータ５０の軸の位置を測定し、その位置測定値を速度測定値演算部３８へ送信する。速度測定値演算部３８は、位置測定値から速度測定値を演算し、減算器３２へ送信する。このとき、周波数特性測定部９０は、速度測定値を取得する。

周波数特性測定部９０は、取得した速度指令および速度測定値からＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析によってボード線図を取得する。ボード線図取得後、周波数特性測定部９０は、ホワイトノイズの速度指令の印加を止める。以上のように取得されたボード線図は、「０°の特性」として、記憶部９２により記憶される。

次に、主制御部１０は、全ての分割角度のボード線図を取得したかを判断する（Ｓ３０）。まだ全ての分割角度のボード線図を取得していない場合（Ｓ３０のＮＯ）、主制御部１０は、次の分割角度をサーボ制御部（位置制御部２０）に設定することにより、モータ軸をボード線図取得済みの分割角度から次の分割角度に回転させる（Ｓ４０）。例えば、主制御部１０は、モータ軸の角度を０°から９０°の位置になるように位置指令を位置制御部２０へ出力する。これにより、モータ軸は０°の位置から回転し、９０°の位置で停止する。

次に、周波数特性測定部９０は、ボード線図の取得をする（Ｓ５０）。周波数特性測定部９０は、０°の位置の場合と同様の方法により、９０°の位置におけるボード線図の取得をする。この取得されたボード線図は、「９０°の特性」として、記憶部９２により記憶される。

産業機械１００は、さらに「１８０°の特性」および「２７０°の特性」のボード線図を取得するまで、ステップＳ４０およびＳ５０を繰り返す。全ての分割角度のボード線図を取得した場合（Ｓ３０のＹＥＳ）、主制御部１０およびサーボ制御部は、モータ５０に対する指令を全て停止する。さらに、ディスプレイ８０は、測定完了通知を表示し、入力された各分割角度の値と伴に、記憶部９２に格納された全ての分割角度におけるボード線図を一覧として表示する（Ｓ６０）。尚、ディスプレイ８０は、各分割角度のボード線図を取得するごとにそのボード線図を表示させてもよい。ボード線図の具体例については、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）を参照して説明する。

このように、本実施形態による産業機械１００は、モータ軸を所定の分割角度に位置するように回転させ、複数の分割角度のそれぞれについてボード線図の取得をする。モータ軸の回転およびボード線図の取得を自動で行っているため、産業機械１００は、モータ軸の角度ごとのボード線図を容易に取得することができる。また、フィルタ等を適用した後においても、産業機械１００は、ボード線図を容易に再取得することができるため、時間的および労力的なロスが少ない。

さらに、本実施形態による産業機械１００は、複数の分割角度についてそれぞれのボード線図を表示する。これにより、ユーザは、各分割角度のボード線図を一覧で考察することができる。さらに、ユーザは、気づかなかった共振点の移動に気づきやすくなる。これらにより、ユーザは、複数の分割角度のボード線図を見ながら最適な共振対策を練ることができる。

図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、モータ軸の各分割角度におけるボード線図の測定結果を示すグラフである。Ｌ１およびＬ２は、ゲイン特性（振幅（ｄＢ））および位相特性（速度指令に対する速度測定値の位相遅れ）をそれぞれ示している。縦軸はゲイン特性および位相特性を示し、横軸は周波数を示している。図３（Ａ）はモータ軸の角度が０°のときのボード線図「０°の特性」、図３（Ｂ）はモータ軸の角度が９０°のときのボード線図「９０°の特性」、図３（Ｃ）はモータ軸の角度が１８０°のときのボード線図「１８０°の特性」、並びに、図３（Ｄ）はモータ軸の角度が２７０°のときのボード線図「２７０°の特性」である。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す「０°の特性」および「９０°の特性」は、７００Ｈｚ〜８００Ｈｚに共振点が存在することを示す。一方、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）に示す「１８０°の特性」および「２７０°の特性」には、７００Ｈｚ〜８００Ｈｚに共振点が確認されない。ユーザは、或る分割角度において共振点が確認されない場合であっても、各分割角度のボード線図を見ることにより、この共振点の存在に気づくことができる。これにより、ユーザは、共振点に対してフィルタを設定することにより共振対策をすることができる。例えば、もし、図３（Ｃ）または図３（Ｄ）だけを参照した場合、ユーザはフィルタを設定する必要がないと判断してしまう。しかし、本実施形態のように、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）だけで無く、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照することによって、ユーザは、７００Ｈｚ〜８００Ｈｚにノッチフィルタを設定することができる。このように、ユーザは、任意の分割角度（回転角）におけるモータ軸の共振点を容易に把握し、その共振点に対応する周波数に対してフィルタを設定することができる。その結果、産業機械１００は、広範な周波数帯域において安定したサーボ制御を行うことができる。尚、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）および図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示すゲイン特性は２００Ｈｚ以下において０ｄＢを超えているが、２００Ｈｚ以下において共振は起こらない。これは、位相特性が反転する３００Ｈｚ〜４００Ｈｚの周波数以下において、共振は起こらないためである。

図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、フィルタ設定後に再取得したモータ軸の各分割角度におけるボード線図の測定結果を示すグラフである。産業機械１００は、速度制御系３０においてフィルタ処理を行う。ユーザは、フィルタ処理部を動作させてもよい。フィルタ処理後、産業機械１００は、複数の分割角度のそれぞれについてボード線図を再取得する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）において確認された７００Ｈｚ〜８００Ｈｚの共振点のピークが、ゲイン特性の任意の値（例えば、−１０ｄＢ）を超えないようにフィルタ処理により抑制されたことを示す。このように、産業機械１００は容易にボード線図を再取得することができるため、ユーザは、フィルタ処理後のボード線図を確認することができ、さらに、フィルタの設定とボード線図の確認とを繰り返すことによって、ユーザは、より適切なフィルタ処理の条件を検討することもできる。

（変形例）
本変形例による産業機械１００は、モータ５０の安全装置（インターロック機能）を備える点で、第１実施形態による産業機械１００と異なる。主制御部１０は、ボード線図を取得するために、モータ軸を各分割角度に位置するように回転させている。もし、モータ軸の回転によりモータ５０の動作対象が動作可能域を超えてしまうと、動作対象が固定された他の部材と衝突してしまう可能性がある。これにより、動作対象の損傷や、モータ５０への過剰な負荷等が発生する可能性がある。そこで、産業機械１００は、動作対象の動作範囲を演算し、動作範囲が動作対象の動作可能域を超える場合に、モータ５０の動作を阻止するインターロック機能を有する。

本変形例による産業機械１００の基本的な構成は、第１実施形態による産業機械１００の構成と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

図５は、本変形例による産業機械１００の動作の一例を示すフロー図である。

図２と同様のステップＳ１０の後、エンコーダ６０は、動作対象の実際の位置を測定し、動作対象の位置測定値を主制御部１０へ送信する。これにより、主制御部１０は、測定開始命令を受けたときの動作対象の位置測定値を取得する（Ｓ１１）。次に、主制御部１０は、モータ軸が所定の分割角度に位置するように回転したときに、動作対象が移動する範囲を演算する（Ｓ１２）。このとき、主制御部１０は、少なくとも、最大の分割角度だけ回転させたときの動作範囲を演算する。例えば、入力された分割角度が０°、９０°、１８０°、２７０°の場合、モータ軸は、ボード線図の取得のために２７０°回転することになる。この場合、主制御部１０は、モータ軸が０°から２７０°回転するときの、動作対象の動作範囲を演算する。勿論、主制御部１０は、モータ軸が０°から３６０°回転（一回転）するときの、動作対象の動作範囲を演算してもよい。

次に、主制御部１０は、演算した動作範囲が動作対象の動作可能域を超えるかを判断する（Ｓ１３）。動作範囲が動作可能域を超える場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、主制御部１０は、インターロック機能により、ステップＳ２０における周波数特性およびボード線図の取得を停止し、モータ５０の動作を阻止する（Ｓ１４）。さらに、ディスプレイ８０は、エラーを表示し、ユーザにその動作範囲が動作可能域を超える旨を表示する（Ｓ１４）。この場合、ユーザは、インターロックを解除し、動作可能域を超えないように動作対象を移動させる（Ｓ１５）。例えば、ユーザは、動作範囲が動作可能域を超えない位置を確認し、その位置まで動作対象を移動させる。ユーザは、モータ軸が或る分割角度から次の分割角度に回転する方向とは逆の方向に、モータ軸を手動で回転させる。あるいは、ユーザは、動作範囲に示される動作方向とは逆の方向に動作対象が移動するように、主制御部１０から位置指令を出力させてもよい。その後、ステップＳ１０からＳ１３までを実行する。ステップＳ１３において動作範囲が動作可能域を超えない場合（Ｓ１３のＮＯ）、ステップＳ２０〜Ｓ６０を実行する。尚、ステップＳ２０以降の動作は、第１実施形態による産業機械１００と同様である。

このように、本変形例による産業機械１００は、モータ軸が所定の分割角度に位置するように回転したときに動作対象が移動する範囲を演算し、その動作範囲が動作対象の動作可能域を超える場合に、モータ５０の動作を阻止する。これにより、産業機械１００は、動作対象が動作可能域を超えて他の部材と衝突することを抑制ことができる。従って、産業機械１００は、動作対象の損傷、モータ５０への過剰な負荷等を抑制ことができる。また、本変形例による産業機械１００は、第１実施形態による産業機械１００と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態による産業機械１００においては、ユーザがフィルタ等の共振対策を行うのに対して、第２実施形態による産業機械１００においては、ユーザによらずに産業機械１００が自動でフィルタ処理を行う。

図６は、第２実施形態による産業機械１００の構成の一例を示すブロック図である。産業機械１００は、フィルタ処理部９５をさらに備える。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

フィルタ処理部９５は、速度制御部３４により出力されるトルク指令にフィルタ処理を行う。これにより、フィルタ処理部９５は、サーボ制御部のゲイン特性の一部を抑制させるように動作する。フィルタ処理部９５が備えるフィルタは、例えば、ノッチフィルタまたはローパスフィルタである。尚、フィルタ処理部９５は、主制御部１０またはサーボ制御部の一部であっても良い。

次に、フィルタ処理の動作について説明する。

まず、主制御部１０は、全ての分割角度のボード線図を取得した後（図２のＳ３０のＹＥＳ）、周波数特性測定部９０から全ての分割角度のボード線図を受け取る。主制御部１０は、全ての分割角度のボード線図において、ゲイン特性（高さ）が所定値以上の共振点のピークを検出する。

主制御部１０は、ピークの無いゲイン特性の理想波形をデータとして予め保持し、「０°の特性」〜「２７０°の特性」のそれぞれのゲイン特性に対して、理想波形のゲイン特性との差の絶対値を算出する。主制御部１０は、このゲイン特性の差の絶対値が所定値以上となる周波数帯域を検出し、この周波数帯域内におけるピークを共振点と判断し、フィルタを設定する周波数帯域として検出する。

例えば、図３（Ａ）に示すように、所定値を１０ｄＢとして、「０°の特性」のピーク検出について説明する。まず、主制御部１０は、「０°の特性」のゲイン特性と理想波形のゲイン特性との差を算出する。このとき、差の絶対値が、所定値として、例えば、１０ｄＢを超える周波数帯域は、７００Ｈｚ〜８００Ｈｚである。従って、「０°の特性」では頂点が約−５ｄＢとなるピークが検出される。尚、７００Ｈｚ以下および８００Ｈｚ以上のゲイン特性は、理想波形とほぼ同様であるため、７００Ｈｚ以下および８００Ｈｚ以上においてフィルタを設定するピークは検出されない。一方、図３（Ｃ）に示す「１８０°の特性」において、４００Ｈｚ〜５００Ｈｚのゲイン特性と理想波形のゲイン特性との差の絶対値は１０ｄＢを超えない。さらに、４００Ｈｚ以下および５００Ｈｚ以上のゲイン特性は、理想波形とほぼ同様である。そのため、「１８０°の特性」では、フィルタを設定するピークは検出されない。主制御部１０は、この差の絶対値の算出を、「０°の特性」〜「２７０°の特性」の全ての分割角度の組み合わせにおいて行う。これにより、主制御部１０は、図３（Ａ）に示す「０°の特性」および図３（Ｂ）に示す「９０°の特性」において、７００Ｈｚ〜８００Ｈｚにピークを検出する。

尚、上記はゲイン特性の差に基づいたピークの検出の例を示しているが、これに限定されず、複数の検出方法を用いてもよく、さらに組み合わせて用いてもよい。

主制御部１０は、検出されたピークの情報（例えば、ピークの高さ、半値幅等）をフィルタ処理部９５へ出力する。これにより、主制御部１０は、検出されたピークのゲイン特性の一部を抑制するようにフィルタ処理部９５を動作させる。

次に、主制御部１０によるフィルタの設定方法の詳細について、説明する。

フィルタ処理部９５がノッチフィルタを備える場合、主制御部１０は、フィルタ処理部９５に特定の中心周波数（カットオフ周波数）を設定する。フィルタ処理部９５が複数のノッチフィルタを設定することができる場合、主制御部１０は、複数のピークに対応する周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数として、それらの周波数のそれぞれにフィルタ処理部９５を動作させる。

例えば、主制御部１０は、図３（Ａ）に示す「０°の特性」の７００Ｈｚ〜８００Ｈｚの一つのピークの中心周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させる。さらに、主制御部１０は、図３（Ｂ）に示す「９０°の特性」の７００Ｈｚ〜８００Ｈｚの一つのピークの中心周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させる。この場合、主制御部１０は、合計２つの周波数についてフィルタ処理部９５を動作させる。

フィルタ処理部９５が一つのノッチフィルタしか設定できない場合、主制御部１０は、検出されたピークにおいて最も高い周波数および最も低い周波数の平均値をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させてもよい。

例えば、主制御部１０は、図３（Ａ）に示す「０°の特性」の７００Ｈｚ〜８００Ｈｚの間のピークの中心周波数と、図３（Ｂ）に示す「９０°の特性」の７００Ｈｚ〜８００Ｈｚのピークの中心周波数との平均値（例えば、７５０Ｈｚ）を算出する。主制御部１０は、算出した平均値の周波数（例えば、７５０Ｈｚ）をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させる。このとき、主制御部１０は、検出したピークのすべてが予め定めたゲイン特性の値（例えば、−１０ｄＢ）以下になるように、ノッチフィルタの帯域幅を設定してもよい。

また、フィルタ処理部９５が一つのノッチフィルタしか設定できない場合、主制御部１０は、検出したピークにおいて最も高いピークの周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させてもよい。

例えば、主制御部１０は、図３（Ａ）に示す「０°の特性」および図３（Ｂ）に示す「９０°の特性」の中心周波数のピークの高さを比較し、最も高いピークの中心周波数をノッチフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させる。

一方、フィルタ処理部９５がローパスフィルタを備える場合、主制御部１０は、フィルタ処理部９５にカットオフ周波数を設定する。主制御部１０は、検出されたピークにおいて最も低い中心周波数をカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させる。

例えば、主制御部１０は、図３（Ａ）に示す「０°の特性」および図３（Ｂ）に示す「９０°の特性」の中心周波数を比較し、より低い中心周波数をローパスフィルタのカットオフ周波数としてフィルタ処理部９５を動作させる。

このように、第２実施形態による産業機械１００は、サーボ制御部のゲイン特性の一部を抑制させるフィルタ処理部９５を備える。また、産業機械１００は、ボード線図のゲイン特性においてモータ軸の回転角の変化により中心周波数または高さが変化するピークを検出する。さらに、産業機械１００は、検出されたピークのゲイン特性の一部を抑制するようにフィルタ処理部９５を動作させる。これにより、産業機械１００は、モータ軸の回転角により変化するゲイン特性を検出してフィルタの処理を自動で行うことができる。その結果、ユーザの手間を省くことができる。

また、第２実施形態による産業機械１００は、第１実施形態による産業機械１００と同様の効果を得ることができる。さらに、第２実施形態による産業機械１００に、第１実施形態の変形例を適用してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００産業機械、１０主制御部、２０位置制御部、３０速度制御系、４０電流制御部、５０モータ、６０エンコーダ、７０入力部、８０ディスプレイ、９０周波数特性測定部、９２記憶部、９５フィルタ処理部

Claims

動作対象を動作させるモータと、
前記モータを制御するサーボ制御部と、
前記モータの軸の回転角を所定の角度に設定するように前記サーボ制御部を制御する主制御部と、
前記軸の複数の回転角について、前記サーボ制御部の周波数特性およびボード線図を取得する周波数特性測定部と、
前記サーボ制御部のゲインのうち一部の周波数帯のゲインを抑制させるフィルタ処理部と、を備え、
前記主制御部は、前記ボード線図のゲインにおいて前記軸の角度の変化により中心周波数または高さが所定値以上に変化するピークを検出し、検出された前記ピークのゲインの一部を抑制するように前記フィルタ処理部を動作させる、産業機械。
前記軸の複数の回転角について、前記ボード線図を表示する表示部をさらに備える、請求項１に記載の産業機械。
前記主制御部は、前記軸を３６０°回転させたときの前記動作対象の動作範囲を演算し、前記動作範囲が前記動作対象の動作可能域を超える場合に、前記周波数特性および前記ボード線図の取得を停止する、請求項１または請求項２に記載の産業機械。
前記フィルタ処理部は、ノッチフィルタを備え、
前記主制御部は、検出された前記ピークの周波数に基づいて前記ノッチフィルタのカットオフ周波数を設定する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の産業機械。
前記フィルタ処理部は、ローパスフィルタを備え、
前記主制御部は、検出された前記ピークにおいて最も低い周波数を前記ローパスフィルタのカットオフ周波数とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の産業機械。
前記所定の角度は、３６０°を複数に等分割した角度である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の産業機械。