KR102157281B1 - 모터 구동 장치의 서보 조정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 모터 구동 장치는, 서보 제어를 행하기 위한 기본 기능과 함께, 자동 조정 기능을 구비하고 있다. 그리고, 이러한 모터 구동 장치에 있어서의 본 발명의 서보 조정 방법은, 초기 설정을 행하는 단계 1과, 부하 특성 측정과 지령 패턴 결정을 행하는 단계 2와, 강성 지표 최대치를 결정하고, 강성 지표에 대응한 공진 억제부의 설정을 기억하는 단계 3과, 강성 지표 및 지령 응답 지표를 조합하여, 지정 동작시의 평가 지표를 기억하는 단계 4와, 평가 지표로부터 탐색 조건에 따라 최종 조정 결과를 얻는 단계 5의 5개의 단계 중 어느 하나를 가지는 구성이다.

Description

모터 구동 장치의 서보 조정 방법{SERVO ADJUSTMENT METHOD FOR MOTOR DRIVE DEVICE}

본 발명은 서보 모터를 제어하는 모터 구동 장치에 있어서의 서보 조정 방법에 관한 것이다.

최근의 RISC 마이크로컴퓨터나 DSP 등 조립 마이크로컴퓨터의 고성능화나, FPGA나 SoC와 같은 종래의 ASIC에 커스터마이즈 가능한 요소를 조합한 집적 회로의 발전에 의해, 현재의 모터 구동 장치에는, 서보 모터를 외부 지령대로 구동 제어하는 위치·속도·전류 제어 등의 기본 기능에 추가하여, 다양한 자동 조정 기능이 탑재되어 있다.

도 33은 종래의 모터 구동 장치의 블록도이다.

모터를 구동 제어하는 기본 기능은, 도 33상에서는 실선으로 접속된 홑선의 블록으로 구성된다.

상위의 콘트롤러인 상위 장치(1)가 출력하는 외부 위치 지령은, 모터 구동 장치(92)의 지령 선택부(21)에 입력된다. 지령 선택부(21)는, 후술의 시운전 기능(211)이 출력하는 내부 위치 지령과 외부 위치 지령 중 어느 한쪽을 선택하고, 선택 후의 위치 지령을 지령 응답 설정부(22)에 출력한다.

지령 응답 설정부(22)에서는, 선택 후의 위치 지령에 필터 연산 처리를 행한 후, 필터 후의 위치 지령을 위치 속도 제어부(23)에 출력한다.

위치 속도 제어부(23)는, 이 필터 후의 위치 지령과 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보로부터, PID(비례, 적분, 미분) 제어로 대표되는 피드백 제어 연산을 행하여, 위치 편차가 0이 되는 토크 지령을 출력한다.

부하 특성 보상부(24)는, 위치 속도 제어부(23)가 출력하는 토크 지령에 대하여, 모터(3) 및 부하(5)의 총 관성에 따라, 관성의 영향을 흡수하기 위한 스케일링 처리를 행함으로써, 부하 관성의 차이를 흡수한다. 또한 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보로부터 모터(3) 및 부하(5)의 마찰 토크를 추정하여 미리 가산하는 보상을 행함으로써, 보상후의 토크 지령을 생성한다.

공진 억제부(25)는, 모터(3)와 부하(5)의 공진 특성이 일으키는 진동을 여기하지 않도록, 보상 후의 토크 지령으로부터 특정 주파수 성분을 제거하는 노치 필터 혹은 로우패스 필터 처리를 통한 결과를, 필터 후의 토크 지령으로서 출력한다.

모터(3)는, 이 필터 후의 토크 지령을 입력으로 하는, 도시하지 않은 전류 제어나 파워 회로를 통하여, 필터 후의 토크 지령대로의 토크를 출력하도록 제어된다. 모터(3)의 움직임은, 접속된 부하(5)나 인코더(4)에 전해져, 인코더(4)를 통하여 모터 위치 정보로서 모터 구동 장치(92)에 피드백된다.

다음에, 도 33상에서는, 점선으로 접속된 이중선의 블록으로 구성되는, 자동 조정 기능에 대하여 개요를 설명한다.

시운전 기능(211)은, 예를 들면 특허 문헌 1에 있는 것처럼, 모터 구동 장치(92)의 내부에 있어서, 어느 기울기의 가감 속도를 가진 삼각파로 일정량, 정역의 왕복 운전 패턴을 생성한다. 또한, 보다 일반적으로는, 모터 구동 장치(92)에, 외부로부터 이동량, 최고 속도, 가속 시간, 감속 시간, 정지 시간 등의 파라미터를 설정한다. 그리고, 시운전 기능(211)은, 모터 구동 장치(92) 내장의 NC(수치 제어) 연산 처리로 지령 패턴을 실시간으로 자동 계산하여, 일정 주기마다의 내부 위치 지령을 생성하는 기능이다. 또한, 지령 선택부(21)에 내부 위치 지령의 선택을 요구하는 부가 정보를, 내부 위치 지령과 함께 전달함으로써, 시운전 기능(211)으로부터 지령 선택부(21)의 동작을 지정할 수도 있다.

지령 응답 설정 기능(221)은, 예를 들면 특허 문헌 2에 있는 바와 같이, 모터 구동 장치(92)의 외부로부터 강성치라고 하는 1개의 지표를 부여하고, 모터 구동 장치(92)에 내장하는 테이블로부터, 위치 지령의 응답성을 결정하는 지령 전치 필터의 차단 주파수를 결정한다. 또한, 보다 일반적으로는, 모터 구동 장치(92)에, 1차 지연이나 2차 지연의 필터 시정수나 감쇠비로 보다 세세한 주파수 특성을 지시하는 형태, 혹은 시작 시간이나 지연 시간, 오버 슛량 등 시간 응답의 과도 특성을 지시하는 형태 등, 1개 혹은 복수의 지령 응답 지표가 입력된다. 그리고, 지령 응답 설정 기능(221)은, 지령 응답 설정부(22)의 입출력 관계가 지령 응답 지표에 가능한한 일치하도록, 지령 응답 설정부(22)의 1개 또는 복수의 파라미터를 자동 설정한다.

강성 설정 기능(231)은, 예를 들면 특허 문헌 3에 있는 바와 같이, 서보 강성을 대표하는 1파라미터를 지표로 하여, 이에 일정한 비율을 곱해 속도 비례 게인이나 속도 적분 게인, 위치 비례 게인을 연동하여 설정한다. 또한, 전술의 특허 문헌 2에 있는 바와 같이, 강성치에 대응한 테이블로부터 위치 속도 제어부의 게인 설정을 결정해도 된다. 일반적으로는, 강성 설정 기능(231)은, 1개 혹은 복수의 강성 지표를 입력하고, 위치 속도 제어부(23)의 외란 응답이 강성 지표에 가능한한 일치하도록, 위치 속도 제어부(23)의 1개 또는 복수의 파라미터를 자동 설정한다.

부하 특성 측정 기능(241)은, 예를 들면 특허 문헌 5에 있는 바와 같이, 모터(3)로의 필터 후의 토크 지령 및 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보와 그 고차 차분인 속도·가속도로부터, 최소 제곱 추정을 이용하여, 부하에 관한 특성을 자동 추정한다. 부하에 관한 특성으로는, 예를 들면, 모터(3) 및 부하(5)를 합한 총 관성이나, 항상 일정하게 작용하는 편하중 토크, 동작 방향에 의존하는 동마찰 토크, 동작 속도에 비례하는 점성 마찰 토크 등의 마찰 특성이 있다. 또한, 추정 결과를 부하 특성 보상부(24)에 실시간으로 반영시킴으로써, 어떠한 부하(5)가 접속되어도, 지령 응답 지표나 강성 지표에서 지정한 동일한 응답성이 얻어지는, 적응 로버스트성을 갖게할 수 있다.

적응 필터 기능(251)은, 예를 들면 특허 문헌 4에 있는 바와 같이, 재귀형의 노치 필터를 이용한 적응 알고리즘에 의해, 모터 속도로부터 추출한 고주파 성분을 가능한한 0에 근접하도록, 공진 억제부(25)의 파라미터를 자동 조정한다. 또한, 적응 필터 기능(251)에는, 토크 지령으로부터 진동 성분을 추출하거나, 모델 응답과의 차로부터 진동 성분을 추출하거나, 또한, 적응 필터를 복수 가지거나, 노치 주파수뿐만 아니라 폭이나 깊이나 Q치를 자동 조정하는 등의 바리에이션이 존재한다. 일반적으로는, 어떠한 방법으로 모터(3)와 부하(5)의 공진 특성에 기인하는 진동 성분을 추출하고, 규범 입력과의 차를 최소로 하는 적응 알고리즘에 의해, 공진 억제부(25)의 필터 파라미터를 자동 조정하는 기능이라고 할 수 있다.

발진 검지 기능(26)은, 예를 들면 특허 문헌 6에 있는 바와 같이, 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보로부터 변동분을 추출하고, 역치와의 비교, 계속 시간의 판정 등에 의해, 모터(3) 및 부하(5)의 발진 상태를 검출한다. 발진을 검지한 경우는, 전술의 강성 설정 기능(231)에 발진 검지 정보를 전달하고, 피드백 루프의 주파수 대역폭이 좁아지는 강성치를 선택하여 발진을 자동적으로 억제한다.

마지막으로, 평가 지표 측정 기능(27)은, 예를 들면 특허 문헌 7에 있는 바와 같이, 지령 선택부(21)의 위치 지령 출력, 인코더(4)의 모터 위치 출력, 부하 특성 보상부(24)의 토크 지령 출력 등의 입출력 데이터를 주기적으로 측정·기억한다. 그리고, 정정 시간이나 오버 슛, 토크 변동 등의 평가 지표에 대응한 입출력 데이터로부터 평가치를 산출, 표시, 축적하는 기능이다. 어느것이나 모두 실시간으로 취득할 수 있는 방대한 모터 제어 정보로부터, 보다 의미가 있는 소수의 평가 지표로 데이터 압축하는 것이 본 기능의 중요한 측면이다.

일본국 특허공개 평 5－346359호 공보 일본국 특허공개 2007－336792호 공보 일본국 특허공개 평 6－319284호 공보 일본국 특허공개 2004－274976호 공보 일본국 특허공개 2005－168166호 공보 국제 공개 제 2008/087893호 국제 공개 제 2009/096169호

그러나, 상술과 같은 종래의 기술에서는, 각종 자동 조정 기능이 개별적으로 최적화되어 있어, 서보 조정의 일련의 흐름에 대하여, 정합을 충분히 취할 수 없다고 하는 과제가 있었다.

예를 들면, 시운전 기능(211)은, 서보 조정에 한정되지 않고, 기구 조립시의 원점 구하기나, 동작 확인의 에이징용, 보수 작업에서의 대피 동작 등, 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 이 때문에, 시운전 기능(211)에서는, 이동량이나 속도, 가속도를 커스터마이즈 가능하게 되어 있다. 그러나, 서보 조정에 필요한 동작은, 그 단계마다 상이하고, 이를 선택하기 위해서는 서보 조정 및 각종 자동 조정 기능에 관한 지식이 필요해진다.

또한, 지령 응답 설정 기능(221)은, 지령 응답 지표를 높게할수록, 위치 결정 제어(PTP 제어)에서는 정정 시간을 짧게, 또한, 궤적 제어(CP 제어)에서는 추종 오차를 작게 할 수 있는데, 외부 위치 지령의 난산화나 지령 분해능 설정에 의해 제약을 받는다. 또한, 모터(3)와 부하(5)가 고정되어 있는 장치 자체의 강성에 의한 기대 진동을 고려하여, 지령 응답 지표를 낮게 하는 경우도 있고, 이 판단에는 상위 장치의 이해나 실기(實機) 운용의 경험이 필요하다.

또한, 강성 설정 기능(231)도, 강성 지표를 높게할수록 외란 억압 특성이 개선되므로, PTP 제어에서는 오버 슛량을 작게 할 수 있어, CP 제어에서의 추종 오차도 작게 할 수 있다. 다만, 강성 지표를 어디까지 높게 할 수 있을지는, 위치 속도 제어부(23)의 피드백 제어의 안정성에 크게 의존한다. 이 때문에, 최적의 조정에는 제어 이론에 관한 지식이 필수가 된다. 또한, 위치 속도 제어부(23)와, 부하 특성 보상부(24)의 총 관성, 공진 억제부(25)의 설정은, 올바른 순서로 설정하지 않으면, 피드백 안정성이 손상되어, 강성 지표로 지정한 응답성을 얻을 수 없다. 또한, 최악의 경우, 불안정화하여 발진하는 경우도 있다. 여기서는, 제어 이론뿐만 아니라, 서보 조정 순서에 대한 노하우가 중요하게 된다.

또한, 부하 특성 측정 기능(241)은, 부하 특성 보상부(24)의 총 관성이나 마찰 보상을 자동 조정하는 편리한 기능이지만, 부하 특성이 급준하게 변화하는 용도에는 적합하지 않다. 다관절 로봇이나, 다이렉트 드라이브화 등에서 부하 변동의 영향이 큰 픽＆플레이스계의 장치, 캠 구동으로 주기적으로 총 관성이 변동하는 장치 등에 대하여, 최소 제곱 추정을 항상 유효하게 하는 것은 적절하다고는 할 수 없다. 또한, 마찰 보상도, 다관절 로봇에서는 중력 방향이 변화하기 때문에, 모터 단체에서의 편하중 토크 추정은 도움이 되지 않는다. 또한, 보상의 전제가 되는 최소제곱법 베이스의 부하 특성 추정도, 동작 패턴이나 비선형 특성에 의한 오차의 영향을 받기 때문에, 최적의 추정치를 얻기 위해서는 시스템 동정의 지식과 경험이 필요하다.

또한, 적응 필터 기능(251)도 마찬가지로, 상기 공진 억제부(25)의 필터 설정을 자동 조정 하지만, 통상은 공진 특성이 급준하게 변화하지 않는 것을 전제로 하고 있다. 전술의 수직 다관절 로봇에 있어서의, 고정측에 가까운 관절을 구동하는 모터는, 공진 특성이 자세에 의해서 변화하기 때문에, 적응 필터 기능(251)을 사용하는 것은 적절하지 않다. 또한, 백래쉬나 포화 등의 비선형성이 강한 부하나 용도에서는, 적응 필터가 오동작하는 경우도 있어, 현재의 기술로도 항상 유효로 하는 것은 매우 리스크가 크다. 그 의미에서, 현장·현물에 대한 케이스·바이·케이스의 대응이 필요하다.

또한, 발진 검지 기능(26)은, 빈번히 설정을 바꾸어 동작을 시도하는 서보 조정시에는 편리한 기능이지만, 실운용시에 동작하면, 이후 부하의 거동이 바뀌어 버린다. 이 때문에, 서보 조정 중 등, 발진하는 것이 어느 정도 예상되는 상황 하에서 한정적으로 유효로 하는, 운용상의 주의가 필요하다.

또한, 평가 지표 측정 기능(27)은, 모터를 제어하는 기본 기능에는 영향을 주지 않는다. 그러나, 평가 지표에 따라서는, 올바른 측정 결과를 얻기 위해서, 지령 패턴이나 기본 기능의 설정에 일정한 제약이 걸리는 경우가 있다. 일예를 들면, PTP 제어에 있어서의 위치 결정 정정 시간은, 외부 위치 지령이 정지한 시점으로부터, 모터 위치가 위치 결정 완료 범위 내에 들어간 시점까지로 정의된다. 그런데, 지표나 강성 지표가 낮고, 모터 위치가 위치 결정 완료 범위에 들어가기 전에, 다음의 외부 위치 지령 변화가 시작되어 버리는 경우 등은, 당연히 위치 결정 정정 시간을 측정할 수 없다. 평가 지표의 의미나, 평가 지표 측정 기능의 측정 방법을 이해하고 있지 않으면, 서보 조정의 결과를 올바르게 판정할 수 없다.

이들 개개의 자동 조정 기능의 유효·무효나 모드 설정 등의 조작은, 통상 개별적으로 외부로부터 행할 필요가 있어, 모든 자동 조정 기능을 서보 조정을 위해서, 올바른 순서로 조작하는 것은 매우 곤란했다.

본 발명의 모터 구동 장치는, 다음의 5개의 모터 제어의 기본 기능 중 어느 하나를 구비한다. 제1의 기본 기능은, 상위 장치로부터 입력되는 외부 위치 지령과 내부 위치 지령을 입력하고, 어느 한쪽을 선택 후 위치 지령으로서 출력하는 지령 선택부이다. 제2의 기본 기능은, 선택 후 위치 지령을 입력하고, 특정 주파수 대역을 제거하는 필터 처리를 행하고, 필터 후 위치 지령을 출력하는 지령 응답 설정부이다. 제3의 기본 기능은, 필터 후 위치 지령과 인코더로부터의 모터 위치 정보를 입력으로 하여, 양자의 편차가 0이 되는 토크 지령을 생성하는 위치 속도 제어부이다. 제4의 기본 기능은, 토크 지령을 입력으로 하여, 모터와 부하의 관성 추정치를 곱한 후, 부하의 마찰 토크 추정치를 가산하여, 보상 후 토크 지령을 생성하는 부하 특성 보정부이다. 제5의 기본 기능은, 보상 후 토크 지령으로부터 특정의 주파수 대역을 제거하는 필터 처리를 행하여, 필터 후 토크 지령을 출력하는 공진 억제부이다.

또한, 본 발명의 모터 구동 장치는, 다음의 7개의 자동 조정 기능 중 어느 하나를 구비한다. 제1의 자동 조정 기능은, 서보 조정부에서 지정된 동작 패턴에 따라, 내부 위치 지령을 자동 생성하는 시운전 기능이다. 제2의 자동 조정 기능은, 서보 조정부에서 지정되는 지령 응답 지표에 따라, 지령 응답 설정부의 필터 특성을 자동 설정하는 지령 응답 설정 기능이다. 제3의 자동 조정 기능은, 서보 조정부에서 지정되는 강성 지표나, 발진 검지 기능으로부터 통지되는 발진 검지 신호에 따라, 위치 속도 제어부의 파라미터를 자동 설정하는 강성 설정 기능이다. 제4의 자동 조정 기능은, 서보 조정부에서 부하 특성 측정의 유효·무효나, 부하 특성 추정 결과 반영의 유효·무효를 개별로 설정할 수 있어, 공진 제어부의 필터 후 토크 지령과 인코더로부터의 모터 위치 정보로부터, 부하 특성을 자동 측정하고, 부하 특성 보상부를 측정 결과에 따라서 자동 설정하는 부하 특성 측정 기능이다. 제5의 자동 조정 기능은, 서보 조정부에서 적응 동작의 유효·무효나 적응 필터 모드를 설정할 수 있고, 유효한 경우는 적응 필터 모드에 따라, 공진 억제부의 필터 특성을 자동 설정하는 적응 필터 기능이다. 제6의 자동 조정 기능은, 서보 조정부에서 발진 검지의 유효·무효나, 발진 검지 레벨을 설정할 수 있고, 인코더로부터의 위치 정보로부터 발진 상태를 자동 측정하여, 강성 설정 기능과 연동하여 발진을 자동 억제하는 발진 검지 기능이다. 제7의 자동 조정 기능은, 서보 조정부로부터 위치 결정 완료 범위를 설정할 수 있고, 필터 후 위치 지령·모터 위치 정보·필터 후 토크 지령 등에서 각종 평가 지표를 자동 측정하는 평가 지표 측정 기능이다.

그리고, 상술한 모터 구동 장치에 있어서의 본 발명의 서보 조정 방법은, 초기 설정을 실시하는 단계 1과, 부하 특성 측정과 지령 패턴 결정을 행하는 단계 2와, 강성 지표 최대치를 결정하여, 강성 지표에 대응한 공진 억제부의 설정을 기억하는 단계 3과, 강성 지표 및 지령 응답 지표를 조합하여, 지정 동작시의 평가 지표를 기억하는 단계 4와, 평가 지표로부터 탐색 조건에 따라 최종 조정 결과를 얻는 단계 5의, 5개의 단계 중 어느 하나를 가지는 구성이다. 본 발명은, 상위 장치로부터 입력되는 외부 위치 지령과 내부 위치 지령을 입력하고, 어느 한쪽을 선택 후 위치 지령으로서 출력하는 지령 선택부와, 상기 선택 후 위치 지령을 입력하고, 특정의 주파수 대역을 제거하는 필터 처리를 행하여, 필터 후 위치 지령을 출력하는 지령 응답 설정부와, 상기 필터 후 위치 지령과 인코더로부터의 모터 위치 정보를 입력으로 하고, 양자의 편차가 0이 되는 토크 지령을 생성하는 위치 속도 제어부와, 상기 토크 지령을 입력으로 하고, 모터와 부하의 관성 추정치를 곱한 후에, 상기 부하의 마찰 토크 추정치를 가산하여, 보상 후 토크 지령을 생성하는 부하 특성 보상부와, 상기 보상 후 토크 지령으로부터 특정의 주파수 대역을 제거하는 필터 처리를 행하고, 필터 후 토크 지령을 출력하는 공진 억제부의 5개의 모터 제어의 기본 기능을 구비한 모터 구동 장치에서, 서보 조정부에서 지정된 동작 패턴에 따라, 상기 내부 위치 지령을 자동 생성하는 시운전 기능과, 상기 서보 조정부에서 지정되는 지령 응답 지표에 따라, 상기 지령 응답 설정부의 필터 특성을 자동 설정하는 지령 응답 설정 기능과, 상기 서보 조정부에서 지정되는 강성 지표와, 발진 검지 기능으로부터 통지되는 발진 검지 신호에 따라, 상기 위치 속도 제어부의 파라미터를 자동 설정하는 강성 설정 기능과, 상기 서보 조정부에서 부하 특성 측정의 유효·무효와, 부하 특성 추정 결과의 반영의 유효·무효를 개별적으로 설정할 수 있고, 상기 공진 억제부의 필터 후 토크 지령과 상기 인코더로부터의 모터 위치 정보로부터, 부하 특성을 자동 측정하고, 상기 부하 특성 보상부를 측정 결과에 따라서 자동 설정하는 부하 특성 측정 기능과, 상기 서보 조정부에서 적응 동작의 유효·무효와 적응 필터 모드를 설정할 수 있고, 유효한 경우는 적응 필터 모드에 따라서, 상기 공진 억제부의 필터 특성을 자동 설정하는 적응 필터 기능과, 상기 서보 조정부에서 발진 검지의 유효·무효와, 발진 검지 레벨을 설정할 수 있고, 인코더로부터의 위치 정보로부터 발진 상태를 자동 측정하여, 상기 강성 설정 기능과 연동하여 발진을 자동 억제하는 발진 검지 기능과, 상기 서보 조정부로부터 위치 결정 완료 범위를 설정할 수 있고, 상기 필터 후 위치 지령, 상기 모터 위치 정보, 및 상기 필터 후 토크 지령 중 적어도 어느 하나로부터 각종 평가 지표를 자동 측정하는 평가 지표 측정 기능의 7개의 자동 조정 기능을 구비하고, 초기 설정을 행하는 단계 1과, 상기 부하 특성 측정과 지령 패턴 결정을 행하는 단계 2와, 상기 강성 지표를 변경하면서 진동 상태의 발생을 야기하는 않는 강성 지표 최대치를 탐색하고, 상기 강성 지표에 대응한 상기 공진 억제부의 설정을 기억하는 단계 3과, 상기 강성 지표 최대치에 기초하여 복수의 강성 지표와 복수의 지령 응답 지표를 선택하고, 상기 복수의 강성 지표 및 상기 복수의 지령 응답 지표를 조합하여, 지정 동작시의 각각의 조합에 대한 평가 지표를 측정 및 기억하는 단계 4와, 상기 평가 지표로부터 탐색 조건에 따라서 최종 조정 결과를 얻는 단계 5의 5개의 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법을 제공한다.

이러한 구성에 의하면, 서보 조정에 상세한 지식을 갖지 않는 작업자라도, 5개의 단계를 순서대로 실행하는 것만으로, 적절한 조정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 5개의 단계 중 어떠한 조합을 순서대로 실행해도 동일한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 구동 장치의 서보 조정 방법의 각 단계를 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 실시의 형태 1에 있어서의 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 3은 실시의 형태 1에 있어서의 지령 선택부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시의 형태 1에 있어서의 지령 응답 설정부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시의 형태 1에 있어서의 위치 속도 제어부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시의 형태 1에 있어서의 위치 속도 제어부의 다른 하나의 실시예의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시의 형태 1에 있어서의 부하 특성 보상부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시의 형태 1에 있어서의 공진 억제부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 9a는 실시의 형태 1에 있어서의 시운전 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 9b는 실시의 형태 1에 있어서의 시운전 기능의 지령 생성부의 지령 패턴 생성예를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시의 형태 1에 있어서의 지령 응답 설정 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 11a는 실시의 형태 1에 있어서의 강성 설정 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 11b는 실시의 형태 1에 있어서의 강성 설정 기능의 강성 테이블의 일예를 나타내는 도면이다.
도 12a는 실시의 형태 1에 있어서의 부하 특성 측정 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 12b는 실시의 형태 1에 있어서의 최소 제곱 추정 처리에 의해 추정치를 이끌어내는 수법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 실시의 형태 1에 있어서의 적응 필터 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 실시의 형태 1에 있어서의 발진 검지 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 실시의 형태 1에 있어서의 평가 지표 측정 기능의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 서보 조정의 단계 1의 조작 화면의 도면이다.
도 17은 실시의 형태 2에 있어서의 서보 조정의 단계 1의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 18은 실시의 형태 2에 있어서의 단계 1－3의 초기 조건 결정표를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 서보 조정의 단계 2의 조작 화면의 도면이다.
도 20은 실시의 형태 3에 있어서의 서보 조정의 단계 2의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 21a는 실시의 형태 3에 있어서의 서보 조정의 단계 2에서의 동작 패턴도이다.
도 21b는 실시의 형태 3에 있어서의 서보 조정의 단계 2에서의 다른 동작 패턴도이다.
도 22는 본 발명의 실시의 형태 4에 있어서의 서보 조정의 단계 3의 조작 화면의 도면이다.
도 23은 실시의 형태 4에 있어서의 서보 조정의 단계 3의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 24a는 실시의 형태 4에 있어서의 서보 조정의 단계 3에서의 동작 패턴도이다.
도 24b는 실시의 형태 4에 있어서의 서보 조정의 단계 3에서의 다른 예로서의 동작 패턴도이다.
도 24c는 실시의 형태 4에 있어서의 서보 조정의 단계 3에서의 또 다른 예로서의 동작 패턴도이다.
도 25는 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 서보 조정의 단계 4의 조작 화면의 도면이다.
도 26은 실시의 형태 5에 있어서의 서보 조정의 단계 4의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 27a는 실시의 형태 5에 있어서의 단계 4－1의 서치 패턴표를 나타내는 도면이다.
도 27b는 실시의 형태 5에 있어서의 서치 패턴의 조합을 나타내는 도면이다.
도 27c는 실시의 형태 5에 있어서의 서치 패턴의 다른 조합을 나타내는 도면이다.
도 28a는 실시의 형태 5에 있어서의 지령 응답 측정시의 동작도이다.
도 28b는 실시의 형태 5에 있어서의 지령 응답 측정시의 동작도이다.
도 28c는 실시의 형태 5에 있어서의 지령 응답 측정시의 동작도이다.
도 29는 본 발명의 실시의 형태 6에 있어서의 서보 조정의 단계 5의 조작 화면의 도면이다.
도 30은 실시의 형태 6에 있어서의 서보 조정의 단계 5의 순서를 나타내는 플로우차트이다.
도 31은 실시의 형태 6에 있어서의 단계 5－1의 추천 조건표를 나타내는 도면이다.
도 32는 실시의 형태 6에 있어서의 단계 5－3의 미(微)조정 화면의 도면이다.
도 33은 종래의 모터 구동 장치의 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시의 형태 1)

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 구동 장치의 서보 조정 방법의 각 단계를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 구동 장치의 블록도이다. 또한, 도 3 내지 도 15까지는, 본 모터 구동 장치의 각 블록에 있어서의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.

우선, 도 3~도 15를 참조하면서, 도 2를 이용하여 본 실시의 형태에 있어서의 모터 구동 장치(2)의 구성에 대하여 설명한다.

도 2에 나타내는 모터 구동 장치(2)는, 개개의 블록이 도 33과 개요는 같지만, 자동 조정 기능의 외부와의 입출력을 서보 조정부(6)에 접속하고, 서보 조정부(6)로부터의 제어를 가능하게 한 점이, 도 33에 나타낸 모터 구동 장치(92)와 상이하다. 즉, 본 실시의 형태에서는, 모터 구동 장치(2)의 자동 조정 기능을 서보 조정부(6)에 의해 일괄하여 제어할 수 있는 구성으로 되어 있다.

도 2에서 나타내는 구성에 있어서, 실선으로 접속된 홑선의 블록으로 구성되는, 모터를 구동 제어하는 기본 기능에 대하여, 우선 설명한다.

상위의 콘트롤러인 상위 장치(1)가 출력하는 외부 위치 지령은, 모터 구동 장치(2)의 지령 선택부(21)에 입력된다.

지령 선택부(21)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 후술의 시운전 기능(211)이 출력하는 내부 위치 지령과 지령 선택 신호를 받는다. 그리고, 지령 선택부(21)는, 지령 선택기(21a)에서, 외부 위치 지령과 내부 위치 지령 중 어느 한쪽을 지령 선택 신호에 의거하여 선택하고, 지령 응답 설정부(22)에 대하여, 선택 후의 위치 지령인 선택 후 위치 지령을 출력한다.

지령 응답 설정부(22)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 지령 선택부(21)로부터 출력되는 선택 후의 위치 지령을 입력하고, 이 위치 지령에 대하여 각종 필터 처리를 행하고, 그 결과인 필터 후의 위치 지령으로서, 필터 후 위치 지령을 출력한다. 지령 응답 설정부(22)는, 필터 처리로서, 이동 평균 필터(22a), 1차 지연 필터(22b), 2차 필터(22c), 및 제진 필터(22d)를 구비하고 있다. 이동 평균 필터(22a)는, 후술의 지령 응답 설정 기능(221)으로부터 지정하는 이동 평균 회수의 이동 평균 처리를 행한다. 1차 지연 필터(22b)는, 지령 응답 시정수의 단계 응답 특성을 가진다. 2차 필터(22c)는, 2차 필터 주파수와 감쇠비로 규정되는 주파수 특성을 가진다. 제진 필터(22d)는, 제진 주파수와 깊이로 정의되는 주파수 특성을 가진다. 도 4에서는, 이들 필터의 단계 응답, 주파수 특성의 일예도 나타내고 있다.

위치 속도 제어부(23)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 필터 후의 위치 지령과 함께, 구동 대상인 모터(3)에 접속된 인코더(4)에서 모터 위치 정보를 입력하여, 이들 편차가 0이 되는 토크 지령을 출력한다.

구체적으로는, 도 5에 나타내는 위치 속도 제어부(23)는, 위치 비례 처리(23a), 속도 검출 처리(23e), 속도 비례 처리(23b), 속도 적분 처리(23c), 토크 필터 처리(23d), 및 속도 피드 포워드 처리(23f)를 구비하고 있다.

도 5에 나타내는 위치 속도 제어부(23)에 있어서, 위치 비례 처리(23a)는, 위치 편차에 대하여, 후술의 강성 설정 기능(231)으로 지정하는 위치 루프 게인을 곱하여, 그 결과를 출력한다. 속도 검출 처리(23e)는, 예를 들면 모터 위치 정보에 대한 차분이나 미분 연산 등에 의거하여, 실속도에 대응한 모터 속도를 검출한다. 속도 비례 처리(23b)는, 속도 편차에 대하여, 강성 설정 기능(231)으로부터 지정하는 속도 루프 게인을 곱하여, 그 결과를 출력한다. 속도 적분 처리(23c)는, 강성 설정 기능(231)으로 지정하는 속도 루프 적분 시정수에 의한 속도 적분을 행하여, 그 결과를 출력한다. 토크 필터 처리(23d)는, 내부 토크 지령에 대하여, 강성 설정 기능(231)으로 지정하는 토크 필터 시정수를 가지는 1차 지연 필터의 필터를 실시하여, 그 결과를 출력한다. 속도 피드 포워드 처리(23f)는, 필터 후의 위치 지령에 대한 차분 등의 처리를 행하여, 그 결과를 출력한다.

도 5에 나타내는 위치 속도 제어부(23)는, 우선, 필터 후 위치 지령과 모터 위치 정보의 차인 위치 편차를 계산하고, 이 위치 편차에 대하여, 위치 비례 처리(23a)를 행하여, 속도 지령을 얻는다. 또한, 속도 검출 처리(23e)는, 모터의 실속도에 대응하는 모터 속도를 얻는다. 다음에, 속도 지령과 모터 속도의 차인 속도 편차를 계산하고, 이 속도 편차에 대하여, 속도 비례 처리(23b)와 속도 적분 처리(23c)에 의한 처리를 행하고, 이들 출력을 가산하여, 내부 토크 지령을 얻는다. 이 내부 토크 지령에 대하여, 토크 필터 처리(23d)에 의한 필터 처리를 실시하여, 출력인 토크 지령을 얻는다. 또한, 응답성 개선을 위해, 상기 속도 지령에는, 속도 피드 포워드 처리(23f)를 통한 결과를 가산해도 된다.

도 6은, 위치 속도 제어부(23)의 다른 실시예를 나타내는 블록도이며, 도 6의 구성에서는, 각 지령 정보를 피드 포워드적으로 생성하는 처리를 포함한다. 이러한 처리를 행하기 위해, 도 6에 나타내는 위치 속도 제어부(23)는, 도 5에 도시한 처리에 추가하여, 피드 포워드 지령 생성 처리(23h)와 토크 피드 포워드 처리(23g)를 구비하고 있다. 피드 포워드 지령 생성 처리(23h)는, 필터 후 위치 지령에 대한 1층 차분이나 2층 차분과 필터 처리를 조합한 처리를 행한다. 그리고, 이 피드 포워드 지령 생성 처리(23h)의 처리 결과를 이용하여, 피드 포워드 위치 지령, 속도 피드 포워드 처리(23f)에의 입력인 피드 포워드 속도 지령, 토크 피드 포워드 처리(23g)에의 입력인 피드 포워드 토크 지령의 3개의 지령을 동시에 생성한다.

구체적으로는, 도 6에 나타내는 위치 속도 제어부(23)는, 상기의 각 피드 포워드의 처리에 추가하여, 도 5와 동일한, 위치 비례 처리(23a), 속도 검출 처리(23e), 속도 비례 처리(23b), 속도 적분 처리(23c), 및 토크 필터 처리(23d)를 구비하고 있다.

도 6에 나타내는 위치 속도 제어부(23)는, 우선, 구동 대상인 모터(3)에 접속된 인코더(4)에서 모터 위치 정보를 입력하고, 피드 포워드 위치 지령과의 차인 위치 편차를 계산한다. 이 위치 편차에 대하여, 위치 비례 처리(23a)를 행하여, 속도 지령을 얻는다. 또한, 속도 피드 포워드 처리(23f)의 출력이, 속도 지령에 가산된다. 그리고, 속도 검출 처리(23e)에서 모터 속도를 얻는다. 다음에, 속도 지령과 모터 속도의 차인 속도 편차를 계산하여, 이 속도 편차에 대하여, 속도 비례 처리(23b)와 속도 적분 처리(23c)에 의한 처리를 행하고, 이들 출력을 가산하여, 내부 토크 지령을 얻는다. 또한, 토크 피드 포워드 처리(23g)의 출력이, 내부 토크 지령에 가산된다. 이 내부 토크 지령에 대하여, 토크 필터 처리(23d)에 의한 필터 처리를 실시하여, 출력인 토크 지령을 얻는다.

이 구성에서는, 필터 후의 위치 지령이 충분히 원활하면, 외란 토크의 영향을 고려하지 않는 이상적인 상태에서, 필터 후의 위치 지령에 대한 모터 위치의 완전 추종이 실현 가능하다. 그리고, 후술의 지령 응답 설정 기능(221)에 의한 지령 응답 지표가 지령 응답을, 후술의 강성 설정 기능(231)의 강성 지표가 외란 응답을, 각각 독립으로 설정하는 2자유도의 제어 구성이 얻어진다.

부하 특성 보상부(24)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 토크 지령에 대하여, 각종 처리를 실시함으로써, 상정할 수 있는 마찰 보상을 행하고 있다. 부하 특성 보상부(24)는, 이러한 처리로서, 관성 보정 처리(24a), 편하중 보상 처리(24b), 동마찰 보상 처리(24c), 점성 마찰 보상 처리(24d)를 구비하고 있다.

관성 보정 처리(24)는, 토크 지령에 대하여, 후술의 부하 특성 측정 기능(241)이 지정하는 관성 추정치를 곱하는 처리를 실시한다. 이와 같이 하여, 관성 보정 처리(24)는, 모터(3) 및 부하(5)의 총 관성에 따른 스케일링 처리를 행하고 있다. 이에 따라, 다양한 부하(5)에 따라서 상이한, 모터 등가 관성의 차이를 흡수하고 있다.

또한, 부하 특성 보상부(24)는, 부하 특성 측정 기능(241)이 지정하는 편하중 추정치를 토크 지령에 가산함으로써, 편하중에 대한 보상을 행하고 있다. 동마찰 보상 처리(24c)는, 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보로부터 모터 속도를 산출하고, 동마찰 추정치를 모터 속도 방향에 따라서 토크 지령에 가감산한다. 동마찰 보상 처리(24c)는, 이러한 처리를 행함으로써, 동마찰에 대한 보상을 행하고 있다. 점성 마찰 보상 처리(24d)는, 상기 모터 속도에 점성 마찰 계수 추정치를 곱하여, 토크 지령에 가산한다. 점성 마찰 보상 처리(24d)는, 이러한 처리를 행함으로써, 점성 마찰에 대한 보상을 행하고 있다.

부하 특성 보상부(24)가 이들 처리에 의해서 상정할 수 있는 마찰 보상을 행함으로써, 즉응성의 개선이나, 동작 방향·속도에 의한 응답의 차를 경감할 수 있다.

이상과 같이 다양한 부하 특성 보상을 행한 결과를, 부하 특성 보상부(24)는, 보상후의 토크 지령으로서 출력한다. 또한, 동마찰 보상, 점성 마찰 보상에 이용하는 모터 속도 정보는, 위치 속도 제어부(23)가 동작하는한 속도 지령에 추종한다. 이 때문에, 모터 속도 대신에, 위치 지령의 차분 등으로부터 계산할 수 있는 속도 지령을 이용하면, 부하 변동의 영향을 받지 않기 때문에, 보상치가 안정되는 경우가 있다.

공진 억제부(25)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 모터(3)에 접속되는 부하(5)와의 공진 특성이 일으키는 진동을 여기하지 않도록, 특정 주파수 성분을 제거하는 필터 처리를 실시한다.

공진 억제부(25)는, 2차 필터(25a)와, 복수의 노치 필터 처리로서의 제1 노치 필터(25c), 제2 노치 필터(25d), 제3 노치 필터(25e) 및 제4 노치 필터(25f)를 구비하고 있다. 2차 필터(25a)는, 후술의 적응 필터 기능(251)이 지정하는, 2차 필터 주파수나 감쇠비로 규정되는 필터 처리를 행한다. 마찬가지로, 각 노치 필터는, 적응 필터 기능(251)이 지정하는, 노치 필터 주파수·폭·깊이로, 특정 주파수 대역을 감쇠시키는 노치 필터 처리를 행한다. 공진 억제부(25)는, 이들 필터 후의 출력을, 필터 후의 토크 지령인 필터 후 토크 지령으로서 출력한다. 도 8에서는, 이들 필터의 단계 응답, 주파수 특성의 일예도 나타내고 있다.

마지막으로, 이 필터 후 토크 지령에 따라, 모터(3)의 출력 토크가 변화하도록, 도시되지 않는 전류 제어나 파워 회로에서 모터(3)에의 전압·전류가 제어되어, 모터(3)에 접속된 부하(5)가 동작하게 된다.

다음에, 도 2에서는, 점선으로 접속된 이중선의 블록으로 구성되는, 자동 조정 기능에 대하여 설명한다.

시운전 기능(211)은, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 서보 조정부(6)로부터, 이동량·최고 속도·가감속 시간 등의 동작 패턴에 관한 정보, 및 서보 온 신호나 시운전 동작 개시 신호 등의 제어 신호를 입력하여, 내부 위치 지령 및 지령 선택 신호를 지령 선택부(21)에 출력한다.

시운전 기능(211)은 지령 생성부(211a)와 지령 선택 신호 생성부(211b)를 구비하고 있다. 지령 생성부(211a)는, 서보 조정부(6)로부터 입력된 동작 패턴에 관한 정보를 이용하여 운전 패턴을 자동 생성하고, 이 운전 패턴에 의거하는 내부 위치 지령을 출력한다. 지령 선택 신호 생성부(211b)는, 서보 조정부(6)로부터 입력된 제어 신호에 의거하여, 도시되지 않는 모터 통전 상태의 제어나, 시운전 동작 개시 신호가 온된 시점에서 지령 선택부(21)에 내부 위치 지령을 선택하도록 지시하는 지령 선택 신호를 출력한다.

또한, 도 9b는, 지령 생성부(211a)의 지령 패턴 생성예를 나타내는 도면이다. 도 9b에서는, 이동량 X와 가감속 시간 tacc로부터, 도 9b의 상단에 나타내는 속도 삼각파 패턴 혹은 하단에 나타내는 속도 사다리꼴파 패턴을 생성하는 방법을 나타내고 있다. 이동량 X가 작을 때는 속도 삼각파 패턴이 선택되지만, 이동량 X가 커질수록, 속도의 최대치가 커지고, 최고 속도 Vmax에 도달하면, 이후는 속도 사다리꼴파 패턴이 생성된다.

또한, 지령 생성부(211a)에서 생성된 내부 위치 지령은, 모니터 정보로서 서보 조정부(6)에도 출력된다.

지령 응답 설정 기능(221)은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 서보 조정부(6)로부터, 지령 응답 지표로서 이동 평균 시간과 시정수, 및 지령 응답 지표의 지령 응답 설정부(22)에의 반영을 개시하는 지령 응답 지표 반영 개시 신호를 입력한다. 지령 응답 설정 기능(221)은, 입력된 이들 정보나 신호에 의거하여, 지령 응답 설정부(22)의 필터 처리의 조건을 지정하는 등의 처리를 행한다.

지령 응답 설정 기능(221)은, 이동 평균 시간 설정 처리(221a), 지령 응답 시정수 설정 처리(221b), 2차 필터 설정 처리(221c), 및 제진 필터 설정 처리(221d)를 구비하고 있다.

이동 평균 시간 설정 처리(221a)는, 이 지령 응답 지표 반영 개시 신호가 온인 경우에, 지령 응답 설정부(22) 내의 이동 평균 필터(22a)의 연산 주기로, 이동 평균 시간을 나눔으로써, 이동 평균 회수를 출력한다. 또한, 2차 필터 설정 처리(221c)는, 예를 들면 2차 필터의 감쇠비를 1에 고정하고, 2차 필터의 주파수는 지령 응답 지표의 시정수의 역수를 2π로 나눈 값으로 한다. 지령 응답 시정수 설정 처리(221b)는, 지령 응답 시정수의 단계 응답 특성을 가지는 1차 지연 필터(22b)의 지령 응답 시정수를 설정한다. 제진 필터 설정 처리(221d)는, 제진 주파수의 깊이로 정의되는 제진 필터(22d)의 제진 주파수의 깊이를 설정한다. 또한, 이들 전체를 지령 응답 설정 기능(221) 내에서 계산하지 않아도 되고, 도시하지 않는 수동 설정 파라미터인, 1차 지연 스무딩 시정수나, 제진 주파수·깊이 설정으로부터 설정해도 된다.

또한, 지령 응답 지표로는, 예를 들면 단순히 지령 응답 컷 오프 주파수와 같은 단일 값이나, 1차 지연이나 2차 지연의 필터 시정수나 감쇠비와 같은 주파수 특성 전체를 지시하는 형태, 혹은 시작 시간이나 지연 시간, 오버 슛량 등 과도 특성을 지시하는 형태 등이 있다. 이들 다양한 조합으로 지령 응답 지표를 설정하고, 지령 응답 설정부(22) 전체의 입출력 관계가, 지령 응답 지표에 가능한한 일치하도록, 지령 응답 설정부(22)의 필터 특성을 자동 설정해도 된다.

강성 설정 기능(231)은, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 서보 조정부(6)로부터 강성 지표를 입력하고, 강성 테이블을 참조하여 위치 속도 제어부(23)로의 파라미터 세트를 출력한다.

강성 설정 기능(231)은, 발진 자동 억제 처리(231a)와 강성 테이블 처리(231b)를 구비하고 있다. 발진 자동 억제 처리(231a)는, 통상은 서보 조정부(6)로부터의 강성 지표를 그대로, 강성 테이블 처리(231b)에 출력한다. 강성 테이블 처리(231b)는, 서보 조정부(6)로부터의 강성 지표 반영 개시 신호가 온인 경우에, 강성 테이블을 참조하여, 위치 속도 제어부(23)에 대한 파라미터 세트를 출력한다. 여기서의 강성 테이블은, 강성 지표는 0 내지 31까지의 32단계의 값을 취하고, 강성 지표의 값이 클수록, 위치 속도 제어부(23)의 외란 억압 특성이 높아진다. 도 11b에 그러한 강성 테이블의 일예를 나타낸다. 강성 테이블 처리(231b)는, 이러한, 위치 루프 게인·속도 루프 게인·속도 적분 시정수·토크 필터 시정수의 파라미터 세트를 출력한다.

또한, 후술하는 발진 검지 기능(26)으로부터 입력되는 발진 검지 신호가 온되었을 때에는, 발진 자동 억제 처리(231a)는, 서보 조정부(6)로부터의 강성 지표 대신에, 발진이 정지할 때까지, 안정성이 높은 강성 지표를 자동적으로 선택한다. 위치 속도 제어부(23)의 외란 억압 특성의 분모는, 그대로 피드백 제어의 안정성에 직결하기 때문에, 이 예에서는 강성 지표를 보다 낮은 값으로 설정하면, 전체 게인이 내려가, 안정성을 늘릴 수 있다. 또한, 발진 검지시는 강성 지표의 저하에 맞추어, 지령 응답 지표를 낮추는 것도 좋다.

강성 지표가 내려가면, 동시에 위치 속도 제어부(23)의 파라미터 세트가 변경되므로, 일정 시간 후에는 발진은 수그러들어, 발진 검지 신호는 오프로 된다. 그런데, 그대로 강성 지표를 원래대로 되돌리면 다시 발진할 가능성이 있다. 이 때문에, 발진 자동 억제 처리(231a)는, 서보 조정부(6)에 현재의 강성 지표를 출력하고, 서보 조정부(6)측에서 발진 검지 후의 복귀를 위해서, 강성 지표를 내리도록 하고 있다.

또한, 강성 지표로는, 외란 토크부터 모터 속도까지의 주파수 응답 전체에 관한 지표나, 속도 변동율·지터 등의 정상 특성에 관한 지표 등이 있다. 이들 지표와 같이, 일반적으로 외란 억압 특성에 관계된 강성 지표를 입력하고, 위치 속도 제어부(23)의 입출력 관계가 강성 지표에 가능한한 일치하도록, 위치 속도 제어부(23)의 파라미터 세트를 자동 설정해도 된다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 도 11a의 구성과 같이, 강성 지표로부터 일정하게 내부 파라미터가 정해지는 강성 테이블을 이용하는 구성예를 들어 설명했다. 그러나, 강성 지표로부터 위치 속도 제어부(23)의 파라미터 세트로의 전개에는, 어느 하나의 내부 파라미터와 강성 지표의 관계만이 정의되어 있고, 그 외는 내부 파라미터간의 비율로부터 계산되는 것을 생각할 수 있다. 또한, 강성 지표뿐만 아니라 부하 특성 보상부(24)의 설정이나, 공진 억제부(25)의 설정도 입력으로 하여, 복수의 파라미터를 포함하는 계산식으로부터 내부 파라미터를 결정하는 것 등, 다양한 자동 설정 방법을 생각할 수 있다.

부하 특성 측정 기능(241)은, 도 12a에 나타내는 바와 같이, 크게는, 부하 특성 측정 처리 그 자체인 최소 제곱 추정 처리(241a)와, 측정 결과에 따라서 부하 특성 보상부(24)를 자동 설정하는 그 이외의 처리로 나뉘어진다.

최소 제곱 추정 처리(241a)는, 공진 억제부(25)로부터의 필터 후의 토크 지령과, 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보로부터, 전처리를 행하여 평활화된 토크 지령, 모터 위치 정보의 차분에서 모터 속도, 또한 그 차분을 바탕으로 모터 가속도를 산출한다. 최소 제곱 추정 처리(241a)는, 이들 실동작의 정보와 부하 모델의 출력의 차가 최소가 되도록, 최소 제곱 추정 처리를 행하여, 관성 추정치, 편하중 추정치, 동마찰 추정치, 점성 마찰 계수 추정치를 출력한다.

최소 제곱 추정 처리(241a)는, 정성적으로는 도 12b와 같이, 모터 가속도와 토크 지령, 혹은 모터 속도와 토크 지령의 산포도에서, 각 점으로부터의 거리의 2승의 총 합이 최소가 되는 근사 직선을 긋고, 그 기울기와 절편으로부터 추정치를 끌어낸다. 예를 들면, 관성비는, 도 12의 윗쪽 도면에 도시하는 바와 같이, 모터 가속도와 토크 지령의 근사 직선의 기울기로 된다. 마찬가지로 점성 마찰 계수 추정치는, 도 12의 아래쪽 도면에 도시하는 바와 같이, 모터 속도와 토크 지령의 근사 직선의 기울기에서 얻어진다. 편하중 추정치와 동마찰 추정치는, 모터 속도와 토크 지령의 근사 직선을, 모터 속도가 양인 경우와 음인 경우에서 각각 계산하고, 각각의 절편 a, b에서, 편하중 추정치는 절편 a, b의 평균치, 동마찰 추정치는 절편 a, b의 차의 1/2에서 산출할 수 있다.

최소 제곱 추정 처리(241a)의 출력인 추정치의 부하 특성 보상부(24)에의 반영은, 추정치마다 개별 추정치 반영 허가 신호가 서보 조정부(6)로부터 주어진다. 예를 들면 관성 추정치만을 갱신하고 싶은 경우는, 관성 추정치 반영 처리(241b)로의 반영 허가 신호만을 온으로 하고, 다른 것을 오프로 한다. 마찰 추정치를 갱신하고 싶은 경우는, 반대로 관성 추정 이외의 3개의 추정치에 대응한, 편하중 추정치 반영 처리(241c), 동마찰 추정치 반영 처리(241d), 점성 마찰 계수 추정치 반영 처리(241e)에의 반영 허가 신호를 온으로 한다.

추정치 반영 허가 신호가 온인 경우는, 통상 추정치가 그대로 부하 특성 보상부(24)에 출력되는데, 일정한 비율이나 오프셋치로 보정하는 경우도 있다. 추정치 반영 허가 신호가 오프인 경우는, 현재의 부하 특성 보상부(24)의 설정을 유지하거나, 혹은 0클리어나, 출하 설정치, 기정치로 프리셋하는 등을 생각할 수 있다. 이 부하 특성 측정 처리와 추정치의 반영을 실시간으로 행함으로써, 어떠한 부하(5)가 접속되어 있는지 모르는 초기 조정시나, 경년 변화에 의한 완만한 변화가 발생하는 경우에도, 부하(5)에 따른 보정이 항상 갱신된다. 이는 어떤 장치에 부착해도, 항상 지령 응답 지표나 강성 지표에서 지정한 동일한 응답성이 얻어지는, 적응 로버스트성을 향상시키는 효과가 있다.

적응 필터 기능(251)은, 도 13에 도시하는 바와 같이, 서보 조정부(6)로부터의 적응 처리 개시 신호가 입력되어, 공진 진동을 억제하도록, 공진 억제부(25)의 각 필터를 설정한다.

적응 필터 기능(251)은, 적응 필터 처리(251a), 2차 필터 설정 처리(251b), 및 제1 내지 제4까지의 노치 필터 설정 처리(251c, 251d, 251e, 251f)를 구비하고 있다.

적응 필터 처리(251a)는, 서보 조정부(6)로부터의 적응 처리 개시 신호가 온으로 된 경우에, 인코더(4)에서 모터 위치 정보를 입력한다. 이에 속도 변환을 위한 차분 처리나, 변동 성분을 추출하기 위한 밴드 패스 필터 처리 등의 전처리를 실시하여, 가변 필터와 계수 갱신 알고리즘에 출력한다. 가변 필터는, 공진 억제부(25)의 노치 필터와 동일한 특성을 가지고 있고, 그 출력은 특정 주파수 대역을 감쇠시키게 된다. 이와 규범 입력의 차가 0이 되도록, 서보 조정부(6)에서 지정하는 적응 필터 모드에 따른 계수 갱신 알고리즘으로, 가변 필터의 주파수 특성을 자동 조정한다. 또한, 제3 노치 필터 설정 처리(251e), 및 제4 노치 필터 설정 처리(251f)는, 이 가변 필터의 주파수 특성을, 각각 제3 노치 필터, 및 제4 노치 필터의 주파수·폭·깊이에 적용시킨다. 또한, 서보 조정부(6)에서 지정하는 적응 필터 모드는, 제3 노치 필터 설정 처리(251e)나 제4 노치 필터 설정 처리(251f)의 타이밍이나 변환 방법도 지정할 수 있다.

이 실시예에서는 2개의 노치 필터의 자동 조정을 행하고 있는데, 제1 노치 필터 설정 처리(251c)나 제2 노치 필터 설정 처리(251d)를 제어하여, 4개 전체에 대하여 자동 조정을 행해도 된다. 또한, 가변 필터의 주파수 특성을 변경하여, 2차 필터 설정 처리(251b)를 제어하면, 2차 필터의 특성도 자동 조정할 수 있는 것은 말할 것도 없다. 실시예에서는 도시하지 않는 수동 설정 파라미터로, 자동 조정하지 않는 3개의 필터 특성을 변경할 수 있다.

또한, 적응 필터 처리(251a)는, 가변 필터의 주파수·폭·깊이와 같은 적응 결과를 서보 조정부(6)에 출력한다. 이에 따라, 현재의 강성 지표로 검지한, 모터(3)와 부하(5)의 공진 특성을 알 수 있다.

발진 검지 기능(26)은, 도 14에 도시하는 바와 같이, 서보 조정부(6)로부터의 발진 검지 개시 신호가 온으로 된 경우에, 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보를 발진 검지 처리(26a)에 입력하여, 발진을 검지하는 처리를 개시한다.

발진 검지 기능(26)은, 적응 필터와 마찬가지로 모터 변동분을 추출하여 진동 레벨을 계산, 서보 조정부(6)에서 지정하는 발진 검지 레벨과의 비교에 의거하여, 모터(3) 및 부하(5)의 발진 상태를 검출한다. 발진을 검지한 경우, 전술의 강성 설정 기능(231)에 발진 검지 신호를 온으로 하여 전달하고, 발진이 수그러드는 방향의 강성 지표를 선택시킨다. 또한, 발진 검지는, 진동에 관한 지표이면, 어떠한 정보를 이용해도 된다. 예를 들면, 토크 지령, 위치 지령, 외란 토크 추정치, 부하 위치 정보, 마이크로폰 등에 의한 음 정보, 가속도 센서에 의한 모터(3) 혹은 부하(5)의 가속도 정보, 로드 셀 등에 의한 토크·압력 정보 등에서 발진을 검지해도 된다.

마지막으로, 평가 지표 측정 기능(27)은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 인코더(4)로부터 모터 위치 정보, 지령 선택부(21)로부터 선택 후 위치 지령, 공진 억제부(25)로부터 필터 후 토크 지령을 입력한다. 그리고, 평가 지표 측정 기능(27)은, 서보 조정부(6)로부터의 위치 결정 완료 범위나 최대 토크 제한, 진동 검지 레벨 등의 측정 역치를 입력하고, 측정 개시 신호나 측정 회수, 최대 정지 시간 등의 제어 신호에 따라, 서보 조정부(6)에 각종 평가 지표를 출력한다.

평가 지표 그 자체 및 그 계산 방법은 다방면에 걸치지만, 예를 들면 위치 결정 정정 시간과 같은 평가 지표가 되는 항목예의 일람을 도 15에 들고 있다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 평가 지표로는, 위치 결정 정정 시간, 지령 시간 등이 있다. 또한, 이들 평가 지표의 계산 방법에 대하여, 도 15도 참조하면서 이하에 설명한다.

위치 결정 정정 시간의 계산 방법으로는, 지령 선택부(21)로부터의 선택 후 위치 지령이 정지한 후, 선택 후 위치 지령과 인코더(4)로부터 모터 위치 정보와의 편차(위치 편차)가, 서보 조정부(6)로부터의 위치 결정 완료 범위 이내가 될 때까지의 시간으로 측정할 수 있다.

지령 시간은, 지령 선택부(21)로부터의 선택 후의 위치 지령이 변화하고 있는 시간, 택트는, 선택 후 위치 지령이 최초로 변화하여, 정지한 후, 다음에 변화할 때까지의 기간으로 정의할 수 있다. 또한, 택트에 대해서는 선택 후 위치 지령이 정지한 후, 서보 조정부(6)로부터의 최대 정지 시간 경과까지로 제한해도 된다.

오버 슛량은, 택트간에서의 상기 위치 편차의 최대·최소 중, 선택 후의 위치 지령의 방향과 역방향의 것으로 정의할 수 있다.

진동 레벨은, 몇가지의 계산 방법이 있지만, 상기 적응 필터 기능(251)의 적응 필터 기능이나 발진 검지 기능(26)과 같이, 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보를 베이스로 진동 성분을 추출하는 방법이나, 공진 억제부(25)로부터의 필터 후의 토크 지령으로부터 특정 주파수 대역의 진동 성분을 추출하는 방법을 생각할 수 있다. 서보 조정부(6)로부터의 진동 검지 레벨과의 비교에서, 단계 3에 있어서의 진동 검출이 가능하다.

위치 결정 완료 출력 신호(INP)는 상기 위치 편차가 위치 결정 완료 범위 내에 들어가면 온하고, 범위 외에서는 오프하는 신호로서 일반적이지만, 택트간의 INP 신호 변화 회수를 위치 결정 정정의 지표로 할 수 있다. INP 변화 회수는, 위치 지령 정지 후에 한정하는 것도 좋다.

지령 속도나 모터 속도는, 지령 선택부(21)로부터의 선택 후 위치 지령이나 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보의 차분으로부터 계산할 수 있다. 토크 지령은, 공진 억제부(25)로부터의 필터 후 토크 지령, 위치 편차는, 상기의 선택 후 위치 지령과 인코더(4)로부터의 모터 위치 정보의 편차로 된다. 이들 택트간의 최대·최소치를 평가 지표로 하면, 택트간 동작의 상당 부분을 파악할 수 있다. 토크 지령에 대해서는, 택트간의 2승 적산 평방근에서 실효치가 구해지고, 이는 모터나 모터 구동 장치의 용량 선정 등에서 매우 유용한 평가 지표이다. 토크에 관한 지표에 대해서는, 서보 조정부(6)로부터의 최대 토크 제한과의 비교에서, 단계 2에 있어서의 최고 가속도 패턴 결정에 도움이 될 수 있다.

어느것이나 실시간으로 취득할 수 있는 방대한 모터 제어 정보를, 일정한 알고리즘으로, 보다 의미가 있는, 적은 수의 평가 지표로 데이터 압축하는 것이 평가 지표 측정 기능(27)의 중요한 측면이다.

이상 설명한 도 2에 기재된 모터를 구동 제어하는 기본 기능, 및 자동 조정 기능에 대하여, 본 실시의 형태의 서보 조정 단계의 플로우차트를 도 1에 도시한다. 이 실시예에서는, 이하의 서보 조정 단계를, 도 2의 서보 조정부(6) 내에 실장하는 것을 전제로 하고 있다.

본 실시의 형태의 서보 조정 단계는 다음의 5개의 단계 중 어느 하나를 포함하는 구성이다.

단계 1은, 초기 설정이며, 단계 2 내지 단계 5의 전에 실행한다. 단계 1은, 제어 대상에 관한 정보를 입력하고, 단계 2이후의 조정 단계에 대한 초기 조건이나 기능의 유효·무효 선택을 행한다.

단계 2는, 부하 특성 측정을 행한다. 단계 2는, 단계 3 내지 단계 5의 전에 실행하고, 각종 기능을 설정한 다음, 부하 특성 측정의 최소 제곱 추정이 적절히 작용하는 동작 패턴으로 시운전 기능을 동작시켜, 최적의 추정 결과를 얻는다. 또한, 단계 3이후의 조정 단계에 대하여, 시운전 기능의 동작 패턴을 부여한다.

단계 3은, 강성 설정 기능을 조정하는 단계에서, 단계 4와 단계 5의 전에 실행한다. 단계 3은, 적응 필터 기능을 활용하면서, 강성 지표를 올려서, 강성 지표의 상한인 최고 강성을 찾는다. 또한, 단계 4 이후에서의 강성 지표 변경에 대응하는 공진 억제부 설정을 제공한다.

단계 4는, 지령 응답을 측정하는 단계가 된다. 단계 4는, 단계 5의 전에 실행하고, 단계 3의 최고 강성을 바탕으로, 강성 지표와 지령 응답 지표를 조합한 서치 패턴을 생성하고, 평가 지표 측정 기능으로 평가 지표를 측정, 기억한다.

단계 5는, 마지막에 실행하고, 단계 4의 평가 지표로부터, 유저가 요구하는 특성을 대표하는 몇개의 추천 조건에 의해, 강성 지표와 지령 응답 지표의 조합을 추출하여, 제시한다. 또한, 선택 후, 미(微)조정과 시운전을 반복한 후, 최종 조정 결과로서 모터 구동 장치에 보존하는 단계를 가진다.

특히, 본 실시의 형태에서는, 단계 2 내지 단계 4를 통하여, 우선, 최초의 단계 2에서 부하 특성 측정 기능을 동작시켜, 그 측정 결과에 의거하여 부하 특성 보상부를 설정하고 있다. 이와 같이, 최초로 부하 특성을 보상하고 있기 때문에, 사용 조건에 따라서 크게 바뀌는 부하의 영향을 억제한 상태에서, 단계 2이후의 측정에 있어서 필요한 시운전 동작 패턴을 자동적으로 결정하고 있고, 이에 따라서, 정확한 각 특성의 측정 결과를 얻을 수 있다.

또한, 다음의 단계 3에 있어서, 강성 지표의 최대치를 결정하는데 필요한 초기 설정을 행함과 더불어, 단계 2와 제휴한 시운전 동작을 행한다. 이에 따라, 강성 지표 최대치의 결정과, 강성 지표에 대응한 공진 억제부의 설정을 기억할 수 있다. 그리고, 다음의 단계 4에 있어서, 단계 3에서 지정한 최고 강성으로부터, 복수의 강성 지표와 복수의 지령 응답 지표를 조합한 서치 패턴을 결정하고, 서치 패턴의 모든 조합에 대하여 평가 지표를 측정하여 기억하는 구성이다. 본 실시의 형태는, 이러한 단계 2 내지 단계 4의 순으로 서보 조정을 행하므로, 각 단계를 제휴한 흐름으로서 조정할 수 있고, 이에 따라, 서보 조정에 상세한 지식을 갖지 않는 작업자라도, 각 단계를 순서대로 실행하는 것만으로, 적절한 조정 결과를 얻을 수 있다.

또한, 단계 2 내지 단계 4를 통하여, 시운전 동작이 유효한 기간에서는, 발진 검지 기능(26)을 유효로 하고, 예측하지 못한 사태에 의한 발진 검지에 대하여 강성 지표를 내리고, 서보 조정의 계속을 가능하게 하고 있다. 또한, 마찬가지로 평가 지표 측정 기능(27)은, 모든 동작에 대한 평가 지표를 측정, 기록하는 기능을 가진다.

서보 조정 단계가 정상적으로 동작하는 경우는, 동일한 서보 조정 단계에 의한 조정 결과를, 동일한 평가 지표로 나타낼 수 있다. 이 때문에, 속인성이 강한 서보 조정을 배제하여, 서보 조정의 지식이 없는 작업자라도 정밀도가 높은 조정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 동일한 포맷에 의한 리포트 출력이 가능해지므로, 조정 결과의 보고나 보수시의 미조정이 매우 간단해진다. 또한, 평가 지표의 측정 기록은, 서보 조정 단계에서 이상이 발생한 경우의 해석에도 이용할 수 있다. 또한, 정기적으로 평가 지표 기록을 행하여, 지표의 변화로부터 경년 변화나 수명 예측 등의 해석에 이용하는 것도 유효하다고 생각된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 모터 구동 장치는, 지령 선택부(21)와, 지령 응답 설정부(22)와, 위치 속도 제어부(23)와, 부하 특성 보상부(24)와, 공진 억제부(25)의 5개의 모터 제어의 기본 기능 중 어느 하나를 구비하고 있다. 또한, 본 모터 구동 장치는, 시운전 기능(211)과, 지령 응답 설정 기능(221)과, 강성 설정 기능(231)과, 부하 특성 측정 기능(241)과, 적응 필터 기능(251)과, 발진 검지 기능(26)과, 평가 지표 측정 기능(27)의 7개의 자동 조정 기능 중 어느 하나를 구비하고 있다. 그리고, 본 실시의 형태의 서보 조정 방법은, 초기 설정을 행하는 단계 1과, 부하 특성 측정과 지령 패턴 결정을 행하는 단계 2와, 강성 지표 최대치를 결정하고, 강성 지표에 대응한 공진 억제부의 설정을 기억하는 단계 3과, 강성 지표 및 지령 응답 지표를 조합하고, 지정 동작시의 평가 지표를 기억하는 단계 4와, 평가 지표로부터 탐색 조건에 따라 최종 조정 결과를 얻는 단계 5의 5개의 단계 중 어느 하나를 구비하고 있다.

본 실시의 형태 1에서는 이와 같이 구성하고 있으므로, 서보 조정의 각 단계에서, 서보 조정에 상세한 지식을 갖지 않는 작업자라도, 5개의 단계를 순서대로 실행하는 것만으로, 적절한 조정 결과를 얻을 수 있다.

(실시의 형태 2)

도 16은, 실시의 형태 2에 있어서의 서보 조정 단계 1의 조작 화면을 나타내는 도면이다.

도 16에 도시하는 바와 같이, 단계 1의 조작 화면은, 좌측 반의 조정 지침 설정 블록과, 우측 반의 측정 조건 설정 블록으로 나누어져 있다. 조정 지침 선택으로는, 탐색 방법, 제어 목적, 부하 변동의 유무, 대상의 장치가 응답성을 중시하는지 안정성을 중시하는지, 대상의 장치가 어떠한 기구를 가지는지, 등에 관한 정보를 콤보 박스로 선택할 수 있도록 하고 있다. 또한, 측정 조건으로는, 위치 결정 완료폭, 발진 검지 레벨, 최대 토크 제한을 에디트 박스로 수치 입력 가능하게 하고 있다.

일련의 초기 설정을 완료하면, 우측 하부의 「다음으로」버튼을 눌러, 단계 2로 진행할 수 있다. 현재의 단계는 상부에 표시되어 있고, 서보 조정 단계의 진척을 확인할 수 있다.

도 17은 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정 단계 1의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

단계 1－1은, 단계 1－3의 전에 실행하고, 상기 조작 화면의 조정 지침 설정 블록을 이용하여, 각종 조정 지침을 선택한다. 콤보 박스의 항목의 예는 후술의 결정표에 든다. 또한 복수의 조정 지침으로부터, 내부에서 다른 조정 지침을 생성해도 된다.

단계 1－2는, 단계 1－3의 전에 실행하고, 상기 조작 화면의 측정 조건 설정 블록을 이용하여, 각종 측정 역치를 설정한다. 화면 상의 측정 조건과 측정 역치의 사이에는, 일정한 단위 변환이나 부호 반전 등의 스케일링이나, 기정치의 가산 등의 오프셋 처리를 행해도 된다. 또한 단계 1－1과 단계 1－2는, 조작 화면에 맞추어 무순서로 설정을 행해도 된다.

단계 1－3은, 상기 조작 화면에서의 설정에 의거하여, 이후의 단계에서 필요한 초기 조건을 결정한다. 여기서 설정되는 초기 조건으로는, 다음과 같은 항목을 들 수 있다. 즉, 단계 2 내지 4에서 사용되는 시운전 기능의 시행 회수, 단계 2에서 사용되는 지령 응답 설정 기능의 초기 지령 응답이나 강성 설정 기능의 초기 강성, 단계 2에서 사용되는 부하 특성 측정 기능의 최소 제곱 추정 기능의 유효·무효, 단계 4에서도 사용되는 부하 특성 측정 결과의 부하 특성 보상부로의 반영의 유무가 있다. 또한, 단계 3에서 사용되는, 적응 필터 기능의 유효·무효나, 동작 모드의 설정, 단계 2 내지 5에서 사용되는 발진 검지 기능의 유효·무효나 발진 검지 레벨, 단계 2, 4, 5에서 사용되는 평가 지표 측정 기능의 위치 결정 완료 범위와 최대 토크 제한 등이 설정된다. 이들은 다음 단계인 단계 2로의 천이를 나타내는, 「다음으로」버튼을 누르는 타이밍에서, 후술의 초기 조건 결정표에 의거하여 설정된다.

도 18은 실시의 형태 2에 있어서의 단계 1－3의 초기 조건 결정표를 나타낸다.

탐색 방법에는 고속 서치와 풀 서치의 2개의 항목이 있고, 고속 서치를 선택하면, 시운전 기능(211)의 시행 회수가 풀 서치의 경우보다 적어져, 보다 고속의 탐색이 가능해진다.

제어 목적에는, PTP 제어와 CP 제어의 2개의 항목이 있다. PTP 제어의 경우는, 일반적으로 위치 결정 정정 시간이 목표가 되므로, 평가 지표 측정 기능(27)의 위치 결정 완료 범위에, 측정 역치를 그대로 설정한다. CP 제어의 경우는, 위치 결정 정정 시간의 지표는 필요없기 때문에, 위치 결정 완료 범위는 고정치로 해도 된다.

부하 변동은, 무~완만함과 급준의 2개의 항목이 있다. 부하 변동이 급준한 경우에는, 부하 특성 측정 기능(241)과 적응 필터 기능(251)을 무효화한다. 이들 기능은, 부하 변동이나 공진 특성이 변화하지 않거나, 그 변화가 완만한 것을 전제로 하고 있다. 이 때문에, 이 항목을 설정함으로써, 측정 결과나 적응 결과가 안정되지 않는 현상을 회피할 수 있다.

응답성·안정성의 항목에는, 응답성 중시·밸런스형·안정성 중시의 3개가 있다. 이들은, 적응 필터 기능(251)의 유효·무효와, 평가 지표 측정 기능(27)의 최대 토크 제한을 결정한다. 적응 필터 기능(251)에 의해 공진 억제부(25)가 적절히 설정되면, 강성 지표의 최대치인 최고 강성을 높게 할 수 있어, 외란 억압 특성은 향상된다. 그러나, 그만큼, 로버스트성때문에 안정성은 저하하므로, 이들은 트레이드 오프의 관계에 있다. 또한, 응답성 중시의 경우, 일반적으로 모터의 특성 최대한의 동작 패턴으로 동작시키는 경우가 많다. 이 때문에, 게인 조정 단계에 있어서의 동작 패턴도 고가 감속으로 한 쪽이, 실동작시의 결과와 매칭이 좋아진다. 또한, 적응 필터의 유효·무효는, 부하 변동과 응답성·안정성의 양쪽의 조정 지침으로 지정되는데, 이들이 모순되는 경우는, 예를 들면 무효측을 우선하도록 룰을 결정해 둔다.

기구(강성)의 항목에는, 고강성(커플링 직결 등), 중강성(볼 나사 등), 저강성(벨트 구동 등)의 3단계가 있다. 이들은, 지령 응답 설정 기능(221)의 초기 지령 응답 지표나 강성 설정 기능(231)의 초기 강성 지표를 결정한다. 기구로부터 상정되는 강성이 높을수록, 높은 지령 응답 지표나 강성 지표를 초기 설정함으로써, 측정 시간을 단축할 수 있다. 또한, 기구로부터 상정되는 강성이 낮을수록, 낮은 지령 응답 지표나 강성 지표를 초기 설정함으로써, 단계 2에 있어서의 시운전 동작에서의 발진 검지를 회피할 수 있다. 마찬가지로, 최고 강성 제한을 기구로 변경함으로써, 단계 3의 강성 측정에서의 발진 검지를 저감할 수 있다. 또한, 기구(강성)에 따라, 적응 필터 기능(251)의 동작 모드 설정을 변경함으로써, 사전 정보에 의한 적응 필터 기능(251)의 동작 안정화를 도모한다. 즉, 예를 들면, 고강성에서는 노치폭이 좁고 또한 노치 깊이가 깊은 고강성 모드이고, 저강성에서는 노치폭이 넓고 또한 노치 깊이가 얕은 저강성 모드, 중강성에서는 양자의 중간 특성을 가지는 중강성 모드로 하는 등으로, 적응 필터 기능(251)의 동작 안정화를 도모한다. 또한, 기구(강성)에 따라, 발진 검지 기능(26)의 발진 검지 레벨을 결정한다. 측정 조건에서의 설정에 대하여, 기구(강성)에 따른 승수를 곱하거나, 혹은 테이블에서 가지는 측정 역치를 설정함으로써, 발진 검지 정밀도를 향상시킬 수 있다. 단계 3에서 사용하는 진동 검지 레벨은, 통상 발진 검지 전에 강성 탐색을 종료시키는 것이며, 발진 검지 레벨보다 낮은 값이 되도록 설정한다. 이 예에서는 1미만의 정수를 발진 검지 레벨에 곱하여 산출하고 있다.

또한, 단계 1－1, 단계 1－2, 및 단계 1－3은, 특별히 순서가 지정된 것 이외는 순서를 바꾸어도 된다. 예를 들면, 단계 1－1과 단계 1－2는 어느 쪽을 먼저 실시해도 된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 서보 조정 방법의 단계 1은, 시운전 기능의 시행 회수, 지령 응답 설정 기능의 초기 지령 응답 지표, 강성 설정 기능의 초기 강성 지표와 최고 강성 제한, 부하 특성 측정 기능의 최소 제곱 추정 유효·무효와 부하 특성 보상부 반영의 유효·무효, 적응 필터 기능의 유효·무효와 동작 모드 설정, 발진 검지 기능의 유효·무효와 발진 검지 레벨, 평가 지표 측정 기능의 위치 결정 완료 범위와 최대 토크 제한과 진동 검지 레벨 중 어느 하나의 초기 조건을 설정하는 구성이다.

또한, 본 실시 형태의 단계 1은, 탐색 방법, 제어 목적, 부하 변동, 응답성·안정성의 지표, 제어 대상이 되는 부하의 기구·강성 등의 정성적인 조정 지침과, 위치 결정 완료 범위, 발진 검지 레벨, 최대 토크 제한 등의 정량적인 측정 역치를 입력하고, 이들 조합으로부터 상기 초기 조건을 출력하는 구성이다.

이상, 본 실시의 형태에 의하면, 서보 조정의 단계 1에서, 서보 조정에 사용하는 각 자동 조정 기능의 초기 설정이나 유효·무효를, 유저에게 알기 쉬운 조건 설정으로 행할 수 있다.

(실시의 형태 3)

도 19는, 실시의 형태 3에 있어서의 서보 조정의 단계 2의 조작 화면을 나타내는 도면이다.

도 19에 있어서, 좌측 반은, 시운전 기능에 의한 동작의 범위를 설정하기 위한 동작 범위 설정 블록이다. ServoON/ServoOFF 버튼으로 모터 통전의 제어를 행하고, ＋／－의 마크가 있는 정방향/역방향 동작 버튼으로 모터를 정역 방향으로 이동시켜, 단계 2이후의 서보 조정 단계에서 동작 가능한 범위를 설정한다. 또한, 현재 위치를 지령 단위로 나타내는 모니터부 등을 가지고 있다.

또한, 우측 반은, 부하의 특성을 측정하기 위한 부하 특성 측정 블록이다. 이동 방향/이동량을 설정하는 콤보 박스와, 부하 특성의 측정을 개시/정지하는 START/STOP 버튼을 가지고 있다. 또한, 부하 특성의 측정 결과는, 관성비·편하중·동마찰·점성 마찰 계수와 같은 형태로, 도면의 우측 아래와 같이 일람 표시하면, 실시간으로 부하 특성 측정 결과를 알 수 있어 유용하다.

부하 특성 측정이 완료하여 측정 결과에 만족하면, 우측 아래의 「다음으로」버튼을 눌러, 단계 3으로 진행할 수 있다. 만약, 이 시점에서 결과에 만족할 수 없으면, 다시 개시 버튼을 눌러 재측정하거나, 좌측 아래의 「되돌아간다」버튼을 눌러, 측정 결과를 파기하여 단계 1로 되돌아갈수도 있다.

도 20은, 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정의 단계 2의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

단계 2－1은, 단계 2－4의 시운전 동작 전에 실행하고, 단계 1에서 설정한 초기 지령 응답 지표를 지령 응답 설정 기능(221)에, 초기 강성 지표를 강성 설정 기능(231)에 설정함으로써, 강성 지표와 지령 응답 지표를 초기화한다. 이 단계에 의해, 측정 시간의 단축이나 시운전 동작시의 발진을 회피하는 효과가 얻어진다.

단계 2－2는, 단계 2－4의 시운전 동작 전에 실행하고, 적응 필터 기능(251)을 무효화하기 위해, 적응 처리 개시 신호를 오프로 하고, 또한 공진 억제부의 노치 필터가 모두 무효(입력 신호를 통과)가 되는 설정으로 초기화한다. 이 단계에 의해, 노치 필터 없음으로 구동 가능한 낮은 강성 지표로, 부하 특성 측정을 행하는 것을 보증할 수 있다. 이 때문에, 부하 특성 측정 결과가, 모터(3)와 부하(5)의 공진 특성이나, 적응 필터 기능(251)의 적응 결과에 영향을 받기 어렵게 하는 효과가 얻어진다.

단계 2－3은, 단계 2－4의 시운전 동작 전에 실행하고, 단계 1에서 설정한 발진 검지 레벨을 발진 검지 기능(26)으로 설정함과 더불어, 발진 검지 개시 신호를 온으로 하여 발진 검지 처리를 유효하게 한다. 예를 들면, 단계 1에서 기구(강성)의 설정을 잘못하여, 실제의 부하(5)로 상정되는 것보다도 높은 초기 지령 응답 지표나 초기 강성 지표로 시운전 동작이 시작되었다고 하자. 이러한 사태가 일어났다고 해도, 강성 설정 기능(231)과 제휴한 발진 자동 억제 처리에 의해, 강성 설정이 자동적으로 내려가, 서보 조정 단계를 계속할 수 있다. 또한, 강성 설정이 내려간 경우는, 서보 조정부(6)측에서 초기 강성 설정을 자동적으로 낮추어, 발진 정지 후의 복귀를 자연스럽게 행하는 것도 효과적이다.

단계 2－4는, 단계 2－7의 시운전 동작 전에 실행하고, 조작 화면의 동작 범위 설정 블록의 ServoON/ServoOFF 버튼으로 시운전 기능(211)에의 제어 신호를 통해서 모터 통전을 개시하고, 정방향/역방향 동작 버튼으로 모터를 실제로 움직임으로써, 서보 조정으로 동작 가능한 범위를 설정한다. 동작 범위의 설정 후, 모터를 동작 개시 위치로 이동시키면, 동작 범위 내에서 동작할 수 있는 이동 방향과 이동량을 선택한다. 이 동작 가능 범위 설정은, 단계 4에서 지령 재선택을 행할 때도 유효해지는 점에서, 가능한한 넓게 설정하는 편이 좋다. 또한, 동작 범위가 충분히 넓으면, 동일한 이동량과 동일한 이동 방향에서 동작 개시 위치를 바꾸면서, 시운전 동작을 반복하여 기동하는 것도 좋다.

단계 2－5는, 단계 2－7의 시운전 동작전에 실행하고, START 버튼이 눌려진 타이밍에서, 부하 특성 측정 기능(241)을 유효하게 하기 위해서 부하 특성 측정 개시 신호를 온으로 한다. 단계 1에서, 조정 방침의 부하 변동이 급준을 선택한 경우 등, 부하 특성 측정을 무효로 하는 이유가 있는 경우는, 부하 특성 측정 개시 신호는 오프인 채여도 된다. 그 경우, 단계 2는 최고 가속도 패턴을 설정하기 위해서만 실시하게 된다.

단계 2－6은, 단계 2－7의 시운전 동작 전에 실행하고, 부하 특성 측정 기능(241)이 최저한 동작할 수 있는 제약 조건(속도·가속도·동작시간 등) 중, 최소 가속도를 만족하는 시운전 동작 패턴으로, 시운전 기능(211)을 초기화한다. 단계 2－6 및 단계 2－7에서, 동작 가속도와 이동량으로부터, 시운전 기능(211)의 동작 패턴을 설정하는 예는 도 21a 및 도 21b에서 상술한다. 최소 가속도로부터 개시함으로써, 처음부터 올바른 부하 특성 측정 결과를 얻을 수 있고, 또한 측정 시간을 최소한으로 할 수 있다.

단계 2－7에서는, 현재의 동작 패턴(이동량·최고 속도·가감 속도 시간)에서, 단계 1에서 설정한 시행 회수만큼, 시운전 기능(211)에 시운전 동작 개시 신호를 송출하여, 시행 회수의 시운전 동작을 행한다. 단계 2－5에서 부하 특성 측정 기능(241)이 유효로 되어 있으면, 이 동작에서 부하 특성 측정 결과가 얻어진다. 가속도 설정마다 부하 특성 측정 결과가 얻어지므로, 이들을 모두 기억해 두는 것도 좋다.

단계 2－8에서는, 단계 2－7의 시운전 동작이 종료할 때 마다, 평가 지표 측정 기능(27)에 의한 평가 지표 측정을 행한다. 단계 2－10에서의 최대 토크 판정을 위해서, 토크 지령 최대·최소치나 토크 지령 실효치 등, 토크 지령에 관한 평가 지표를 적어도 하나는 측정할 필요가 있다.

단계 2－9에서는, 단계 2－7의 시운전 동작 중에, 단계 2－3에서 기동한 발진 검지 기능(26)이 발진 검지하고 있지 않은지를 확인한다. 발진 검지한 경우에는 강성 설정 기능(231)에 발진 검지 신호가 송출되므로, 단계 2－9－1의 강성 지표를 낮추는 동작이 자동적으로 행해져 발진 상태는 회피된다. 다만 이 경우에는, 단계 2－7에서의 부하 특성 측정 결과나, 단계 2－8의 토크 지령에 관한 평가 지표가, 발진 상태에서 이상(異常)값으로 되어 있을 가능성이 있다. 이 때문에, 단계 2－6으로 이행하여, 보다 낮고 안정된 초기 강성 지표로, 부하 특성 측정의 최소 가속도로부터 다시 재측정하게 된다.

단계 2－10은, 단계 2－8의 결과, 측정한 토크 지령에 관한 평가 지표가, 단계 1에서 지정한 최대 토크 제한을 초과하지 않는지를 판정한다. 기본적으로 부하 특성 측정 기능(241)은, 동작 가속도가 높을수록 정밀도가 좋은 결과가 얻어진다. 이 때문에, 이 단계 2－10에서 최대 토크 제한 이하인 경우에는, 단계 2－10－1에서 시운전 동작의 가속도를 올려 시운전 기능(211)의 동작 패턴을 다시 설정하고, 단계 2－7에서 시행 회수의 시운전 동작을 다시 행한다. 이에 따라, 복수의 가속도 설정으로, 정밀도가 좋은 부하 특성 측정 결과가 얻어지게 된다.

단계 2－11은, 단계 2－10에서 토크 지령에 관한 지표가 최대 토크 제한을 초과한 경우에, 현재의 이동량, 최고 속도, 가감속 시간을, 단계 3이후에 사용하는 시운전 기능(211)의 최고 가속도 패턴으로서 기억한다. 이에 따라, 부하(5)의 부하 특성에 따라, 최대 토크 제한 이내에서 구동할 수 있는 동작 패턴을 얻을 수 있다.

단계 2－12는, 단계 2－10에서 토크 지령에 관한 지표가 최대 토크 제한을 초과한 경우에, 단계 1에서 지정한 부하 특성 측정 결과의 부하 특성 보상부에의 반영의 유무에 따라, 추정치 반영 허가 신호를 조작하여, 부하 특성 측정 결과의 일부 또는 전체를, 부하 특성 보상부(24)에 설정한다. 관성 추정치는 제어계의 안정성에 크게 영향을 주기 때문에, 이 단계 2에서 마지막에 측정한 결과로 설정하는 편이 좋다. 편하중 추정치, 동마찰 추정치, 점성 마찰 추정치는, 지령 패턴이나 지령 응답 측정 조건에도 영향을 받으므로, 단계 4에서 재설정한다. 따라서 여기서의 설정은 필수는 아니다.

마지막으로, 단계 2－13은, 단계 2－12를 끝낸 후, 단계 2－5에서 부하 특성 측정 기능(241)이 유효로 되어 있으면, 부하 특성 측정 개시 신호를 오프하여 무효화해 둔다. 단계 3에 의한 지령 응답 지표나 강성 지표가 높은 조건에서는, 공진 특성 등에 의한 진동이 발생하는 경우가 있다. 또한, 단계 4에 있어서의 지령 재선택에서는, 부하 특성 측정에 적합하지 않은 동작 패턴이 선택될 가능성이 있어, 어느것이나 모두 부하 특성 측정 결과가 안정되지 않고, 정밀도도 악화되는 경향이 있다. 이 때문에, 단계 2－13에서 부하 특성 측정 기능(241)을 무효화해 두는 것은 중요하다.

또한, 단계 2에 있어서의 각 단계는, 특별히 순서가 지정된 것 이외는, 순서를 바꿔 넣어도 된다. 예를 들면 단계 2－1 내지 단계 2－3까지는, 시운전 동작을 개시하기 전이면, 어떤 것을 먼저 실시해도 된다. 또한, 단계 2－11과 단계 2－12의 순서는 바꿔넣어도 문제없다.

도 21a 및 도 21b는, 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정의 단계 2에서의 동작 패턴도이다.

여기에서는, 부하 특성 측정 기능(241)의 측정에 필요한 최소 가속도를 1000［r/min/s］로 하고, 도 21a와 같이 이동량은 2회전으로 이동 방향은 정방향→역방향의 왕복 동작 패턴과, 도 21b와 같이 이동량은 4회전으로 정방향→정방향의 한방향 동작 패턴의 2개의 예를 들고 있다.

속도 삼각파 패턴으로의 구동의 경우, 파라미터의 설정 자유도는 2개밖에 없다. 이 때문에, 현재의 가속도와 단계 2－4에서 지정한 이동량으로부터, 가감속 시간=√(이동량/가속도), 최고 속도＝가속도×가감속 시간으로 산출할 수 있고, 시운전 기능(211)의 동작 패턴은 일정하게 정해진다.

도 21a의 왕복 동작 패턴의 경우, 최소 가속도 1000［r/min/s］와 이동량 2［회전］로부터, 가감속 시간＝0.346［s］, 최고속도=346［r/min］가 정해진다. 정방향→역방향의 순서이므로, 최고 속도도 정역의 순서로 변화시킴으로써 왕복 동작이 된다. 단계 2－10－1에서의 가속도 UP를 2배로 하면, 2사이클째는 가속도＝2000［r/min/s］에서, 가감속 시간 0.245［s］, 최고 속도 490［r/min］이 된다. 3사이클째는, 가속도＝4000［r/min/s］에서, 가감속 시간 0.173［s］, 최고 속도 693［r/min］가 된다. 가속도가 높아짐에 따라, 최고 속도는 높아지는 대신에, 가감속 시간이 짧아진다. 최고 속도가 모터(3)나 부하(5)로 허용할 수 있는 최고 측정을 초과하는 경우는, 측정을 종료하는 것도 좋다. 또한, 부하 특성 측정 기능(241)에서의 측정에 필요한 동작 시간을 확보할 수 없게 되는 경우도, 동일하게 측정을 종료하는 편이 좋다.

도 21b의 일방향 동작 패턴의 경우, 이동량이 4［회전］이 되기 때문에, 동일한 가속도 설정에서도 가감속 시간이나 최고 속도는 상이하다. 또한, 지령 방향이 정방향→정방향과 한방향이므로, 최고 속도는 항상 정방향이 된다. 이와 같이, 한방향으로 계속 움직이는 동작 패턴을 선택하는 경우, 한방향으로 무한으로 계속 보낼 수 있는 기구인 것이 많기 때문에, 동작 범위 설정을 무시할 수 있도록 하는 것도 좋다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 서보 조정 방법의 단계 2는, 단계 1에서 지정한 부하 특성 측정 기능의 유효·무효 설정에 따라 부하 특성 측정 기능을 동작시켜, 설정한 동작 범위 내에서, 시운전 기능으로, 모터를 단계 1에서 지정한 시행 회수 동작시킨다. 그리고, 본 단계 2는, 동작 가속도를 바꾸면서 측정한 부하 특성 측정 결과로부터, 부하 특성 보상부를 설정하고, 마지막에 부하 특성 측정 기능을 무효화하는 구성이다.

또한, 본 단계 2는, 시운전 기능을 유효화하기 전에, 단계 1에서 지정한 초기 강성 지표를 강성 설정 기능으로, 초기 지령 응답 지표를 지령 응답 설정 기능으로 설정하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 2는, 시운전 기능을 유효화하기 전에, 적응 필터 기능과 공진 억제부의 노치 필터를 무조건 무효로 하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 2는, 시운전 기능을 유효화하기 전에, 단계 1에서 지정한 발진 검지 레벨로 발진 검지 기능을 유효로 하고, 시운전 동작 중에 발진 검지한 경우는, 이를 강성 설정 기능에 통지한다. 그리고, 본 단계 2는, 강성 지표를 낮추어 발진을 억제한 다음, 한번 더 처음부터 부하 특성 측정을 다시 고치는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 2는, 부하 특성 측정 기능을 적용 가능한 최소 가속도로부터 시운전 동작을 개시하고, 가속도를 올리면서 평가 지표를 측정한다. 그리고, 본 단계 2는, 토크 지령에 관한 평가 지표가 단계 1에서 지정한 최대 토크 제한에 도달한 시점의 부하 특성 측정 결과를, 단계 3 이후의 부하 특성 보상부로 설정하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 2는, 부하 특성 측정 기능을 적용 가능한 최소 가속도부터 시운전 동작을 개시하고, 가속도를 올리면서 평가 지표를 측정한다. 그리고, 본 단계 2는, 토크 지령에 관한 평가 지표가, 단계 1에서 지정한 최대 토크 제한에 도달한 시점의 최고 가속도 패턴을, 단계 3의 시운전 기능의 동작 패턴으로 하는 구성을 포함한다.

이와 같이, 본 실시의 형태 3에서, 서보 조정의 단계 2에서, 단계 1과 제휴하여 부하 특성 측정에 필요한 초기 설정을 행하고, 이후의 단계에서 필요한 시운전 기능의 최고 가속도 패턴을 자동적으로 결정하여, 정확한 부하 특성 측정 결과를 얻을 수 있다.

(실시의 형태 4)

도 22는, 실시의 형태 4에 있어서의 서보 조정 단계 3의 조작 화면을 나타내는 도면이다.

도 22에 도시하는 바와 같이, 이 화면에는 강성 측정 블록밖에 없고, 화면으로부터 조작 가능한 것은, 최고 강성을 탐색하는 동작의 개시·일시 정지(START) 버튼과, 비상 정지(STOP) 버튼, 단계 3에 있어서의 강성 지표마다의 시행 회수뿐이다. 그 외는, 서보 조정부(6)가 강성 설정 기능(231)에서 얻는 현재의 강성 지표 표시나 그 막대 그래프 표현, 적응 필터 기능(251)의 적응 결과, 시운전 기능(211)이 되돌리는 현재의 내부 지령 위치를 동작 범위에 대하여 표시한 것이며, 모터 동작에 영향을 주는 것은 아니다.

강성 측정이 완료하여 측정 결과에 만족하면, 우측 아래의 「다음으로」버튼을 눌러, 단계 4로 진행할 수 있다. 만약, 이 시점에서 결과에 만족할 수 없으면, 다시 개시 버튼을 눌러 측정을 행하거나, 좌측 아래의 「되돌아간다」버튼을 눌러, 측정 결과를 파기하여 단계 2로 되돌아갈 수 있다.

도 23은, 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정의 단계 3의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

단계 3－1은, 단계 3－2에서 최고 강성의 탐색을 개시하기 전에, 단계 1의 지정으로 적응 필터 기능(251)을 유효로 하는 경우에는, 서보 조정부(6)에서, 적응 필터 모드를 설정하고, 적응 처리 개시 신호를 온으로 한다. 모터(3)와 부하(5)의 공진 특성이 안정된 장치의 경우에는, 이 적응 필터 기능(251)을 유효로 함으로써, 최고 강성을 올릴 수 있어, 보다 좋은 조정 결과를 얻을 수 있는 가능성이 증가한다. 또한, 공진 특성이 안정되지 않는 경우에는, 적응 필터 기능(251)을 무효인 채 사용함으로써, 공진 특성의 변동에 의한 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.

단계 3－2는, 현재의 강성 지표로, 단계 2에서 결정한 최고 가속도 패턴에 의한 시운전 동작을, 단계 1에서 지정한 시행 회수 행한다. 이 때, 단계 3－1에서 적응 필터 기능(251)이 유효하게 되어 있으면, 적응 필터 처리가 작용하고, 적응 필터 모드에 따라서, 동작 중에 공진 억제부(25)의 노치 필터 설정이 변경되는 경우가 있다. 그 경우, 단계 3－3의 진동에 관한 평가 지표가 변화할 가능성이 있으므로, 단계 3－2의 시운전 동작을 처음부터 다시 행하는 것도 좋다.

단계 3－3은, 단계 3－2의 시운전 동작이 종료할 때마다, 평가 지표 측정 기능(27)으로 진동에 관한 평가 지표를 측정한다. 여기서는, 단계 3－5의 판정을 위해, 진동에 관한 평가 지표를 적어도 하나는 측정할 필요가 있다. 도 15의 평가 지표 측정 기능(27)으로 설명한 진동 레벨은, 이 목적으로 사용할 수 있다. 또한, 측정 조건에 따라서는, INP 변화 회수를 진동에 관한 평가 지표로 할 수도 있다.

단계 3－4에서는, 단계 3－2의 시운전 동작 중에, 단계 2 이후 기동하고 있는 발진 검지 기능(26)이 발진 검지하고 있지 않는지를 확인한다. 발진 검지한 경우에는, 강성 설정 기능(231)에 발진 검지 신호가 송출되므로, 강성 지표를 낮추는 동작은 자동적으로 행해져, 발진 상태는 회피된다. 이 경우, 즉시 단계 3－4－1로 이행하여, 발진 검지시의 강성 지표로부터, 일정한 마진을 취한 낮은 강성 지표를 최고 강성으로서 탐색을 종료하고, 단계 3－8로 이행한다.

단계 3－5는, 단계 3－3의 결과, 측정한 진동에 관한 평가 지표가, 단계 1에서 지정한 진동 검출 레벨을 초과하고 있지 않은지를 판정한다. 발진 검지 기능(26)이 작용하는 것은, 통상 꽤 큰 진동이 발생한 경우이므로, 이보다 낮은 진동 레벨로 강성 탐색을 중지하는 편이, 안심하고 서보 조정을 계속할 수 있다. 이 때문에, 단계 3－5에서 진동에 관한 평가 지표가 진동 검출 레벨을 초과한 경우에는, 즉시 단계 3－5－1로 이행하여, 현재의 강성 지표 직전의 값을 최고 강성으로 하여 탐색을 종료하고, 단계 3－8로 이행한다.

단계 3－6은, 단계 3－2의 시운전 동작이, 단계 3－3의 발진 검지나 단계 3－4의 진동 검출도 없이 종료한 경우에, 단계 1에서 지정한 최고 강성 제한으로, 현재의 강성 지표가 도달해 있는지를 판정한다. 이 최고 강성 제한치는, 실시의 형태 2에서는 조정 방침의 기구(강성)에만 의존하고 있지만, 사용하고 있는 모터(3)의 용량이나, 모터 구동 장치(2)의 용량, 지금까지의 단계 2의 부하 특성 측정 기능(241)의 측정 결과나, 적응 필터 기능(251)의 적응 결과에 의거하는 것이어도 된다.

단계 3－6에서 최고 강성 제한에 도달하지 않은 경우는, 단계 3－6－1에서 현재의 강성 지표에 대응시켜, 공진 억제부(25)의 현재의 설정을 도시하지 않는 기억 영역에 보존한다. 단계 3－1에서 적응 필터 기능(251)을 기동하고 있으면, 공진 억제부(25)의 설정은 강성마다 상이한 경우가 있다. 이 기록은 후술의 단계 4에서 활용된다.

단계 3－6－2는, 단계 3－6－1의 후에 실행하고, 강성 설정 기능(231)에 1단계 상의 강성 지표를 설정하고, 다시 단계 3－2에서 시운전 동작을 실행한다. 강성 지표를 순차적으로 올림으로써, 단계 3－2부터 단계 3－6까지의 루프는, 유한 회수로 단계 3－4 내지 단계 3－6 중 어느 하나의 판정에서 종료된다.

단계 3－7은, 단계 3－6에서 최고 강성 제한에 도달한 경우에 실행되고, 현재의 강성 지표, 즉 최고 강성 제한을 최고 강성으로 설정하여 탐색을 종료, 단계 3－8로 이행한다.

마지막으로, 단계 3－8은, 단계 3 종료 시에 실행하고, 단계 3－1에서 적응 필터 기능(251)을 유효로 한 경우에, 서보 조정부(6)에서 적응 처리 개시 신호를 오프로 함으로써, 적응 필터 기능(251)을 무효화한다. 이 때의 공진 억제부(25)의 설정은, 통상 마지막 적응 결과로 된다. 그러나, 단계 3－4에서 발진 검지한 경우나, 단계 3－5에서 진동 검출한 경우, 또한 단계 4의 실행에 대비해 강성 지표를 낮추는 경우 등, 강성 지표가 최고 강성과는 상이한 경우는, 단계 3－6－1에서 기억한 강성 지표에 대응하는 공진 억제부 설정으로, 공진 억제부(25)를 설정해 둘 필요가 있다.

또한, 단계 3에 있어서의 각 단계는, 특별히 순서가 지정된 것 이외는, 순서를 바꿔넣어도 된다. 예를 들면 단계 3－4와 단계 3－5는 교체가 가능하다.

도 24a, 도 24b 및 도 24c는 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정의 단계 3에서의 동작 패턴도이다.

여기서는, 단계 3－6에서 최고 강성 제한에 도달한 경우를 도 24a의 case1, 단계 3－4에서 발진 검지한 경우를 도 24b의 case2, 단계 3－5에서 진동 검출 레벨을 초과한 경우를 도 24c의 case3으로서, 동작 패턴도에 나타내고 있다.

도 24a의 case1의 경우는, 단계 2에 있어서의 강성 지표(11)로부터, 단계 2에서 정해지는 최고 가속도 패턴의 시운전 동작이 단계 3－2에서 시작된다. 시행 회수 2회마다, 단계 3－4의 발진 검지, 단계 3－5의 진동 검출 레벨 초과도 검출하지 않기 때문에, 단계 3－6에서 최고 강성 제한에 도달하기까지, 단계 3－6－2에서 강성 지표가 1씩 올라간다. 이 동안, 적응 필터 기능(251)이 유효로 되어 있고, 공진 억제부(25)의 제3 노치 필터나 제4 노치 필터 설정이, 강성 지표가 오를 때마다 변화한다. 이 공진 억제부(25)의 설정은, 단계 3－6－1에서 현재의 강성 지표와 세트로 기억된다. 최고 강성 제한(15)에서 시행 회수의 시운전 동작이 완료했을 때, 단계 3－6의 판정이 YES가 되고, 단계 3－7에서 최고 강성을 15에 설정하여, 단계 3이 종료한다.

도 24b의 case2의 경우는, case1의 공진 억제부(25) 설정의 변화는 기재하고 있지 않지만, 동일하게 동작하고 있는 것으로 한다. 이 경우는, 단계 3－6에서 최고 강성 제한에 도달하기 전에, 강성 지표(14)에서 2번째의 동작을 개시한 시점에서, 단계 3－4에서 발진 검지 기능(26)이 발진 검지하여 발진 검지 신호가 온되어 있다. 이를 받은 강성 설정 기능(231)과의 제휴에 의해, 강성 지표는 8로 저하하여 발진을 정지시킨 것을 나타내고 있다. 이 경우는, 발진 정지 후에 단계 3－4－1로 이행하고, 최고 강성을 발진 검지시의 강성 지표 14로부터 2단계 마진을 취한 강성 12로 설정하여, 단계 3이 종료한다. 이 때, 동시에 강성 12에 대응한 공진 억제부(25)로의 설정으로서, 제3 노치 필터에 주파수 1200Hz, 폭 2, 깊이 0의 설정을 행하는 것도 좋다.

도 24c의 case3의 경우도 마찬가지로, 공진 억제부(25) 설정의 변화를 기록하고 있다. 이 경우는, 평가 지표 측정 기능(27)으로 진동에 관한 평가 지표를 측정하고 있고, 단계 3－6에서 최고 강성 제한에 도달하기 전의 강성 지표 14의 시운전 동작이 완료한 시점에서, 단계 3－5의 진동에 관한 지표가 진동 검출 레벨을 초과했기 때문에, 단계 3－5－1에서 최고 강성을 직전의 강성 지표 13에 설정하여, 단계 3을 종료하고 있다. case2와 마찬가지로, 강성 지표 13에 대응한 공진 억제부(25) 설정도 동시에 행하면 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 서보 조정 방법의 단계 3은, 단계 2의 최고 가속도 패턴으로, 단계 1에서 지정한 시행 회수의 시운전 동작을 행한다. 그리고, 본 단계 3은, 단계 1에서 지정한 최고 강성 제한에 도달할 때까지 강성 지표를 올리고, 강성 지표가 단계 1에서 지정한 최고 강성 제한에 도달했을 때는, 이를 기준으로 최고 강성을 결정하는 구성이다.

또한, 본 단계 3은, 시운전 동작을 개시하기 전에, 단계 1에서 지정한 적응 필터 기능의 유효·무효 설정을 행하고, 최고 강성 결정 후에 적응 필터 기능을 무효화하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 3은, 강성 지표를 올리기 직전의 공진 억제부의 설정치를, 현재의 강성 설정과 대응시켜 기억하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 3은, 시운전 동작 중에 발진 검지한 경우에, 발진 검지시의 강성 지표를 기준으로 최고 강성을 결정하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 3은, 시운전 동작 중에 진동에 관한 평가 지표가, 단계 1에서 지정한 진동 검지 레벨을 초과한 경우에, 직전의 강성 지표를 기준으로 최고 강성을 결정하는 구성을 포함한다.

이와 같이, 본 실시의 형태 4에서, 서보 조정의 단계 3에서, 단계 1과 제휴하여 최고 강성 결정에 필요한 초기 설정을 행하고, 단계 2에서 제휴한 시운전 동작을 행하여, 최고 강성의 결정과, 강성 지표에 대응한 공진 억제부의 설정을 기억할 수 있다.

(실시의 형태 5)

도 25는 실시의 형태 5에 있어서의 서보 조정 단계 4의 조작 화면을 나타내는 도면이다.

도 25에 있어서, 좌측 반은, 지령 선택 블록으로, 단계 3까지와 동일한 시운전 기능(211)에 의한 내부 위치 지령에서의 동작과, 외부 위치 지령에 따른 동작을 선택하는 라디오 버튼을 구비하고 있다.

여기서, 외부 위치 지령을 선택한 경우는, 시운전 기능(211)을 무효화하고, 지령 선택부(21)로의 지령 선택 신호를 외부 위치 지령측으로 전환한다. 또한 내부 위치 지령을 선택한 경우는, 현재의 시운전 기능을 계속한다. 디폴트로, 단계 2에서 결정한 최고 가속도 패턴의 설정이, 화면의 이동량, 최고 속도, 가감속 시간으로 표시되는데, 단계 4에서는 유저가 장치에 원하는 동작 패턴에 맞추어, 시운전 설정을 변경하는 것이 가능하다.

또한, 단계 2에서 설정한 동작 범위 내에서의 기동 위치를 지정하기 위해서, 정역 방향의 이동 버튼으로 모터를 움직일 수도 있다.

우측 반은, 지령 응답 측정 블록이며, 선택한 위치 지령으로 지령 응답 측정을 제어한다. 이동 방향과 단계 4의 서치 패턴마다의 시행 회수를 지정 후, 측정·일시 정지 버튼(START)을 눌러, 지령 응답 측정을 개시한다. 시운전 동작이 끝날때마다, 평가 지표 측정 기능(27)으로 측정한 평가 지표인, 위치 결정 정정 시간, 오버 슛량, 진동 레벨, INP 변화 회수가 화면 상에 실시간으로 표시된다.

지령 응답 측정이 완료하여 측정 결과에 만족하면, 우측 아래의 「다음으로」버튼을 눌러, 단계 5로 진행할 수 있다. 만약 이 시점에서 결과에 만족할 수 없으면, 다시 개시 버튼을 눌러 측정을 행하거나, 좌측 아래의 「되돌아간다」버튼을 눌러, 측정 결과를 파기하고 단계 3으로 되돌아갈 수 있다.

도 26은, 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정의 단계 4의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

단계 4－1에서는, 단계 4－4에서 지령 응답 측정을 개시하기 전에, 단계 3에서 지정한 최고 강성을 바탕으로, 복수의 강성 지표와 지령 응답 지표를 조합한 서치 패턴을 결정한다. 이 서치 패턴에 대해서는 도 27a, 도 27b 및 도 27c에서 상세히 기술한다.

단계 4－2에서는, 단계 4－4에서 지령 응답 측정을 개시하기 전에, 단계 1에서 설정한 부하 특성 측정 결과의 부하 특성 보상부(24)에의 반영의 유무에 따라, 단계 2에서 부하 특성 측정 기능(241)으로 측정한 부하 특성 추정치를, 부하 특성 보상부(24)에 적용한다. 특히, 마찰 보상의 설정에 대해서는, 단계 2의 최고 가속도 패턴으로 추정한 결과를 적용해도 되고, 측정 결과의 평균이나 최대·최소치로부터 계산, 혹은 단계 4에서 선택한 동작 패턴에 따라서 결정해도 된다.

단계 4－3에서는, 단계 4－4에서 지령 응답 측정을 개시하기 전에, 조작 화면의 지령 선택 블록을 조작하여 지령 재선택을 행한다.

단계 4－4에서, 조작 화면의 지령 응답 측정 블록의 측정·일시 정지 버튼(START)을 눌러, 지령 응답 측정을 개시한다.

단계 4－5에서는, 단계 4－7에서 실제로 동작을 행하기 전에, 단계 4－1에서 결정한 서치 패턴에 따라서 강성 지표와 지령 응답 지표의 조합을 변경한다. 그리고, 지령 응답 설정 기능(221)에서 상기 지령 응답 지표에 따라 지령 응답 설정부(22)를 설정하고, 강성 설정 기능(231)으로 상기 강성 지표에 따라서 위치 속도 제어부(23)를 설정한다.

단계 4－6에서는, 단계 4－7에서 실제로 동작을 행하기 전에, 단계 4－5에서 설정한 강성 지표에 대응하는, 단계 3에서 기억한 공진 억제부(25)의 반영을 행한다. 또한, 단계 4－5의 강성 지표 설정과, 본 단계의 공진 억제부(25) 설정은, 가능한한 동시에 변경하는 것이 바람직하다. 본 플로우차트 상에는 별도의 단계로 나뉘어져 있지만, 모터 구동 장치(2)측에서 도시하지 않는 동기 기능으로, 실제의 제어에의 반영 타이밍을 갖추어도 된다.

단계 4－7에서는, 단계 4－3에서 선택한 지령에 따라, 모터를 시행 회수만큼 동작시킨다.

단계 4－8에서는, 단계 4－7의 모터 동작으로부터, 평가 지표 측정 기능(27)에 의해, 각 동작에서의 평가 지표를 측정한다. 여기서의 평가 지표는, 위치 결정 정밀도에 관한 정정 시간, 오버 슛량, INP 변화 회수, 진동 레벨 등이다. 기억 용량에 제한이 없으면, 가능한한 많은 평가 지표를 수집하는 것이 좋다. 이 측정 결과는, 서치 패턴과 대응되어, 도시하지 않는 기억 영역에 기억된다.

단계 4－9에서는, 모든 서치 패턴에 의한 전 탐색이 완료했는지를 판정한다. 아직 전 탐색이 완료해 있지 않으면, 단계 4－5로 되돌아가, 다시 강성 지표·지령 응답 지표의 조합을 변경한다. 전 탐색이 완료했다면 단계 4를 종료한다.

또한, 단계 4에 있어서의 각 단계는, 특별히 순서가 지정된 것 이외는, 순서를 바꿔넣어도 된다. 예를 들면 단계 4－1 내지 단계 4－3은, 단계 4－4의 지령 응답 측정 개시전이면 어떠한 순서여도 된다.

도 27a는, 본 실시의 형태에 있어서의 단계 4－1의 서치 패턴표를 나타내는 도면이다.

단계 3에서 최고 강성이 결정된 경우에, 단계 4－1에서는 서치 패턴표를 참조하여 6패턴의 지령 응답 지표 No.1 내지 No.6을 선택한다. 또한, 강성 지표에 대해서는, 최고 강성을 포함하여, 최고 강성으로부터 5단계 아래의 강성 지표까지의 6가지를 선택한다. 이들을 조합한 36가지를 서치 패턴으로 하여, 단계 4－5에서 순서대로 변경하면서 지령 응답 측정을 행한다. 당연히, 이 서치 패턴의 조합수는, 측정 정밀도와 측정 시간의 균형에 의해, 필요에 따라서 증감해도 된다.

이 조합은, 도 27b 및 도 27c와 같이, 강성 지표를 세로축, 지령 응답 지표를 가로축으로 한 경우, 기반눈금으로 배열되듯이 배치된다. 강성 지표와 지령 응답 지표의 조합 방법은 이 예에 한정되지 않고, 강성마다 서치 패턴표를 참조하여, 대응하는 지령 응답 지표 No.1 내지 No.6을 선택할 수도 있다. 이 경우, 기반눈금은 평행사변형으로 비뚤어진 형태가 된다.

도 28a, 도 28b 및 도 28c는, 본 실시의 형태에 있어서의 지령 응답 측정시의 동작도이다.

단계 4－1에서 도 27a와 같이 서치 패턴을 결정한 경우, 우선 단계 4－5에서, 강성 지표를 가장 낮은 값(최고 강성 15의 5단 아래)인 10으로 설정하고, 지령 응답 지표 No.1의 22를 선택한다. 이 때, 단계 4－6에서 동시에 강성 지표 10에 대응한 공진 억제부(25) 설정을 반영한다(이 예에서는 제3 노치· 제4 노치 모두 무효).

이 상태에서, 단계 4－7에 있어서 시행 회수(여기에서는 2회)분의 모터 동작을 행한다. 1동작마다, 단계 4－8에서 평가 지표 측정 기능(27)이 평가 지표를 출력하므로, 최초의 데이터는 강성 지표＝10/지령 응답 지표＝22의 서치 패턴과 조합하여 기억한다. 다음에, 지령 응답 지표 No.2의 9를 선택하여, 모터 동작을 행하여, 평가 지표 측정 결과를 기억한다. 이하, 지령 응답 지표 No.6까지 동일해진다. 다음에, 강성 지표를 11로 설정하고, 지령 응답 지표는 No.1의 22에 리셋한다. 다시, 공진 억제부(25) 설정의 반영을 행하여, 지령 응답 측정을 진행시킨다. 최고 강성 15와 지령 응답 지표 No.6의 4의 조합에 대한 평가 지표 측정 결과가 얻어지면, 단계 4의 전 탐색이 완료하게 된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 서보 조정 방법의 단계 4는, 단계 3에서 지정한 최고 강성으로부터, 복수의 강성 지표와 복수의 지령 응답 지표를 조합한 서치 패턴을 결정한다. 또한, 본 단계 4는, 지령 응답 설정 기능과 강성 설정 기능을 이용하여, 지령 응답 지표와 강성 지표를 순서대로 바꾸면서, 단계 2의 최고 가속도 패턴으로 단계 1 설정에 의한 시행 회수의 시운전 기능으로 모터를 동작시킨다. 그리고, 본 단계 4는, 서치 패턴의 모든 조합에 대하여 평가 지표를 측정하여 기억하는 구성이다.

또한, 본 단계 4는, 강성 지표를 변경할 때, 단계 3에서 기억한 강성 지표마다의 공진 억제부 설정을 공진 억제부에 반영시키는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 4는, 단계 2의 최고 가속도 패턴으로 단계 1 설정에 의한 시행 회수의 시운전 기능으로 모터를 동작시키는 대신에, 지령 재선택 단계를 가지는 구성을 포함한다. 여기서, 이 지령 재선택 단계는, 시운전 기능의 동작 패턴을 변경하거나, 혹은 외부 위치 지령에 의한 동작을 선택하는 구성이다.

또한, 본 단계 4는, 평가 지표로서 적어도 정정 시간, 오버 슛량, 진동 레벨, 위치 결정 완료 출력 신호 변화 회수를 측정하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 4는, 단계 1에서 마찰 보상 있음을 선택했을 때에, 부하 특성 보상 기능의 마찰 보상을 유효로 하는 구성을 포함한다.

이와 같이, 본 실시의 형태 5에서, 서보 조정의 단계 4에서, 단계 1이나 단계 2와 제휴하여 지령 응답 측정에 필요한 초기 설정을 행하고, 단계 3의 결과에서 서치 패턴을 결정, 선택한 지령 동작에서의 평가 지표 측정 결과를 얻을 수 있다.

(실시의 형태 6)

도 29는 실시의 형태 6에 있어서의 서보 조정의 단계 5의 조작 화면을 나타내는 도면이다.

도 29에 있어서, 좌측 반은, 추천 설정 선택 블록으로, 추천 조건을 콤보박스로 선택할 수 있다. 이는 「정정 시간 우선」 「오버 슛 없음」등 특정의 평가 지표를 최적으로 하는 것이나, 「오버 슛 지정」 「정정 시간 지정」과 같이 목표치를 지정하여 가장 가까운 지표를 선택하는 것, 「고강성 설정」과 같이 강성 지표에 일정한 제한을 추가한 조건 등이 있다.

추천 조건을 선택하면, 단계 4에서 측정한 평가 지표 측정 결과로부터, 추천 조건에 대응한 제약 조건이나 재배열 조건 하에서, 가장 우선 순위가 높은 강성 지표와 지령 응답 지표의 조합이 선택되고, 동시에 단계 4에서의 평가 지표 측정 결과도 표시된다.

미조정 버튼을 누르면, 도 32에서 상술하는 별도 화면이 열리고, 추천 결과로부터 다시 미조정을 행하는 것이 가능해진다.

우측 반은, 테스트 운전 블록으로, 테스트 개시(START) 버튼을 눌러, 단계 4에서 선택한 지령에 따라, 모터가 시행 회수만큼 동작한다. 외부 위치 지령에 의한 동작의 경우는, 평가 지표 측정 기능(27)만이 기동하고, 시행 회수분만큼 측정을 행한다. 측정 결과는 실시간으로 우측 아래의 테스트 결과에 표시되고, 좌측 아래의 단계 4에서의 측정 결과와의 비교나, 미조정에 의한 평가 지표의 변화를 확인할 수 있다.

최종 설정이 완료하여 테스트 결과에 만족하면, 우측 아래의 「다음으로」버튼을 눌러, 서보 조정 단계를 종료할 수 있다. 이 때, 최종 조정 결과나, 지금까지의 모든 단계에 있어서의 측정 결과를, 모터 구동 장치(2) 혹은 서보 조정부(6)에 보존하는 것도 좋다. 만약 이 시점에서 결과에 만족할 수 없으면, 다시 추천 조건을 선택하여 다른 최종 결과를 얻거나, 좌측 아래의 「되돌아간다」버튼을 눌러, 추천 결과를 파기하고 단계 4로 되돌아갈 수 있다.

도 30은, 본 실시의 형태에 있어서의 서보 조정의 단계 5의 순서를 나타내는 플로우차트이다.

단계 5－1에서는, 우선, 조작 화면의 추천 설정 선택 블록에서 추천 조건을 선택한다. 추천 조건의 상세에 대해서는 도 31에서 상세히 기술한다. 추천 조건은 상기와 같이 콤보박스로부터 선택하는 것도 좋지만, 평가 지표를 그래프 표시하여 도면적으로 선택하는 것도 좋다. 또한, 서치 패턴의 지령 응답 지표와 강성 지표의 조합을 직접 지정해도 된다. 요컨대 서치 패턴 중에서 1개 이상의 후보를 선출하는 방법이면, 어떠한 방법도 허용할 수 있다.

단계 5－2에서는, 단계 4의 평가 지표 측정 결과에서, 단계 5－1에서 선택한 추천 조건에 따라, 가장 우선 순위가 높은 서치 패턴의 지령 응답 지표와 강성 지표를, 최종 조정 결과로서 선출한다. 추천 조건이 재배열 조건을 포함하면, 우선 순위의 2번째 이후의 후보에 대하여 표시하는 것도 좋다.

단계 5－3에서는, 단계 5－2에서 선출한 최종 조정 결과에 대하여, 모터 제어의 기본 기능의 파라미터 미조정을 행한다. 조작 화면의 미조정 버튼을 눌러, 도 32에 상술하는 미조정 화면이 기동한다.

단계 5－4에서는, 조작 화면의 테스트 운전 블록에서, 테스트 개시(START) 버튼을 눌러, 단계 4에서 선택한 지령에서의 모터 동작을 시행 회수 행한다.

단계 5－5에서는, 단계 5－4의 모터 동작 1회마다, 평가 지표 측정 기능(27)으로 재측정한 평가 지표를 표시한다. 단계 4와 마찬가지로, 정정 시간, 오버 슛량, 진동 레벨, INP 깨짐 회수를 표시하면 변화를 알기 쉽게되어 좋다.

단계 5－6에서, 이상의 최종 조정 결과에서 제어 목표가 달성되었는지를 판정하고, 목표가 달성되어 있지 않으면 단계 5－1의 추천 조건의 선택으로 되돌아가, 최종 조정 결과의 선정과 테스트 동작을 반복한다.

단계 5－7은, 단계 5－6에서 제어 목표를 달성할 수 있는 경우에, 모터 구동 장치(2)의 모든 자동 조정 기능을 무효화하여, 단계 5를 종료한다. 특히, 상주형의 기능인 부하 특성 측정 기능(241), 적응 필터 기능(251), 발진 검지 기능(26)을 무효화해 두는 것은, 서보 조정 후의 이상 동작을 회피하기 위해서 매우 중요하다. 기동형의 기능인 시운전 기능(211)은, 무효화한 후 외부 위치 지령을 접수하는 상태로 설정해 둔다. 지령 응답 설정 기능(221)이나 강성 설정 기능(231)은, 지령 응답 지표나 강성 지표가, 실제의 지령 응답 설정부(22)나 위치 속도 제어부(23)에 반영되지 않도록 반영 개시 신호를 오프로 해 둔다.

또한 단계 5에 있어서의 각 단계는, 특별히 순서가 지정된 것 이외는, 순서를 바꿔넣어도 된다. 예를 들면 단계 5－1 내지 단계 5－3은, 단계 5－4에서 모터 구동하기 전이면 어떠한 순서로 몇회 반복해도 된다.

도 31은, 본 실시의 형태에 있어서의 단계 5－1의 추천 조건표를 나타내는 도면이다.

추천 조건은, 가장 좌측렬에 기재되어 있는 「정정 시간 우선」 「오버 슛 지정」 「정정 시간 지정」 「고강성 설정」이 있다. 각 추천 조건에 대하여, 이 예에서는 2개의 제약 조건 또는 재배열 조건이 정의되어 있다.

예를 들면, 추천 조건의 「정정 시간 우선」은, 서치 패턴마다의 시행 회수분의 복수의 평가 지표 중에서, 지표 1열에 기재된 시행 회수분의 「INP 균열 회수」로부터, 처리 1에 기록된 「최대」의 값을 산출, 조건 1에 기재된 「최소」의 값을 가지는, 서치 패턴의 지령 응답 지표와 강성 지표의 조합을 선출한다. 이와 같이, 제약치나 제약 조건의 열에 기재가 없는 조건을, 여기서는 재배열 조건이라고 부르고, 값의 대소로 우선 순위 매김을 행한다. 지표 1의 우선 순위 매김을 행한 결과, 동순서의 것이 복수 나타난 경우는, 이에 한정하여 지표 2의 판정을 행한다. 이 경우는, 지표 2열에 기재된 시행 회수분의 「정정 시간」으로부터, 처리 2에 기재된 「평균」의 값을 산출, 조건 2에 기재된 「최소」의 값을 가지는, 서치 패턴의 지령 응답 지표와 강성 지표의 조합을 선출한다. 이후, 지표 3, 지표 4, ···로 정의되는 한 선출은 계속된다. 정의가 끝난 조건에서 우선 순위가 정해지지 않는 경우에 대비하여, 예를 들면 「지령 응답 지표가 최소」 및 「강성 지표가 최소」인 조합 등으로, 반드시 일정하게 우선 순위가 정해지는 조건을 정의해 두는 것도 좋다.

또한, 추천 조건의 「오버 슛 지정」에 대해서는, 서치 패턴마다의 시행 회수분의 복수의 평가 지표 중에서, 지표 1열에 기재된 시행 회수분의 「오버 슛량」으로부터, 처리 1에 기록된 「최대」의 값을 산출한다. 그런데, 조건 1에 기재가 없기 때문에, 제약치 1과 제약 조건 1에 기록된 「목표치」 「이하」의 값을 가지는 서치 패턴을 선출한다. 제약치나 제약 조건의 열에 기재가 있는 조건은, 여기에서는 제약 조건으로 부르고, 조건을 만족하지 않는 서치 패턴의 지령 응답 지표와 강성 지표의 조합은 최종 후보로부터 제외된다.

제약치의 「목표치」는, 단계 5의 조작 화면 상에서 설정 변경 가능하게 해 두면, 커스터마이즈 가능하여 자유도가 증가한다. 또한, 디폴트로 선택되는 추천 조건에, 제약 조건을 포함하지 않도록 함으로써, 최저에서도 1개는 최종 조정 결과가 선출되는 것을 보증할 수 있다.

도 32는, 본 실시의 형태에 있어서의 단계 5－3의 미조정 화면을 나타내는 도면이다.

모터 기본 기능에 관한 파라미터가, 미조정 화면 상에 열거되어 있는데, 정정 시간의 단축이나 오버 슛량의 저감과 같은, 파라미터 변경에 의해 기대되는 효과와, 조정 방향에 대한 가이던스를 화살표로 추가하고 있다. 또한, 초기치로서, 단계 5－1에서 선택한 추천 조건에 의한 최종 조정 결과의 값을 표시하고 있다. 선단 진동의 억제와 같은 효과를 구하는 경우에는, 지령 응답 설정부(22)의 제진 제어에 관한 파라미터와 함께, 진동 주파수의 추측치를 별도 표시하는 것도 좋다.

또한, 미조정 화면은, 최초부터 표시되어 있어도 되고, 탭으로 바꾸거나, 테스트 운전과 교호로 바꿀 수 있도록 하는 것도 좋다. 파라미터 명칭이 아니라, 정정 시간 단축이나 오버 슛량 저감 등, 조정 목적에 따른 명칭으로 조정하는 것도 좋다.

이상과 같이, 본 실시의 형태의 서보 조정 방법의 단계 5는, 추천 조건을 선택하고, 단계 4의 평가 지표 측정 결과로부터, 추천 조건이 지정하는 우선 순위가 가장 높은 평가 지표를 가지는 강성 지표와 지령 응답 지표의 조합을, 최종 조정 결과로서 선출하는 구성이다.

또한, 본 단계 5는, 추천 조건이, 반드시 만족할 필요가 있는 제약 조건과, 값의 대소로 재배열이 가능한 재배열 조건으로 이루어지는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 5는, 추천 조건을 선택 후, 최종 조정 결과의 지령 응답 지표와 강성 지표를, 지령 응답 설정 기능과 강성 설정 기능을 이용해 설정한다. 그리고, 본 단계 5는, 단계 4와 동일한 방법 및 동작 패턴으로 모터를 동작시키고, 평가 지표를 재측정할 수 있는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 5는, 재측정한 평가 지표가 제어 목표를 달성할 때까지, 추천 조건의 선택부터 평가 지표의 재측정까지를 반복하여 행하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 5는, 추천 조건으로부터 최종 조정 결과를 선출 후, 기본 기능의 파라미터를 미조정하는 기능을 구비하는 구성을 포함한다.

또한, 본 단계 5는, 최종 조정 결과를 출력 후, 모든 자동 조정 기능을 무효로 하는 구성을 포함한다.

이와 같이, 본 실시의 형태 6에서, 서보 조정의 단계 5에서, 단계 4의 측정 결과로부터 추천 조건에 따라 최종 조정 결과를 얻을 수 있다. 또한 추천 조건을 변경하여, 기본 기능의 파라미터 미조정을 행하여, 다시 단계 4와 동일한 지령 동작으로 구동함으로써, 또한 최적의 조정 결과를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 모터 구동 장치의 서보 조정 방법은, 상술한 5개의 단계 중 어느 하나를 가지는 구성이다. 본 발명은, 이러한 구성에 의해, 서보 조정에 상세한 지식을 갖지 않는 작업자라도, 적절한 조정 결과를 얻을 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에서 기술한 서보 조정 방법은, 서보 조정부(6)에서의 실장으로서 설명했지만, 이는 모터 구동 장치(2)가 구비하는 도시하지 않는 통신 인터페이스를 통하여, 대응한 통신 수단을 구비한 PC나 콘솔 등, 별도 장치에 탑재되어 있어도 된다. 여기서, 통신 인터페이스로는, RS232, RS485, USB 통신, Ethernet(등록상표) 접속, Bluetooth(등록상표) 통신이나 무선 LAN 등의 무선 접속 수단 등이 있다. 또한, 서보 조정부(6)의 모든 기능을 모터 구동 장치(2)에 내장해도, 전혀 발명의 효과를 방해하는 것은 아니다.

본 발명의 모터 구동 장치의 서보 조정 방법은, 서보 조정에 상세한 지식을 갖지 않는 작업자라도, 5개의 단계를 차례로 실행하는 것만으로, 적절한 조정 결과를 얻을 수 있다. 이 때문에, 모터를 포함한 제어 대상과 이 제어 대상을 제어하는 제어기를 포함한 서보 모터 제어계를 조정하는 방법으로서 유용하다.

1 : 상위 장치 2, 92 : 모터 구동 장치 3 : 모터
4 : 인코더 5 : 부하 6 : 서보 조정부
21 : 지령 선택부 22 : 지령 응답 설정부
23 : 위치 속도 제어부 24 : 부하 특성 보상부
25 : 공진 억제부 26 : 발진 검지 기능
27 : 평가 지표 측정 기능 211 : 시운전 기능
221 : 지령 응답 설정 기능 231 : 강성 설정 기능
241 : 부하 특성 측정 기능 251 : 적응 필터 기능

Claims (25)

1. 상위 장치로부터 입력되는 외부 위치 지령과 내부 위치 지령을 입력하고, 어느 한쪽을 선택 후 위치 지령으로서 출력하는 지령 선택부와,
   상기 선택 후 위치 지령을 입력하고, 특정의 주파수 대역을 제거하는 필터 처리를 행하여, 필터 후 위치 지령을 출력하는 지령 응답 설정부와,
   상기 필터 후 위치 지령과 인코더로부터의 모터 위치 정보를 입력으로 하고, 양자의 편차가 0이 되는 토크 지령을 생성하는 위치 속도 제어부와,
   상기 토크 지령을 입력으로 하고, 모터와 부하의 관성 추정치를 곱한 후에, 상기 부하의 마찰 토크 추정치를 가산하여, 보상 후 토크 지령을 생성하는 부하 특성 보상부와,
   상기 보상 후 토크 지령으로부터 특정의 주파수 대역을 제거하는 필터 처리를 행하고, 필터 후 토크 지령을 출력하는 공진 억제부의 5개의 모터 제어의 기본 기능을 구비한 모터 구동 장치에서,
   서보 조정부에서 지정된 동작 패턴에 따라, 상기 내부 위치 지령을 자동 생성하는 시운전 기능과,
   상기 서보 조정부에서 지정되는 지령 응답 지표에 따라, 상기 지령 응답 설정부의 필터 특성을 자동 설정하는 지령 응답 설정 기능과,
   상기 서보 조정부에서 지정되는 강성 지표와, 발진 검지 기능으로부터 통지되는 발진 검지 신호에 따라, 상기 위치 속도 제어부의 파라미터를 자동 설정하는 강성 설정 기능과,
   상기 서보 조정부에서 부하 특성 측정의 유효·무효와, 부하 특성 추정 결과의 반영의 유효·무효를 개별적으로 설정할 수 있고, 상기 공진 억제부의 필터 후 토크 지령과 상기 인코더로부터의 모터 위치 정보로부터, 부하 특성을 자동 측정하고, 상기 부하 특성 보상부를 측정 결과에 따라서 자동 설정하는 부하 특성 측정 기능과,
   상기 서보 조정부에서 적응 동작의 유효·무효와 적응 필터 모드를 설정할 수 있고, 유효한 경우는 적응 필터 모드에 따라서, 상기 공진 억제부의 필터 특성을 자동 설정하는 적응 필터 기능과,
   상기 서보 조정부에서 발진 검지의 유효·무효와, 발진 검지 레벨을 설정할 수 있고, 인코더로부터의 위치 정보로부터 발진 상태를 자동 측정하여, 상기 강성 설정 기능과 연동하여 발진을 자동 억제하는 발진 검지 기능과,
   상기 서보 조정부로부터 위치 결정 완료 범위를 설정할 수 있고, 상기 필터 후 위치 지령, 상기 모터 위치 정보, 및 상기 필터 후 토크 지령 중 적어도 어느 하나로부터 각종 평가 지표를 자동 측정하는 평가 지표 측정 기능의 7개의 자동 조정 기능을 구비하고,
   초기 설정을 행하는 단계 1과,
   상기 부하 특성 측정과 지령 패턴 결정을 행하는 단계 2와,
   상기 강성 지표를 변경하면서 진동 상태의 발생을 야기하는 않는 강성 지표 최대치를 탐색하고, 상기 강성 지표에 대응한 상기 공진 억제부의 설정을 기억하는 단계 3과,
   상기 강성 지표 최대치에 기초하여 복수의 강성 지표와 복수의 지령 응답 지표를 선택하고, 상기 복수의 강성 지표 및 상기 복수의 지령 응답 지표를 조합하여, 지정 동작시의 각각의 조합에 대한 평가 지표를 측정 및 기억하는 단계 4와,
   상기 평가 지표로부터 탐색 조건에 따라서 최종 조정 결과를 얻는 단계 5의 5개의 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 1이,
   상기 시운전 기능의 시행 회수와,
   상기 지령 응답 설정 기능의 초기 지령 응답 지표와,
   상기 강성 설정 기능의 초기 강성 지표와 최고 강성 제한과,
   상기 부하 특성 측정 기능의 최소 제곱 추정 유효·무효와 부하 특성 보상부 반영의 유효·무효와,
   상기 적응 필터 기능의 유효·무효와 동작 모드 설정과,
   상기 발진 검지 기능의 유효·무효와 발진 검지 레벨과,
   상기 평가 지표 측정 기능의 위치 결정 완료 범위, 최대 토크 제한, 및 진동 검지 레벨 중 어느 하나의 초기 조건을 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 단계 1이,
   탐색 방법, 제어 목적, 부하 변동, 응답성·안정성의 지표, 및 제어 대상이 되는 부하의 기구·강성 중 적어도 어느 하나의 정성적인 조정 지침과, 위치 결정 완료 범위, 발진 검지 레벨, 최대 토크 제한 중 적어도 어느 하나의 정량적인 측정 역치를 입력하여,
   이들 조합으로부터 상기 초기 조건을 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계 2가,
   상기 단계 1에서 지정한 상기 부하 특성 측정 기능의 유효·무효 설정에 따라 상기 부하 특성 측정 기능을 동작시키고,
   설정한 동작 범위 내에서 상기 시운전 기능으로 상기 모터를 상기 단계 1에서 지정한 시행 회수 동작시키고,
   동작 가속도를 바꾸면서 측정한 부하 특성 측정 결과로부터, 상기 부하 특성 보상부를 설정하고,
   마지막으로, 상기 부하 특성 측정 기능을 무효화하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 단계 2가, 상기 시운전 기능을 유효화하기 전에, 상기 단계 1에서 지정한 초기 강성 지표를 상기 강성 설정 기능으로, 초기 지령 응답 지표를 상기 지령 응답 설정 기능으로 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 단계 2가, 상기 시운전 기능을 유효화하기 전에, 상기 적응 필터 기능과 상기 공진 억제부의 노치 필터를 무조건 무효로 하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 단계 2가,
   상기 시운전 기능을 유효화하기 전에, 상기 단계 1에서 지정한 발진 검지 레벨에서 상기 발진 검지 기능을 유효로 하고,
   시운전 동작 중에 발진 검지한 경우는, 이를 상기 강성 설정 기능에 통지하여, 강성 지표를 낮추어 발진을 억제한 다음에, 다시 한번 처음부터 부하 특성 측정을 다시 행하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
8. 청구항 4에 있어서,
   상기 단계 2가,
   상기 부하 특성 측정 기능을 적용 가능한 최소 가속도로부터 시운전 동작을 개시하고,
   가속도를 올리면서 평가 지표를 측정하고,
   토크 지령에 관한 평가 지표가 상기 단계 1에서 지정한 최대 토크 제한에 도달한 시점의 부하 특성 측정 결과를, 상기 단계 3이후의 상기 부하 특성 보상부에 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
9. 청구항 4에 있어서,
   상기 단계 2가,
   상기 부하 특성 측정 기능을 적용 가능한 최소 가속도로부터 시운전 동작을 개시하고,
   가속도를 올리면서 평가 지표를 측정하고,
   토크 지령에 관한 평가 지표가 상기 단계 1에서 지정한 최대 토크 제한에 도달한 시점의 최고 가속도 패턴을, 상기 단계 3의 시운전 기능의 동작 패턴으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 3이,
    상기 단계 2의 최고 가속도 패턴으로, 상기 단계 1에서 지정한 시행 회수의 시운전 동작을 행하고,
    상기 단계 1에서 지정한 최고 강성 제한에 도달할 때까지 강성 지표를 올리고,
    상기 강성 지표가 상기 단계 1에서 지정한 최고 강성 제한에 도달했을 때는, 이를 기준으로 최고 강성을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계 3이,
    상기 시운전 동작을 개시하기 전에, 상기 단계 1에서 지정한 상기 적응 필터 기능의 유효·무효 설정을 행하고,
    최고 강성 결정 후에 상기 적응 필터 기능을 무효화하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계 3이, 강성 지표를 올리기 직전의 상기 공진 억제부의 설정치를, 현재의 강성 설정과 대응시켜 기억하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계 3이, 시운전 동작 중에 발진 검지한 경우에, 발진 검지시의 강성 지표를 기준으로 최고 강성을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
14. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계 3이, 시운전 동작 중에 진동에 관한 평가 지표가 상기 단계 1에서 지정한 진동 검지 레벨을 초과한 경우에, 직전의 강성 지표를 기준으로 최고 강성을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 4가,
    상기 단계 3에서 지정한 최고 강성으로부터, 복수의 강성 지표와 복수의 지령 응답 지표를 조합한 서치 패턴을 결정하고,
    상기 지령 응답 설정 기능과 상기 강성 설정 기능을 이용하여, 상기 지령 응답 지표와 상기 강성 지표를 차례대로 바꾸면서, 상기 단계 2의 최고 가속도 패턴으로 상기 단계 1 설정에 의한 시행 회수의 상기 시운전 기능으로 상기 모터를 동작시키고,
    서치 패턴의 모든 조합에 대하여 평가 지표를 측정하여 기억하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 단계 4가, 상기 강성 지표를 변경할 때, 상기 단계 3에서 기억한 강성 지표마다의 공진 억제부 설정을 상기 공진 억제부에 반영시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 단계 4가, 상기 단계 2의 최고 가속도 패턴으로 상기 단계 1 설정에 의한 시행 회수의 상기 시운전 기능으로 상기 모터를 동작시키는 대신에, 상기 시운전 기능의 동작 패턴을 변경하거나, 혹은 외부 위치 지령에 의한 동작을 선택하는, 지령 재선택 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
18. 청구항 15에 있어서,
    상기 단계 4가, 상기 평가 지표로서 적어도 정정(整定) 시간, 오버 슛량, 진동 레벨, 위치 결정 완료 출력 신호 변화 회수를 측정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
19. 청구항 15에 있어서,
    상기 단계 4가, 상기 단계 1에서 마찰 보상 있음을 선택했을 때에, 상기 부하 특성 보상 기능의 마찰 보상을 유효로 하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
20. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 5가, 추천 조건을 선택하고, 상기 단계 4의 평가 지표 측정 결과로부터, 추천 조건이 지정하는 우선 순위가 가장 높은 평가 지표를 가지는 강성 지표와 지령 응답 지표의 조합을, 최종 조정 결과로서 선출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
21. 청구항 20에 있어서,
    상기 단계 5가, 상기 추천 조건으로서, 반드시 만족할 필요가 있는 제약 조건과, 값의 대소로 재배열이 가능한 재배열 조건으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
22. 청구항 20에 있어서,
    상기 단계 5가,
    상기 추천 조건을 선택 후, 최종 조정 결과의 지령 응답 지표와 강성 지표를, 상기 지령 응답 설정 기능과 상기 강성 설정 기능을 이용해 설정하고,
    상기 단계 4와 동일한 방법 및 동작 패턴으로 상기 모터를 동작시켜, 평가 지표를 재측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
23. 청구항 20에 있어서,
    상기 단계 5가, 재측정한 평가 지표가 제어 목표를 달성할 때까지, 상기 추천 조건의 선택부터 평가 지표의 재측정까지를, 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
24. 청구항 20에 있어서,
    상기 단계 5가, 상기 추천 조건으로부터 최종 조정 결과를 선출 후, 기본 기능의 파라미터를 미(微)조정하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.
25. 청구항 20에 있어서,
    상기 단계 5가, 제어 목표를 달성하는 최종 조정 결과를 출력 후, 모든 상기 자동 조정 기능을 무효로 하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법.

Images