(57)【要約】      （修正有）【課題】フルクローズドフィードバック値を用いずに、サーボモータと被駆動体とを連結する連結機構の剛性の大きさを推定するサーボモータ制御装置を提供する。【解決手段】サーボモータ制御装置１Ａは、サーボモータ５０と、サーボモータ５０により駆動される被駆動体７０と、サーボモータ５０と被駆動体７０とを連結し、サーボモータ５０の動力を被駆動体７０へ伝える連結機構６０と、サーボモータ５０を制御するモータ制御部１０Ａとを備える。モータ制御部１０Ａは、連結機構６０と被駆動体７０との連結部において被駆動体７０に作用する駆動力を取得する力取得部２０と、被駆動体７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させたときのサーボモータ５０の位置情報と力取得部２０で取得された駆動力とに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する剛性推定部２２とを有する。【選択図】図２
2018152990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータと、
前記サーボモータにより駆動される被駆動体と、
前記サーボモータと前記被駆動体とを連結し、前記サーボモータの動力を前記被駆動体へ伝える連結機構と、
前記サーボモータを制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、
前記連結機構と前記被駆動体との連結部において前記被駆動体に作用する駆動力を取得する力取得部と、
前記被駆動体を機械的に固定した状態で前記サーボモータを回転させたときの前記サーボモータの位置情報と前記力取得部で取得された駆動力とに基づいて、前記連結機構の剛性の大きさを推定する剛性推定部と、
を有する、サーボモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさに基づいて、前記連結機構の劣化を検出する劣化検出部を更に有する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項３】
前記劣化検出部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさが所定の第１閾値以下に低下したときに、前記連結機構の劣化を検出する、請求項２に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして保存する保存部と、
前記保存部に保存された剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部と、
を更に有する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御部は、
他のサーボモータ制御装置と通信を行う通信部と、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記通信部で取得された他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを保存する保存部と、
前記保存部に保存された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部と、
を更に有する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記連結機構の剛性の変化の傾向を示す傾向データを予め保存する保存部と、
前記保存部に保存された傾向データが示す剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部と、
を更に有する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータ制御部は、前記劣化検出部で検出された劣化を示す情報を通知する通知部を更に有する、請求項２又は３に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項８】
前記モータ制御部は、前記剛性変化検出部で検出された剛性の変化及び変化量の少なくとも１つを示す情報を通知する通知部を更に有する、請求項４に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータ制御部は、前記稼働量推定部で推定された稼働可能量を示す情報を通知する通知部を更に有する、請求項５又は６に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項１０】
前記通知部は、情報を表示する表示装置である、請求項７〜９の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項１１】
前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記剛性データを取得する通信部と、
前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部と、
を更に有する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項１２】
前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて自装置の剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記自装置の剛性データ、及び、他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する通信部と、
前記外部の保存部から前記通信部で取得された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部と、
を更に有する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のサーボモータ制御装置と、前記サーボモータ制御装置に接続され、前記外部の保存部を備えるサーバ装置とを備える、サーボモータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータと被駆動体とを連結してサーボモータの動力を被駆動体に伝える連結機構の剛性の経年変化の自己監視機能を有するサーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工作機械等において、サーボモータを用いて被加工物（ワーク）の位置を制御するサーボモータ制御装置が知られている。サーボモータ制御装置は、テーブル（被駆動体）（移動体ともいう）上に被加工物を搭載し、テーブルを連結機構を介してサーボモータで移動させる。連結機構は、サーボモータに連結されるカップリングと、カップリングに固定されるボールねじと、ボールねじに螺合されるとともにテーブルに連結されるナットとを有する。これにより、サーボモータでボールねじを回転させると、ボールねじに螺着されたナットがボールねじの軸方向に移動され、ナットに連結されたテーブルが移動される。
【０００３】
このような連結機構（特に、カップリング及びボールねじ）では、比較的に剛性が低く、弾性変形が生じる。連結機構が弾性変形すると、テーブルの位置に弾性変形量分の誤差が生じる。この点に関し、テーブルの位置を補正する技術が知られている。
【０００４】
特許文献１及び２には、サーボモータにおけるエンコーダで検出されたサーボモータの回転量（セミクローズドフィードバック値）と、テーブルに固定されたリニアスケールで検出されたテーブルの移動量（フルクローズドフィードバック値）とに基づいて、連結機構の剛性の経年変化に起因した位置偏差（位置決め誤差）を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４５０２５号公報
【特許文献２】特開平１１−２３７９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２に記載の技術では、サーボモータのエンコーダに加えてリニアスケールをも用い、サーボモータのエンコーダからのセミクローズドフィードバック値に加えて、リニアスケールからのフルクローズドフィードバック値をも用いる必要があった。
【０００７】
本発明は、フルクローズドフィードバック値を用いずに、サーボモータと被駆動体とを連結する連結機構の剛性の大きさを推定するサーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  本発明に係るサーボモータ制御装置（例えば、後述のサーボモータ制御装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）は、サーボモータ（例えば、後述のサーボモータ５０）と、前記サーボモータにより駆動される被駆動体（例えば、後述のテーブル７０）と、前記サーボモータと前記被駆動体とを連結し、前記サーボモータの動力を前記被駆動体へ伝える連結機構（例えば、後述の連結機構６０）と、前記サーボモータを制御するモータ制御部（例えば、後述のモータ制御部１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）とを備え、前記モータ制御部は、前記連結機構と前記被駆動体との連結部において前記被駆動体に作用する駆動力を取得する力取得部（例えば、後述の力取得部２０）と、前記被駆動体を機械的に固定した状態で前記サーボモータを回転させたときの前記サーボモータの位置情報と前記力取得部で取得された駆動力とに基づいて、前記連結機構の剛性の大きさを推定する剛性推定部（例えば、後述の剛性推定部２２）とを有する。
【０００９】
（２）  （１）に記載のモータ駆動装置において、前記モータ制御部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさに基づいて、前記連結機構の劣化を検出する劣化検出部（例えば、後述の劣化検出部２８Ａ）を更に有していてもよい。
【００１０】
（３）  （２）に記載のサーボモータ制御装置において、前記劣化検出部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさが所定の第１閾値以下に低下したときに、前記連結機構の劣化を検出してもよい。
【００１１】
（４）  （１）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして保存する保存部（例えば、後述の保存部２４）と、前記保存部に保存された剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部（例えば、後述の剛性変化検出部２８Ｂ）とを更に有していてもよい。
【００１２】
（５）  （１）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、他のサーボモータ制御装置と通信を行う通信部（例えば、後述の通信部２６）と、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記通信部で取得された他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを保存する保存部（例えば、後述の保存部２４）と、前記保存部に保存された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部（例えば、後述の稼働量推定部２８Ｃ）とを更に有していてもよい。
【００１３】
（６）  （１）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記連結機構の剛性の変化の傾向を示す傾向データを予め保存する保存部（例えば、後述の保存部２４）と、前記保存部に保存された傾向データが示す剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部（例えば、後述の稼働量推定部２８Ｃ）とを更に有していてもよい。
【００１４】
（７）  （２）又は（３）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記劣化検出部で検出された劣化を示す情報を通知する通知部（例えば、後述の表示部３０）を更に有していてもよい。
【００１５】
（８）  （４）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記剛性変化検出部で検出された剛性の変化及び変化量の少なくとも１つを示す情報を通知する通知部（例えば、後述の表示部３０）を更に有していてもよい。
【００１６】
（９）  （５）又は（６）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記稼働量推定部で推定された稼働可能量を示す情報を通知する通知部（例えば、後述の表示部３０）を更に有していてもよい。
【００１７】
（１０）  （７）から（９）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記通知部は、情報を表示する表示装置であってもよい。
【００１８】
（１１）  （１）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記剛性データを取得する通信部（例えば、後述の通信部２６）と、前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部（例えば、後述の剛性変化検出部２８Ｂ）とを更に有していてもよい。
【００１９】
（１２）  （１）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて自装置の剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記自装置の剛性データ、及び、他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する通信部（例えば、後述の通信部２６）と、前記外部の保存部から前記通信部で取得された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部（例えば、後述の稼働量推定部２８Ｃ）とを更に有していてもよい。
【００２０】
（１３）  本発明に係るサーボモータ制御システム（例えば、後述のサーボモータ制御システム１００）は、（１１）又は（１２）に記載のサーボモータ制御装置と、前記サーボモータ制御装置に接続され、前記外部の保存部を備えるサーバ装置（例えば、後述のサーバ装置４）とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、フルクローズドフィードバック値を用いずに、サーボモータと被駆動体とを連結する連結機構の剛性の大きさを推定するサーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るサーボモータ制御システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るサーボモータ制御装置による連結機構の剛性推定及び劣化検出の動作を示すフローチャートである。
【図４】剛性推定動作時の駆動トルクとサーボモータの回転量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るサーボモータ制御装置による連結機構の剛性推定動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るサーボモータ制御装置による連結機構の剛性変化検出動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るサーボモータ制御装置による連結機構の剛性データ共有動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るサーボモータ制御装置による連結機構の稼働量推定動作を示すフローチャートである。
【図１１】剛性と稼働量との関係、すなわち剛性の経年変化の傾向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２４】
（サーボモータ制御システム）
図１は、本発明の実施形態に係るサーボモータ制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、サーボモータ制御システム１００では、複数のサーボモータ制御装置１とサーバ装置４とがネットワーク６を介して接続されている。
【００２５】
サーボモータ制御装置１は、モータ制御部１０によりサーボモータ５０を駆動制御し、サーボモータ５０の動力を連結機構６０を介してテーブル（被駆動体）７０に伝える。また、サーボモータ制御装置１は、連結機構６０の剛性の経年変化を定期的に監視する。
【００２６】
複数のサーボモータ制御装置１とサーバ装置４とは、ネットワーク６を介して、各サーボモータ制御装置１で監視する連結機構６０の剛性の経年変化に関する情報を共有する。複数のサーボモータ制御装置１は、共有する情報をモータ制御部１０における保存部（後述参照）に保存する。サーバ装置４は、共有する情報を保存部５に保存する。
【００２７】
複数のサーボモータ制御装置１は、例えば、同一の工作機械におけるサーボモータ制御装置であり、同一の連結機構６０を備える。また、複数のサーボモータ制御装置１は、同一の環境条件で同一の加工を行う。
【００２８】
以下、複数のサーボモータ制御装置１のうちの１つ（以下、自装置ともいう。）について説明するが、他のサーボモータ制御装置１（以下、他装置ともいう。）も同様である。以下に、サーボモータ制御装置１として３つの実施形態を例示する。
【００２９】
（第１実施形態のサーボモータ制御装置）
図２は、本発明の実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図２に示すように、サーボモータ制御装置１Ａは、モータ制御部１０Ａと、サーボモータ５０と、連結機構６０と、テーブル（被駆動体）７０とを備える。サーボモータ制御装置１Ａ及びモータ制御部１０Ａは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
【００３０】
サーボモータ制御装置１Ａは、サーボモータ５０で連結機構６０を介してテーブル７０を移動させ、テーブル７０の上に搭載された被加工物（ワーク）を加工する。連結機構６０は、サーボモータ５０に連結されたカップリング６１と、カップリング６１に固定されるボールねじ６２とを有し、ボールねじ６２にナット６３が螺合されている。サーボモータ５０の回転駆動によって、ボールねじ６２に螺着されたナット６３がボールねじ６２の軸方向に移動され、ナット６３に連結されたテーブル７０が移動される。
【００３１】
サーボモータ５０の回転角度位置は、サーボモータ５０に設けられたエンコーダ（位置検出部）４０によって検出され、検出された位置（回転量）は位置フィードバック（位置ＦＢ）として利用される。なお、エンコーダ４０は回転速度を検出可能であり、検出された速度は速度フィードバック（速度ＦＢ）として利用可能である。
【００３２】
モータ制御部１０Ａは、位置指令生成部１２と、減算器１３，１５と、速度指令生成部１４と、トルク指令生成部１６と、力取得部２０と、剛性推定部２２と、保存部２４と、通信部２６と、劣化検出部２８Ａと、表示部（通知部）３０とを備える。
【００３３】
位置指令生成部１２は、図示しない上位制御装置や外部入力装置等から入力されるプログラムや命令に従って、サーボモータ５０の位置指令値を作成する。減算器１３は、位置指令生成部１２で作成された位置指令値とエンコーダ４０で検出された位置検出値との差を求める。速度指令生成部１４は、減算器１３で求められた差分に基づいてサーボモータ５０の速度指令値を作成する。減算器１５は、速度指令生成部１４で作成された速度指令値とエンコーダ４０で検出された速度検出値との差を求める。トルク指令生成部１６は、減算器１５で求められた差分に基づいてサーボモータ５０のトルク指令値を作成し、サーボモータ５０に供給する。
【００３４】
力取得部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令値に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルク（駆動力）を取得する。なお、力取得部２０は、電流検出器を用いて検出したサーボモータ５０の駆動電流、すなわち実電流（実トルク）に基づいて駆動トルクを取得してもよい。
【００３５】
剛性推定部２２は、テーブル７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させたときに、エンコーダ４０で検出されたサーボモータ５０の位置フィードバック値（位置ＦＢ）、すなわち回転量（位置情報）と、力取得部２０で取得された駆動トルクとに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。連結機構６０の剛性の大きさの推定方法の詳細については後述する。
【００３６】
保存部２４は、連結機構６０の劣化検出のための閾値として、加工精度の仕様を満たすための連結機構６０の剛性の下限値（第１閾値及び第２閾値）を予め保存する。保存部２４は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。
【００３７】
通信部２６は、ネットワーク６を介して他のサーボモータ制御装置１及びサーバ装置４とデータの送受信を行う。通信部２６は、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の有線又は無線通信規格、又は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ等の近距離通信規格などに従う通信インタフェースである。
【００３８】
劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出する。具体的には、劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさが保存部２４に保存された閾値以下に低下したときに、連結機構６０の劣化を検出する。
【００３９】
表示部３０は、劣化検出部２８Ａで検出された連結機構６０の劣化を示す情報（例えば、数値、文字、画像等）を表示する。表示部３０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置である。
【００４０】
モータ制御部１０Ａ（及び、後述するモータ制御部１０Ｂ，１０Ｃ）は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の演算プロセッサで構成される。モータ制御部１０Ａ（モータ制御部１０Ｂ，１０Ｃ）の各種機能（位置指令生成部１２、速度指令生成部１４、トルク指令生成部１６、力取得部２０、剛性推定部２２、劣化検出部２８Ａ、及び、後述する剛性変化検出部２８Ｂ、稼働量推定部２８Ｃ）は、記憶部（例えば、保存部２４）に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現される。モータ制御部１０Ａの各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。
【００４１】
次に、図３及び図４を参照して、第１実施形態のサーボモータ制御装置１Ａによる連結機構６０の剛性推定及び劣化検出の動作について説明する。図３は、第１実施形態のサーボモータ制御装置１Ａによる連結機構６０の剛性推定及び劣化検出の動作を示すフローチャートである。図４は、剛性推定動作時の駆動トルクとサーボモータ５０の回転量との関係を示す図である。
【００４２】
まず、ステップＳ１１において、モータ制御部１０Ａは、テーブル７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させ、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを取得するとともに、サーボモータ５０の回転量を検出する。
【００４３】
具体的には、モータ制御部１０Ａは、サーボモータ５０を低速で回転させることにより、テーブル７０を図２の矢印方向に移動させ、工作機械に設けられた固定部８０にテーブル７０を突き当てて固定する。固定部８０としては、例えば連結機構６０の近傍に劣化検出専用に設けた部材であってもよいし、連結機構６０の近傍に移動させた工作機械の可動部であってもよい。可動部としては、固定部を設けた主軸、又は、ワークの出し入れを行うロボットのアームなどであってもよい。
【００４４】
そして、モータ制御部１０Ａは、位置指令（移動指令）に応じたトルク指令をサーボモータ５０に供給する。サーボモータ５０に供給するトルク指令は、通常使用する範囲内の値（例えば定格トルク）である。このとき、サーボモータ５０におけるエンコーダ４０により、サーボモータ５０の位置、すなわち回転量を検出する。また、力取得部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを取得する。
【００４５】
ここで、テーブル７０を固定しない場合、工作機械（例えば、連結機構６０におけるすべりガイド）における摩擦等の要因により、連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクはトルク指令値よりも小さくなる。しかし、テーブル７０を機械的に固定した場合、連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクは、トルク指令値と等しくなる。
【００４６】
次に、ステップＳ１２において、剛性推定部２２は、力取得部２０で取得された駆動トルクと、エンコーダ４０で検出されたサーボモータ５０の回転量とに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。剛性は、加える力に対する変形量の比で表される。これより、テーブル７０を固定した状態において、剛性は、駆動トルクとモータの回転量との関係の傾きで表される。これより、剛性推定部２２は、図４に示すように、駆動トルクとモータの回転量との関係の傾きを求め、当該傾きを連結機構６０の剛性の大きさとして推定する。
【００４７】
図４において、Ａ部分では、テーブル７０を固定部８０に突き当てるアプローチ、及び、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部のガタ分だけ、サーボモータ５０が回転する。このとき、テーブル７０には駆動トルクが作用しない。その後、Ｂ部分では、テーブル７０に作用する駆動トルクが上昇し、連結機構６０における比較的に剛性が弱い部分による弾性変形に起因してサーボモータ５０が少しずつ回転する。連結機構６０における比較的に剛性が弱い部分の弾性変形が終了すると、Ｃ部分では、連結機構６０における比較的に剛性が強い部分による弾性変形に起因してサーボモータ５０が更に少しずつ回転する。
【００４８】
本実施形態では、比較的に直線的な部分Ｂの傾きを、連結機構６０の剛性の大きさとする。なお、部分Ｂの傾きは、連結機構６０の弾性変形に加えて、工作機械（例えば、連結機構６０におけるすべりガイド）の摩擦の影響も含む。よって、本実施形態の剛性推定部２２が推定する剛性は、弾性変形と摩擦の影響とを含んでいる。
【００４９】
ここで、連結機構６０の剛性は、図４において矢印で示すように、経年変化（低下）する。例えば、連結機構６０におけるボールねじ６２の剛性は、経時的に予圧が弱まることにより低下する。剛性が低下すると工作機械の加工精度が低下するため、連結機構６０の保守が必要となる。
【００５０】
そこで、ステップＳ１３において、劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出する。具体的には、劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさが保存部２４に保存された閾値Ｒｔｈ以下に低下したか否かを判定する。一般に、連結機構６０の剛性が低下しても加工精度の仕様を満たすように、モータ制御部１０Ａの制御ループのゲインにおいて２０％〜３０％程度のマージンが設定されている。これより、閾値Ｒｔｈは、例えば剛性の初期値の７０％程度に設定される。
【００５１】
ステップＳ１３において、剛性の大きさが閾値Ｒｔｈ以下に低下した場合、劣化検出部２８Ａは、連結機構６０の劣化を検出する。このとき、ステップＳ１４において、表示部３０は、連結機構６０の劣化を示す情報を表示する。
【００５２】
一方、ステップＳ１３において、剛性の大きさが閾値Ｒｔｈよりも大きい場合、モータ制御部１０Ａは、所定時間経過後にステップＳ１１に戻り、上述した動作を繰り返す。なお、モータ制御部１０Ａは、予め定めた一定時間（所定時間）経過後に限らず、不規則な時間経過後に（不定時間間隔で）上述した動作を繰り返してもよい。
【００５３】
なお、ステップＳ１２において、剛性推定部２２は、推定した剛性の大きさを保存部２４に保存してもよい。また、ステップＳ１３において、劣化検出部２８Ａは、保存部２４に保存された最新の剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出してもよい。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでは、剛性推定部２２が、テーブル７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させたときのサーボモータ５０の回転量（位置情報）と力取得部２０で取得された駆動トルクとに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。これにより、特許文献１及び２のようにテーブル上に設けたリニアスケールからのフルクローズドフィードバック値を用いずに、サーボモータ５０のエンコーダ４０から取得するサーボモータ５０の回転量（セミクローズドフィードバック値）のみを用いて、サーボモータ５０とテーブル（被駆動体）７０とを連結する連結機構６０（特に、カップリング６１及びボールねじ６２）の剛性の大きさを推定することができる。
【００５５】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでは、劣化検出部２８Ａが、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出するので、連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
【００５６】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでは、表示部３０が、連結機構６０の劣化を示す情報を表示するので、ユーザは連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
【００５７】
なお、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａは、自装置の情報のみで連結機構６０の劣化検出を行う形態であるので、ネットワークに接続されていなくても劣化検出を行うことができる。この場合、サーボモータ制御装置１Ａにおけるモータ制御部１０Ａは、図２に示す通信部２６を備えていなくてもよい。
【００５８】
（第２実施形態に係るサーボモータ制御装置）
第１実施形態では、自装置の剛性の大きさを推定する度に連結機構６０の劣化を検出した。第２実施形態では、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに自装置の剛性の大きさを推定して、これらの複数の剛性の大きさを剛性データとして保存し、保存した剛性データに基づいて剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
【００５９】
図５は、本発明の第２実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図５に示す第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂは、図２に示すサーボモータ制御装置１Ａにおいてモータ制御部１０Ａに代えてモータ制御部１０Ｂを備える点で第１実施形態と異なる。また、モータ制御部１０Ｂは、図２に示すモータ制御部１０Ａにおいて劣化検出部２８Ａに代えて剛性変化検出部２８Ｂを備える点で第１実施形態と異なる。なお、サーボモータ制御装置１Ｂ及びモータ制御部１０Ｂは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
【００６０】
保存部２４は、所定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された自装置の複数の剛性の大きさをそのときの稼働量（例えば時間）と関連付けて、剛性データとして保存する。なお、保存部２４は、予め定めた一定時間間隔（所定時間間隔）ごとに限らず、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに自装置の複数の剛性の大きさをそのときの稼働量（例えば時間）と関連付けて保存してもよい。
【００６１】
剛性変化検出部２８Ｂは、保存部２４に保存された剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
【００６２】
表示部３０は、剛性変化検出部２８Ｂで検出された連結機構６０の剛性の変化（低下）及びその変化量（低下量）を示す情報を表示する。
【００６３】
次に、図６及び図７を参照して、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによる連結機構６０の剛性推定動作及び剛性変化検出動作について説明する。図６は、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによる連結機構６０の剛性推定動作を示すフローチャートであり、図７は、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによる連結機構６０の剛性変化検出動作を示すフローチャートである。
【００６４】
（剛性推定動作）
まず、図６のステップＳ２１において、上述した図３のステップＳ１１と同様に、モータ制御部１０Ｂは、テーブル７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させ、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを取得するとともに、サーボモータ５０の回転量を検出する。
【００６５】
次に、ステップＳ２２において、上述した図３のステップＳ１２と同様に、剛性推定部２２は、力取得部２０で取得された駆動トルクと、エンコーダ４０で検出されたサーボモータ５０の回転量との関係の傾きに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。
【００６６】
次に、ステップＳ２３において、剛性推定部２２は、推定した剛性の大きさを現在の稼働量と関連付けて剛性データとして保存部２４に保存する。
【００６７】
モータ制御部１０Ｂは、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３の動作を、所定時間間隔ごとに繰り返す。これにより、保存部２４には、所定時間間隔ごとに推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
なお、モータ制御部１０Ｂは、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３の動作を、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに繰り返してもよい。この場合、保存部２４には、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
【００６８】
（剛性変化検出動作）
図７のステップＳ３１において、剛性変化検出部２８Ｂは、保存部２４に保存された剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
【００６９】
次に、ステップＳ３２において、表示部３０は、剛性変化検出部２８Ｂで検出された剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を示す情報を表示する。
【００７０】
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでも、剛性推定部２２が、テーブル７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させたときのサーボモータ５０の回転量（位置情報）と力取得部２０で取得された駆動トルクとに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。これにより、特許文献１及び２のようにテーブル上に設けたリニアスケールからのフルクローズドフィードバック値を用いずに、サーボモータ５０のエンコーダ４０から取得するサーボモータ５０の回転量（セミクローズドフィードバック値）のみを用いて、サーボモータ５０とテーブル（被駆動体）７０とを連結する連結機構６０（特に、カップリング６１及びボールねじ６２）の剛性の大きさを推定することができる。
【００７１】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでは、剛性変化検出部２８Ｂが、保存部２４に保存された剛性データであって、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された複数の剛性の大きさを含む剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出するので、連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
【００７２】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでは、表示部３０が、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を示す情報を表示するので、ユーザは連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
【００７３】
なお、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂは、自装置の情報のみで連結機構６０の剛性変化検出を行う形態であるので、ネットワークに接続されていなくても剛性変化検出を行うことができる。この場合、サーボモータ制御装置１Ｂにおけるモータ制御部１０Ｂは、図２に示す通信部２６を備えていなくてもよい。
【００７４】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでは、剛性データを外部のサーバ装置４の保存部５に保存していてもよい。この場合、図６の剛性推定動作において、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データは、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５に送信され、保存部５に保存される。そして、図７の剛性変化検出動作において、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５から剛性データを取得し、剛性変化検出部２８Ｂは、取得した剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の変化及び変化量を検出する。
【００７５】
（第３実施形態に係るサーボモータ制御装置）
第３実施形態では、他装置と互いに剛性データを共有し、例えば稼働量が多い他装置の剛性データに基づいて剛性の経年変化の傾向を導出し、この傾向と自装置の現在の剛性の大きさとに基づいて連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
【００７６】
図８は、本発明の第３実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図８に示す第３実施形態に係るサーボモータ制御装置１Ｃは、図２に示すサーボモータ制御装置１Ａにおいてモータ制御部１０Ａに代えてモータ制御部１０Ｃを備える点で第１実施形態と異なる。また、モータ制御部１０Ｃは、図２に示すモータ制御部１０Ａにおいて劣化検出部２８Ａに代えて稼働量推定部２８Ｃを備える点で第１実施形態と異なる。なお、サーボモータ制御装置１Ｃ及びモータ制御部１０Ｃは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
【００７７】
保存部２４は、他装置１の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさとそのときの稼働量とが関連付けされた剛性データを保存する。
【００７８】
稼働量推定部２８Ｃは、保存部２４に保存された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と保存部２４に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが閾値以下に低下するまでの連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
【００７９】
表示部３０は、稼働量推定部２８Ｃで推定された連結機構６０の残りの稼働可能量を示す情報を表示する。
【００８０】
次に、図６、図９〜図１１を参照して、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃによる連結機構６０の剛性推定動作、剛性データ共有動作及び稼働量推定動作について説明する。図９は、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃによる剛性データ共有動作を示すフローチャートであり、図１０は、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃによる連結機構６０の稼働量推定動作を示すフローチャートである。図１１は、剛性と稼働量との関係、すなわち剛性の経年変化の傾向を示す図である。
【００８１】
（剛性推定動作）
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでも、上述した図６と同様に剛性推定動作が行われる。これにより、保存部２４には、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
【００８２】
（剛性データ共有動作）
まず、図９のステップＳ４１において、通信部２６により、保存部２４に保存された自装置の剛性データをネットワーク６を介して他装置に送信する。また、ステップＳ４２において、通信部２６により、他装置１からネットワーク６を介して、他装置１の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する。そして、ステップＳ４３において、取得した他装置１の剛性データを保存部２４に保存する。
【００８３】
（稼働量推定動作）
図１０のステップＳ５１において、稼働量推定部２８Ｃは、保存部２４に保存された他装置１の剛性データに基づいて、図１１に示すように、剛性の経年変化の傾向Ｄを導出する。
【００８４】
次に、ステップＳ５２において、稼働量推定部２８Ｃは、導出した剛性の経年変化の傾向Ｄと保存部２４に保存された自装置の剛性データとに基づいて、図１１に示すように、剛性の大きさが閾値Ｒｔｈ以下に低下するまでの連結機構６０の残りの稼働可能量Ｔを推定する。
【００８５】
次に、ステップＳ５３において、表示部３０は、稼働量推定部２８Ｃで推定された連結機構６０の残りの稼働可能量を示す情報を表示する。
【００８６】
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでも、剛性推定部２２が、テーブル７０を機械的に固定した状態でサーボモータ５０を回転させたときのサーボモータ５０の回転量（位置情報）と力取得部２０で取得された駆動トルクとに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。これにより、特許文献１及び２のようにテーブル上に設けたリニアスケールからのフルクローズドフィードバック値を用いずに、サーボモータ５０のエンコーダ４０から取得するサーボモータ５０の回転量（セミクローズドフィードバック値）のみを用いて、サーボモータ５０とテーブル（被駆動体）７０とを連結する連結機構６０（特に、カップリング６１及びボールねじ６２）の剛性の大きさを推定することができる。
【００８７】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでは、稼働量推定部２８Ｃが、他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの連結機構の残りの稼働可能量を推定するので、連結機構６０の保守の必要性の有無、及び、保守が必要となるまでの稼働量を確認することができる。
【００８８】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでは、表示部３０が、連結機構６０の残りの稼働可能量を示す情報を表示するので、ユーザは連結機構６０の保守の必要性の有無、及び、保守が必要となるまでの稼働量を確認することができる。
【００８９】
なお、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃは、他装置の剛性データに基づいて剛性の経年変化の傾向を導出したが、予め測定した剛性の経年変化の傾向を示す傾向データを保存部２４に保存しておいてもよい。この場合、稼働量推定部２８Ｃは、この傾向データが示す剛性の変化の傾向と自装置の剛性データとに基づいて、連結機構６０の残りの稼働可能量を推定してもよい。この形態では、ネットワークに接続されていなくても残りの稼働可能量を推定することができる。この場合、サーボモータ制御装置１Ｃにおけるモータ制御部１０Ｃは、図２に示す通信部２６を備えていなくてもよい。
【００９０】
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでは、自装置の剛性データも外部のサーバ装置４の保存部５に保存していてもよい。この場合、図６の剛性推定動作において、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた自装置の剛性データは、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５に送信され、保存部５に保存される。そして、図１０の稼働量推定動作において、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５から自装置の剛性データ及び他装置の剛性データを取得し、稼働量推定部２８Ｃは、取得した他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と取得した自装置の剛性データとに基づいて、連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００９２】
例えば、上述した実施形態は、適宜変更されてもよいし、組み合わされて実施されてもよい。例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、現在の剛性の大きさが閾値よりも大きい場合に剛性の変化及び変化量を検出して表示し、現在の剛性の大きさが閾値以下に低下した場合に剛性の劣化を検出して表示してもよい。また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、現在の剛性の大きさが閾値よりも大きい場合に残りの稼働可能量を推定して表示し、現在の剛性の大きさが閾値以下に低下した場合に剛性の劣化を検出して表示してもよい。
【００９３】
また、上述した実施形態では、通知部の一例として表示部を例示したが、通知部はこれに限定されない。例えば、通知部は、１又は複数のＬＥＤ等の発光部であってもよい。１つのＬＥＤの場合、点灯及び点滅等により異なる情報を通知してもよい。また、複数のＬＥＤの場合、同色の点灯数、又は、異なる色により異なる情報を通知してもよい。また、例えば、通知部は、ブザー音又は音声等の発音部であってもよい。
【００９４】
また、上述した実施形態では、サーボモータ制御装置として位置指令に基づく位置制御を行う形態を例示したが、本発明の特徴は、速度指令に基づく速度制御を行う形態にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  サーボモータ制御装置
４  サーバ装置
５  保存部
６  ネットワーク
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  モータ制御部
１２  位置指令生成部
１３，１５  減算器
１４  速度指令生成部
１６  トルク指令生成部
２０  力取得部
２２  剛性推定部
２４  保存部
２６  通信部
２８Ａ  劣化検出部
２８Ｂ  剛性変化検出部
２８Ｃ  稼働量推定部
３０  表示部（通知部）
４０  エンコーダ
５０  サーボモータ
６０  連結機構
６１  カップリング
６２  ボールねじ
６３  ナット
７０  テーブル（被駆動体）
８０  固定部
１００  サーボモータ制御システム
【図１】
2018152990.tif 000003
【図２】
2018152990.tif 000004
【図３】
2018152990.tif 000005
【図４】
2018152990.tif 000006
【図５】
2018152990.tif 000007
【図６】
2018152990.tif 000008
【図７】
2018152990.tif 000009
【図８】
2018152990.tif 000010
【図９】
2018152990.tif 000011
【図１０】
2018152990.tif 000012
【図１１】
2018152990.tif 000013