(57)【要約】【課題】被駆動体の位置または速度に応じたモータの負荷トルクの変動によらずに、被駆動体の速度制御性能を安定させることが可能な駆動制御装置を提供すること。【解決手段】駆動制御装置４は、被駆動体２の現在の速度を速度指令の速度と比較する速度比較部４７での比較結果に基づいて被駆動体２の速度補償を行う速度補償部４８を備え、速度補償部４８は、被駆動体２の位置と、被駆動体２が所定の位置に存在するときのモータ３の負荷トルクに応じて変動する位置情報対応可変ゲインとの関係を表す位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、被駆動体２の現在の位置に対応する位置情報対応可変ゲインを設定する位置情報対応速度ゲイン設定部５３と、速度比較部４７での比較結果と位置情報対応速度ゲイン設定部５３が設定した位置情報対応可変ゲインとに基づいて、速度補償を行う速度補償処理部５５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御装置であって、
前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較部と、
この速度比較部での比較結果に基づいて前記被駆動体の速度補償を行う速度補償部と、
この速度補償部での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する電流供給部とを備え、
前記速度補償部は、
前記被駆動体の位置と、前記被駆動体が所定の位置に存在するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す位置情報対応速度ゲイン情報を記憶する位置情報対応速度ゲイン記憶部と、
前記位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の位置に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定部と、
前記速度比較部での比較結果と前記可変ゲイン設定部が設定した可変ゲインとに基づいて、前記速度補償を行う補償処理部とを備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動制御装置において、
前記速度補償部は、前記位置情報対応速度ゲイン情報を生成する位置情報対応速度ゲイン情報生成部を備え、
前記電流供給部は、前記速度補償結果を電流指令として取得し、この取得した電流指令に基づいて、前記駆動手段へ電流を供給する電力変換部を備え、
前記位置情報対応速度ゲイン情報生成部は、前記被駆動体を一定速度で駆動するように速度補償を行ったときの、前記駆動手段の供給電流と前記被駆動体の位置との関係に基づいて、前記位置情報対応速度ゲイン情報を生成することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動制御装置において、
前記速度補償部は、前記被駆動体の速度と、前記被駆動体が所定の速度で駆動するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する速度情報対応速度ゲイン記憶部を備え、
前記可変ゲイン設定部は、前記速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の速度に対応する可変ゲインを設定することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項４】
被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御装置であって、
前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較部と、
この速度比較部での比較結果に基づいて前記被駆動体の速度補償を行う速度補償部と、
この速度補償部での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する電流供給部とを備え、
前記速度補償部は、
前記被駆動体の速度と、前記被駆動体が所定の速度で駆動するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する速度情報対応速度ゲイン記憶部と、
前記速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の速度に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定部と、
前記速度比較部での比較結果と前記可変ゲイン設定部が設定した可変ゲインとに基づいて、前記速度補償を行う補償処理部とを備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の駆動制御装置において、
前記速度補償部は、前記速度情報対応速度ゲイン情報を生成する速度情報対応速度ゲイン情報生成部を備え、
前記電流供給部は、前記速度補償結果を電流指令として取得し、この取得した電流指令に基づいて、前記駆動手段へ電流を供給する電力変換部を備え、
前記速度情報対応速度ゲイン情報生成部は、前記被駆動体を第１速度で駆動するように速度補償を行ったときの前記駆動手段の供給電流と、前記被駆動体を第２速度で駆動するように速度補償を行ったときの前記駆動手段の供給電流との関係に基づいて、前記速度情報対応速度ゲイン情報を生成することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項６】
被駆動体を駆動する駆動手段と、
所定の速度指令に基づいて前記駆動手段を制御する請求項１から請求項５のいずれかに記載の駆動制御装置とを備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御方法であって、
前記被駆動体の位置と、前記被駆動体が所定の位置に存在するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す位置情報対応速度ゲイン情報を記憶する位置情報対応速度ゲイン記憶部を用い、
前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較工程と、
前記位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の位置に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定工程と、
前記速度比較工程での比較結果と前記可変ゲイン設定工程で設定した可変ゲインとに基づいて、前記被駆動体の速度補償を行う速度補償工程と、
この速度補償工程での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを実行することを特徴とする駆動制御方法。
【請求項８】
被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御方法であって、
前記被駆動体の速度と、前記被駆動体が所定の速度で駆動するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する速度情報対応速度ゲイン記憶部を用い、
前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較工程と、
前記速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の速度に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定工程と、
前記速度比較工程での比較結果と前記可変ゲイン設定工程で設定した可変ゲインとに基づいて、前記被駆動体の速度補償を行う速度補償工程と、
この速度補償工程での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを実行することを特徴とする駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動制御装置、駆動装置、および、駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、搬送機、三次元測定機、画像測定機などには、被駆動体の位置や速度を制御する構成が用いられている。このような構成においては、被駆動体の加速度が急激に変化する際、被駆動体に振動が発生してしまう場合がある。そこで、このような問題を解決するための検討がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の構成は、被駆動体に設けられた加速度検出手段を備えている。
そして、モータを介して被駆動体を駆動する際には、位置指令と位置フィードバック信号とに基づいて、速度指令を求める。また、被駆動体の加速度を検出し、この検出した加速度に基づいて、補正値を求める。次に、速度指令から補正値を減じて、補正された速度指令を求めた後、補正された速度指令と速度フィードバック信号とに基づいて、電流指令を求める。そして、電流指令と電流フィードバック信号とに基づいて、モータへの指令を求め、この指令に基づきモータを介して被駆動体を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０２０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のような構成において、被駆動体の加速度が変化しない場合であっても、被駆動体の速度や位置によって、モータの負荷トルクが変動する場合がある。しかしながら、特許文献１に記載のような構成では、このような負荷トルクの変動に応じてモータを制御することができず、被駆動体の速度制御性能が安定しないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、被駆動体の位置または速度に応じた駆動手段の負荷トルクの変動によらずに、被駆動体の速度制御性能を安定させることが可能な駆動制御装置、駆動装置、および、駆動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の駆動制御装置は、被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御装置であって、前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較部と、この速度比較部での比較結果に基づいて前記被駆動体の速度補償を行う速度補償部と、この速度補償部での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する電流供給部とを備え、前記速度補償部は、前記被駆動体の位置と、前記被駆動体が所定の位置に存在するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す位置情報対応速度ゲイン情報を記憶する位置情報対応速度ゲイン記憶部と、前記位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の位置に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定部と、前記速度比較部での比較結果と前記可変ゲイン設定部が設定した可変ゲインとに基づいて、前記速度補償を行う補償処理部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このようなに構成よれば、被駆動体の位置に応じて駆動手段の負荷トルクが変動するような場合であっても、この負荷トルクの大きさに応じた可変ゲインに基づき駆動手段を制御することができ、被駆動体の速度制御性能を安定させることができる。
なお、駆動手段の負荷トルクが被駆動体の位置によって変動する要因としては、ばねやごむ等による弾性力、被駆動体を移動させるスライダやガイドにできてしまった傷や突起、磁力や風力等の外部から作用する力、他の物体との間の摩擦力等が例示できる。
【０００９】
本発明の駆動制御装置では、前記速度補償部は、前記位置情報対応速度ゲイン情報を生成する位置情報対応速度ゲイン情報生成部を備え、前記電流供給部は、前記速度補償結果を電流指令として取得し、この取得した電流指令に基づいて、前記駆動手段へ電流を供給する電力変換部を備え、前記位置情報対応速度ゲイン情報生成部は、前記被駆動体を一定速度で駆動するように速度補償を行ったときの、前記駆動手段の供給電流と前記被駆動体の位置との関係に基づいて、前記位置情報対応速度ゲイン情報を生成することが好ましい。
【００１０】
このような構成よれば、駆動制御装置が制御対象とする駆動手段や被駆動体が交換された場合でも、この制御対象に応じた位置情報対応速度ゲイン情報を駆動制御装置が生成することができる。したがって、駆動手段や被駆動体によらずに、被駆動体の速度制御性能を安定させることができる。
また、被駆動体の現在の速度に応じて速度補償を行う速度フィードバック制御を行う構成においては、被駆動体が一定速度で駆動するように上記フィードバック制御を行うと、被駆動体が所定の位置に存在するときの駆動手段の負荷トルクに応じて、供給電流が変動する。この関係を利用するだけの簡単な方法で、駆動制御装置が位置情報対応速度ゲイン情報を生成することができる。
【００１１】
本発明の駆動制御装置では、前記速度補償部は、前記被駆動体の速度と、前記被駆動体が所定の速度で駆動するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する速度情報対応速度ゲイン記憶部を備え、前記可変ゲイン設定部は、前記速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の速度に対応する可変ゲインを設定することが好ましい。
【００１２】
このような構成よれば、被駆動体の位置および速度に応じて、駆動手段の負荷トルクが変動するような場合であっても、この負荷トルクの大きさに応じた可変ゲインに基づき駆動手段を制御することができ、被駆動体の速度制御性能を安定させることができる。
【００１３】
本発明の駆動制御装置は、被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御装置であって、前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較部と、この速度比較部での比較結果に基づいて前記被駆動体の速度補償を行う速度補償部と、この速度補償部での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する電流供給部とを備え、前記速度補償部は、前記被駆動体の速度と、前記被駆動体が所定の速度で駆動するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する速度情報対応速度ゲイン記憶部と、前記速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の速度に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定部と、前記速度比較部での比較結果と前記可変ゲイン設定部が設定した可変ゲインとに基づいて、前記速度補償を行う補償処理部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成よれば、被駆動体の速度に応じて駆動手段の負荷トルクが変動するような場合であっても、この負荷トルクの大きさに応じた可変ゲインに基づき駆動手段を制御することができ、被駆動体の速度制御性能を安定させることができる。
【００１５】
本発明の駆動制御装置では、前記速度補償部は、前記速度情報対応速度ゲイン情報を生成する速度情報対応速度ゲイン情報生成部を備え、前記電流供給部は、前記速度補償結果を電流指令として取得し、この取得した電流指令に基づいて、前記駆動手段へ電流を供給する電力変換部を備え、前記速度情報対応速度ゲイン情報生成部は、前記被駆動体を第１速度で駆動するように速度補償を行ったときの前記駆動手段の供給電流と、前記被駆動体を第２速度で駆動するように速度補償を行ったときの前記駆動手段の供給電流との関係に基づいて、前記速度情報対応速度ゲイン情報を生成することが好ましい。
【００１６】
このような構成よれば、制御対象とする駆動手段や被駆動体に応じた速度情報対応速度ゲイン情報を、駆動制御装置が生成することができ、駆動手段や被駆動体によらずに、被駆動体の速度制御性能を安定させることができる。
また、速度フィードバック制御を行う構成においては、被駆動体が一定速度で駆動するように上記フィードバック制御を行うと、被駆動体が所定の速度で駆動するときの駆動手段の負荷トルクに応じて、供給電流が変動する。この関係を利用するだけの簡単な方法で、駆動制御装置が速度情報対応速度ゲイン情報を生成することができる。
【００１７】
本発明の駆動装置は、被駆動体を駆動する駆動手段と、所定の速度指令に基づいて前記駆動手段を制御する上述の駆動制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成よれば、被駆動体の速度制御性能を安定させることが可能な駆動装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の駆動制御方法は、被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御方法であって、前記被駆動体の位置と、前記被駆動体が所定の位置に存在するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す位置情報対応速度ゲイン情報を記憶する位置情報対応速度ゲイン記憶部を用い、前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較工程と、前記位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の位置に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定工程と、前記速度比較工程での比較結果と前記可変ゲイン設定工程で設定した可変ゲインとに基づいて、前記被駆動体の速度補償を行う速度補償工程と、この速度補償工程での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを実行することを特徴とする。
【００２０】
本発明の駆動制御方法は、被駆動体を駆動する駆動手段を、所定の速度指令に基づいて制御する駆動制御方法であって、前記被駆動体の速度と、前記被駆動体が所定の速度で駆動するときの前記駆動手段の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する速度情報対応速度ゲイン記憶部を用い、前記被駆動体の現在の速度を前記速度指令の速度と比較する速度比較工程と、前記速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、前記被駆動体の現在の速度に対応する可変ゲインを設定する可変ゲイン設定工程と、前記速度比較工程での比較結果と前記可変ゲイン設定工程で設定した可変ゲインとに基づいて、前記被駆動体の速度補償を行う速度補償工程と、この速度補償工程での速度補償結果に基づいて、前記駆動手段を制御する駆動制御工程とを実行することを特徴とする。
【００２１】
本発明の駆動制御方法によれば、上述の駆動制御装置と同様に、被駆動体の位置や速度に応じて駆動手段の負荷トルクが変動するような場合であっても、この負荷トルクの大きさに応じた可変ゲインに基づき駆動手段を制御することができ、被駆動体の速度制御性能を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動装置を示す模式図。
【図２】前記駆動装置を示すブロック図。
【図３】前記駆動装置における速度情報対応速度ゲイン情報の生成中の経過時間と被駆動体の速度およびモータへの供給電流との関係を示す図。
【図４】前記速度情報対応速度ゲイン情報の生成中の被駆動体の速度とモータへの供給電流との関係を示す図。
【図５】前記速度情報対応速度ゲイン情報を示す図。
【図６】前記駆動装置における位置情報対応速度ゲイン情報の生成中の被駆動体の位置と被駆動体の速度およびモータへの供給電流との関係を示す図。
【図７】前記位置情報対応速度ゲイン情報を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜駆動装置の構成＞
図１に示すように、本実施形態の駆動装置１は、被駆動体２を駆動する駆動手段としてのモータ３と、所定の速度指令に基づいてモータ３を制御する駆動制御装置４とを備えている。
【００２４】
被駆動体２は、ガイド２１に沿って移動可能なスライダ２２に設けられている。また、被駆動体２は、ばね２３を介して壁Ｗに接続されている。
さらに、被駆動体２には、読取ヘッド２４が設けられている。この読取ヘッド２４は、ガイド２１に沿って設けられたスケール２５の値を読み取り、この読み取った被駆動体２の位置信号を駆動制御装置４へ出力する。
【００２５】
モータ３は、駆動制御装置４からの電流により駆動する。この電流の供給路には、電流センサ３４が設けられている。電流センサ３４は、駆動制御装置４から流れる電流を検出し、アナログの電流信号を駆動制御装置４へ出力する。
また、モータ３は、被駆動体２を壁Ｗに対して進退させる送り機構３０を構成している。
この送り機構３０は、モータ３により回転する送りねじ軸３１と、スライダ２２の下面に設置された送りねじ受け３２と、送りねじ軸３１の回転角度を検出するエンコーダ３３とを備えている。エンコーダ３３は、検出した送りねじ軸３１の回転角度信号を駆動制御装置４へ出力する。
【００２６】
駆動制御装置４は、図２に示すように、位置指令部４１と、第１カウンタ４２と、位置比較部４３と、位置制御部４４と、第２カウンタ４５と、微分部４６と、速度比較部４７と、速度補償部４８と、電流供給部４９とを備えている。
位置指令部４１は、被駆動体２を所定の位置に移動させるための位置指令を出力する。
第１カウンタ４２は、読取ヘッド２４からの信号をカウントし、被駆動体２の現在の位置として出力する（位置フィードバック）。
位置比較部４３は、位置指令部４１からの位置指令の位置と、第１カウンタ４２からの被駆動体２の現在の位置との偏差を演算し、この演算結果を出力する。
位置制御部４４は、位置比較部４３で演算された偏差を速度指令として出力する。
【００２７】
第２カウンタ４５は、エンコーダ３３からの信号をカウントし、エンコーダ３３の現在の回転角度として出力する。
微分部４６は、第２カウンタ４５からの回転角度を微分して、被駆動体２の現在の速度として出力する（速度フィードバック）。
速度比較部４７は、位置制御部４４からの速度指令と、微分部４６からの被駆動体２の現在の速度との偏差を演算し、この演算結果を出力する。
【００２８】
速度補償部４８は、速度比較部４７での演算結果に基づいて、被駆動体２の速度補償を行う。速度補償部４８は、位置情報対応速度ゲイン記憶部５０と、速度情報対応速度ゲイン記憶部５１と、位置情報対応速度ゲイン情報生成部および速度情報対応速度ゲイン情報生成部としてのゲイン情報生成部５２と、可変ゲイン設定部としての位置情報対応速度ゲイン設定部５３と、可変ゲイン設定部としての速度情報対応速度ゲイン設定部５４と、補償処理部としての速度補償処理部５５とを備えている。
【００２９】
位置情報対応速度ゲイン記憶部５０は、被駆動体２の位置と、被駆動体２が所定の位置に存在するときのモータ３の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとしての位置情報対応可変ゲインＫｖｐとの関係を表す位置情報対応速度ゲイン情報を記憶する。
速度情報対応速度ゲイン記憶部５１は、被駆動体２の速度と、被駆動体２が所定の速度で駆動するときのモータ３の負荷トルクに応じて変動する可変ゲインとしての速度情報対応可変ゲインＫｖｖとの関係を表す速度情報対応速度ゲイン情報を記憶する。
ゲイン情報生成部５２は、位置情報対応速度ゲイン情報と速度情報対応速度ゲイン情報とを生成し、位置情報対応速度ゲイン記憶部５０と速度情報対応速度ゲイン記憶部５１とにそれぞれ記憶する。
なお、位置情報対応速度ゲイン情報および位置情報対応速度ゲイン情報の内容と生成方法については、後述する。
【００３０】
位置情報対応速度ゲイン設定部５３は、位置情報対応速度ゲイン記憶部５０に記憶された位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、第１カウンタ４２から入力される被駆動体２の現在の位置に対応する位置情報対応可変ゲインＫｖｐを設定する。
速度情報対応速度ゲイン設定部５４は、速度情報対応速度ゲイン記憶部５１に記憶された速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、微分部４６から入力される被駆動体２の現在の速度に対応する速度情報対応可変ゲインＫｖｖを設定する。
【００３１】
速度補償処理部５５は、速度比較部４７での演算結果と、位置情報対応速度ゲイン設定部５３が設定したゲインと、速度情報対応速度ゲイン設定部５４が設定したゲインとに基づいて、被駆動体２の速度補償を行う。速度補償処理部５５は、第１乗算部５６と、第２乗算部５７と、速度制御部５８とを備えている。
【００３２】
第１乗算部５６は、速度比較部４７での演算結果に対して、位置情報対応速度ゲイン設定部５３から出力されたゲインを乗算し、その乗算結果を第２乗算部５７へ出力する。
第２乗算部５７は、第１乗算部５６での乗算結果に対して、速度情報対応速度ゲイン設定部５４から出力されたゲインを乗算し、その乗算結果を速度制御部５８へ出力する。
速度制御部５８は、被駆動体２を駆動する供給電流を電流指令として出力する。
【００３３】
電流供給部４９は、速度補償部４８での速度補償結果に基づいて、モータ３を制御する。電流供給部４９は、ＡＤ変換部５９と、電力変換部６０とを備えている。
【００３４】
ＡＤ変換部５９は、電流センサ３４からの電流信号をアナログからデジタルに変換して、モータ３に流れる現在の電流として出力する。
電力変換部６０は、速度補償結果である電流指令に基づいて、モータ３に電流を流す。
【００３５】
そして、位置比較部４３と、位置制御部４４と、速度比較部４７と、第１乗算部５６と、第２乗算部５７と、速度制御部５８と、電力変換部６０と、モータ３と、読取ヘッド２４と、第１カウンタ４２とは、第１カウンタ４２からの位置フィードバックが、位置指令部４１からの位置指令の位置に一致するように、モータ３を駆動させる位置制御ループＲＰを構成する。
また、速度比較部４７と、第１乗算部５６と、第２乗算部５７と、速度制御部５８と、電力変換部６０と、モータ３と、エンコーダ３３と、第２カウンタ４５と、微分部４６とは、微分部４６からの速度フィードバックが、位置制御部４４からの速度指令の速度に一致するように、モータ３を駆動させる速度制御ループＲＶを構成する。
さらに、電力変換部６０は、速度制御部５８からの電流指令の電流に一致するように、モータ３に電流を流す。
【００３６】
＜駆動装置の動作＞
次に、駆動装置１の動作について説明する。
まず、被駆動体２を駆動するモータ３と駆動制御装置４とが接続されると、駆動制御装置４は、位置情報対応速度ゲイン情報および速度情報対応速度ゲイン情報を生成する。
【００３７】
｛速度情報対応速度ゲイン情報の生成｝
駆動制御装置４のゲイン情報生成部５２は、速度情報対応速度ゲイン情報を生成するとき、位置情報対応速度ゲイン設定部５３と速度情報対応速度ゲイン設定部５４とに対し「１」のゲインを設定するように制御する。
その後、駆動制御装置４は、被駆動体２の可動範囲において第１速度Ｖ１の等速で被駆動体２を駆動するように、モータ３に対して位置フィードバック制御および速度フィードバック制御を行う。このとき、第１カウンタ４２からの位置フィードバックが、位置比較部４３と位置情報対応速度ゲイン設定部５３とに入力される。位置情報対応速度ゲイン設定部５３は、第１カウンタ４２からの位置フィードバックが入力されたとき、被駆動体２の現在の位置にかかわらず、ゲインを「１」に設定して第１乗算部５６へ出力する。また、微分部４６からの速度フィードバックが、速度比較部４７と速度情報対応速度ゲイン設定部５４とに入力される。速度情報対応速度ゲイン設定部５４は、微分部４６からの速度フィードバックが入力されたとき、被駆動体２の現在の速度にかかわらず、ゲインを「１」に設定して第２乗算部５７へ出力する。その結果、速度比較部４７から出力される速度偏差の演算結果に対し、第１乗算部５６および第２乗算部５７において、それぞれ「１」が乗算され、速度制御部５８へ出力される。すなわち、速度比較部４７からの演算結果が、そのまま速度制御部５８へ出力される。
【００３８】
このような制御により、図３に実線で示すように、被駆動体２の速度を０から第１速度Ｖ１に上げるまでは、モータ３にプラスの第１電流Ｉ１より大きい電流を流し、被駆動体２の速度が第１速度Ｖ１に到達すると、第１速度Ｖ１を維持するために第１電流Ｉ１を流す。そして、被駆動体２の速度を０に下げるときには、マイナスの電流を流す。
【００３９】
次に、駆動制御装置４は、被駆動体２の可動範囲において第１速度Ｖ１より遅い第２速度Ｖ２の等速で被駆動体２を駆動するように、モータ３に対して位置フィードバック制御および速度フィードバック制御を行う。
このような制御により、図３に二点鎖線で示すように、被駆動体２の速度が０から第２速度Ｖ２に到達すると、第２速度Ｖ２を維持するためにプラスの第２電流Ｉ２を流し、被駆動体２の速度を０に下げるときには、マイナスの電流を流す。
【００４０】
そして、ゲイン情報生成部５２は、図３に実線および二点鎖線で示すようなモータ３に流す電流と被駆動体２の速度との関係を求める。例えば、被駆動体２の第１速度Ｖ１が１００ｍｍ／ｓｅｃのときにモータ３に流す第１電流Ｉ１が１４．０Ａ（アンペア）であり、第２速度Ｖ２が１０ｍｍ／ｓｅｃのときに第２電流Ｉ２が１０．４Ａの場合、ゲイン情報生成部５２は、図４に示すような関係を表すグラフを求めることができる。
この後、ゲイン情報生成部５２は、図４に示すグラフの傾き（変化率）から、被駆動体２の速度が０のときに速度情報対応可変ゲインＫｖｖが１となるような正規化を行い、図５に示すようなグラフを速度情報対応速度ゲイン情報として生成する。なお、被駆動体２の速度が０のときに速度情報対応可変ゲインＫｖｖが１を超える値、または、１未満の値となるような正規化を行ってもよい。そして、ゲイン情報生成部５２は、速度情報対応速度ゲイン情報を速度情報対応速度ゲイン記憶部５１に記憶させる。
この速度情報対応速度ゲイン情報により、被駆動体２の速度が速くなるほどモータ３の負荷トルクが大きくなることに対応して、速度情報対応可変ゲインＫｖｖが大きく設定される。
なお、速度情報対応速度ゲイン情報は、図５に示すようなグラフであってもよいし、このグラフを式やテーブルで表したものであってもよい。
また、例えば、被駆動体２を第１速度Ｖ１の等速で駆動させるために、モータ３に流す電流が一定でない場合には、第１速度Ｖ１で駆動している間の平均電流を第１電流Ｉ１として用いて、速度情報対応速度ゲイン情報を生成してもよい。
【００４１】
｛位置情報対応速度ゲイン情報の生成｝
駆動制御装置４のゲイン情報生成部５２は、位置情報対応速度ゲイン情報を生成するとき、速度情報対応速度ゲイン情報の生成時と同様に、位置情報対応速度ゲイン設定部５３と速度情報対応速度ゲイン設定部５４とに対し「１」のゲインを設定するように制御する。
その後、駆動制御装置４は、被駆動体２の可動範囲において所定速度の等速で被駆動体２を駆動するように、モータ３に対して位置フィードバック制御および速度フィードバック制御を行う。このとき、速度情報対応速度ゲイン情報の生成の時と同じように、速度比較部４７からの演算結果が、そのまま速度制御部５８へ出力される。
【００４２】
このような制御により、図６に示すように、被駆動体２の速度を０から所定速度Ｖに上げるまでは、モータ３にプラスの所定電流を流し、被駆動体２の速度が所定速度Ｖに到達すると、この所定速度Ｖを維持するためにプラスの電流を流し、被駆動体２の速度を０に下げるときには、マイナスの電流を流す。
被駆動体２の位置によってモータ３の負荷トルクが変動する場合、被駆動体２を所定速度Ｖで駆動するような制御を行うと、モータ３の負荷トルクが大きいときには被駆動体２に大きい電流を流し、負荷トルクが小さいときには被駆動体２に小さい電流を流すため、図６に示すように、負荷トルクの変動に応じてモータ３に流す電流も変動する。
【００４３】
そして、ゲイン情報生成部５２は、被駆動体２が一定の所定速度Ｖで駆動しているときの電流の平均値を求め、この平均値の電流をモータ３に流すときに位置情報対応可変ゲインＫｖｐが１となるような正規化を行い、図７に示すようなグラフを位置情報対応速度ゲイン情報として生成する。なお、平均値ではなく、最大値または最小値の電流をモータ３に流すときに、位置情報対応可変ゲインＫｖｐが１となるような正規化を行ってもよい。そして、ゲイン情報生成部５２は、位置情報対応速度ゲイン情報を位置情報対応速度ゲイン記憶部５０に記憶させる。
この位置情報対応速度ゲイン情報により、被駆動体２の位置によってモータ３の負荷トルクが変動することに対応して、位置情報対応可変ゲインＫｖｐが設定される。
なお、位置情報対応速度ゲイン情報は、図７に示すようなグラフであってもよいし、このグラフを式やテーブルで表したものであってもよい。
【００４４】
｛モータの制御｝
位置情報対応速度ゲイン情報および速度情報対応速度ゲイン情報が位置情報対応速度ゲイン記憶部５０および速度情報対応速度ゲイン記憶部５１に記憶されると、駆動制御装置４は、位置指令部４１からの位置指令に基づいて、モータ３を制御する。
具体的に、駆動制御装置４のゲイン情報生成部５２は、位置情報対応速度ゲイン設定部５３と速度情報対応速度ゲイン設定部５４とに対し、位置情報対応速度ゲイン情報と速度情報対応速度ゲイン情報とに基づいて、位置情報対応可変ゲインＫｖｐと速度情報対応可変ゲインＫｖｖとを設定するように制御する。
この後、駆動制御装置４は、位置指令部４１からの位置指令に基づいて、モータ３に対する位置フィードバック制御および速度フィードバック制御を行う。
第１カウンタ４２からの位置フィードバックが位置比較部４３と位置情報対応速度ゲイン設定部５３とに入力されると、位置情報対応速度ゲイン設定部５３は、図７に示すような位置情報対応速度ゲイン情報に基づいて、被駆動体２の現在の位置に対応する位置情報対応可変ゲインＫｖｐを設定し、この設定した位置情報対応可変ゲインＫｖｐを第１乗算部５６へ出力する。また、微分部４６からの速度フィードバックが速度比較部４７と速度情報対応速度ゲイン設定部５４とに入力されると、速度情報対応速度ゲイン設定部５４は、図５に示すような速度情報対応速度ゲイン情報に基づいて、被駆動体２の現在の速度に対応する速度情報対応可変ゲインＫｖｖを設定し、この設定した速度情報対応可変ゲインＫｖｖを第２乗算部５７へ出力する。
【００４５】
そして、速度制御ループＲＶにおいて、第１乗算部５６は、速度比較部４７から出力される速度偏差の演算結果に対して位置情報対応可変ゲインＫｖｐを乗算し、その乗算結果を第２乗算部５７へ出力する。また、第２乗算部５７は、第１乗算部５６から出力される乗算結果に対して速度情報対応可変ゲインＫｖｖを乗算し、その乗算結果を速度制御部５８へ出力する。そして、速度制御ループＲＶは、速度制御部５８において、供給電流を設定し、この供給電流により対応する速度でモータ３を駆動させる。
【００４６】
このように位置情報対応可変ゲインＫｖｐおよび速度情報対応可変ゲインＫｖｖを用いて制御を行うことにより、被駆動体２の位置や速度によってモータ３の負荷トルクが変動する場合でも、被駆動体２の速度制御性能を安定させることができる。例えば、図１に示すように、ばね２３の弾性力により、被駆動体２が壁Ｗから離れるに従って、モータ３の負荷トルクが大きくなるような制御対象でも、位置情報対応可変ゲインＫｖｐおよび速度情報対応可変ゲインＫｖｖを用いた制御により、安定した速度制御性能で被駆動体２を一定速度で位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動させることができる。
【００４７】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、被駆動体２の位置および速度に応じてモータ３の負荷トルクが変動するような場合であっても、この負荷トルクの大きさに応じた位置情報対応可変ゲインＫｖｐおよび速度情報対応可変ゲインＫｖｖに基づきモータ３を制御することができる。したがって、位置によらずに被駆動体２を一定速度で移動させる場合、位置によって異なる速度で移動させる場合のいずれであっても、被駆動体２の速度制御性能を安定させることができる。
【００４８】
また、モータ３や被駆動体２が交換された場合でも、これらに応じた位置情報対応速度ゲイン情報および速度情報対応速度ゲイン情報を駆動制御装置４が生成することができ、モータ３や被駆動体２によらずに、被駆動体２の速度制御性能を安定させることができる。さらに、被駆動体２が一定速度で駆動するようにフィードバック制御を行ったときに、被駆動体２の位置や速度に応じて、モータ３への供給電流が変動する関係を利用するだけの簡単な方法で、駆動制御装置４が位置情報対応速度ゲイン情報や速度情報対応速度ゲイン情報を生成することができる。
【００４９】
＜変形例＞
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれる。
【００５０】
例えば、駆動制御装置４に速度情報対応速度ゲイン記憶部５１、速度情報対応速度ゲイン設定部５４、第２乗算部５７を設けずに、位置情報対応可変ゲインＫｖｐのみに基づきモータ３を制御してもよいし、位置情報対応速度ゲイン記憶部５０、位置情報対応速度ゲイン設定部５３、第１乗算部５６を設けずに、速度情報対応可変ゲインＫｖｖのみに基づきモータ３を制御してもよい。
また、駆動制御装置４にゲイン情報生成部５２を設けずに、外部の装置においてシミュレーションや実験等により生成した位置情報対応速度ゲイン情報および速度情報対応速度ゲイン情報を、位置情報対応速度ゲイン記憶部５０および速度情報対応速度ゲイン記憶部５１に記憶させてもよい。
【００５１】
さらに、被駆動体２の位置や速度に応じて、モータ３への供給電圧が変動する関係を利用することで、駆動制御装置４が位置情報対応速度ゲイン情報や速度情報対応速度ゲイン情報を生成してもよい。
また、速度情報対応速度ゲイン情報を生成するときに、２種類の速度の等速で被駆動体２を駆動するようにフィードバック制御を行ったが、３種類以上の速度の等速で被駆動体２を駆動するようにフィードバック制御を行ってもよい。
【００５２】
また、本発明の駆動制御装置の制御対象としては、駆動手段によって、被駆動体を水平方向および垂直方向のうち少なくとも一方に駆動させるものであってもよい。
さらに、本発明の駆動手段は、被駆動体を直線状、曲線状、螺旋状等いずれの状態で移動させるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…駆動装置
２…被駆動体
３…モータ（駆動手段）
４…駆動制御装置
４７…速度比較部
４８…速度補償部
４９…電流供給部
５０…位置情報対応速度ゲイン記憶部
５１…速度情報対応速度ゲイン記憶部
５２…ゲイン情報生成部（位置情報対応速度ゲイン情報生成部、速度情報対応速度ゲイン情報生成部）
５３…位置情報対応速度ゲイン設定部
５４…速度情報対応速度ゲイン設定部
５５…速度補償処理部（補償処理部）
５８…速度制御部
６０…電力変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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