【手続補正書】
【提出日】平成23年12月28日(2011.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷機械もしくは該負荷機械を駆動する電動機の移動量を検出する検出部の検出値が動作指令に追従するように前記電動機を制御する制御部を備えた1軸用電動機制御装置を少なくとも2軸分備えた電動機制御装置であって、
前記1軸用電動機制御装置に、前記制御部の特性と制御対象である機械の特性とを含む単軸の自己一巡開ループ伝達関数を算出する自己一巡開ループ伝達関数算出部と、
前記制御部に、駆動力生成出力後に外乱として動作指令を与える外乱駆動力入力部と、
前記外乱駆動力入力部の前の駆動力を検出する制御部補償駆動力検出部と、を備え、
前記電動機制御装置に、前記制御部へ動作指令を与える指令部と、
軸夫々の前記外乱駆動力を動作指令として全軸の夫々の前記外乱駆動力入力部に与え、夫々の前記制御部補償駆動力検出部により補償駆動力を検出し、全軸の前記外乱駆動力と、全軸の前記補償駆動力と、全軸の単軸の自己一巡開ループ伝達関数と、に基づいて相互一巡開ループ伝達関数を算出する相互一巡開ループ伝達関数算出部を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
前記相互一巡開ループ伝達関数算出部は、全軸を駆動可能にしたまま１軸づつ前記外乱駆動力を前記外乱駆動力入力部に与えて、それぞれが駆動した状態での全軸の前記補償駆動力と、１軸づつに与えた前記外乱駆動力と、全軸の単軸の前記自己一巡開ループ伝達関数と、から前記相互一巡開ループ伝達関数を算出することを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
少なくとも1つの前記1軸用電動機制御装置に、複数の前記検出部を備え前記制御部にフィードバックループを複数備えた場合、前記相互一巡開ループ伝達関数算出部は、夫々の前記検出部の応答と他軸の駆動による機械特性と自軸の制御特性とからなる特性の和を相互一巡開ループ伝達関数とすることを特徴とする請求項１または2に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記電動機制御装置は、少なくとも1つの前記1軸用電動機制御装置が、前記電動機の制御を切ると前記電動機が移動する構成であって、
前記動作指令と前記補償駆動力と前記検出部の検出値から前記機械特性を算出する機械特性演算部を備え、
前記機械特性演算部は、少なくとも１軸に加えた前記動作指令に基づく前記機械特性のみを算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
前記電動機制御装置は、前記相互一巡開ループ伝達関数と前記機械特性と前記自己一巡開ループ伝達関数から制御系特性および新たな組み合わせの前記相互一巡開ループ伝達関数を算出する特性演算部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、負荷機械もしくは該負荷機械を駆動する電動機の移動量を検出する検出部の検出値が動作指令に追従するように前記電動機を制御する制御部を備えた1軸用電動機制御装置を少なくとも2軸分備えた電動機制御装置であって、
前記1軸用電動機制御装置に、前記制御部の特性と制御対象である機械の特性とを含む単軸の自己一巡開ループ伝達関数を算出する自己一巡開ループ伝達関数算出部と、
前記制御部に、駆動力生成出力後に外乱として動作指令を与える外乱駆動力入力部と、
前記外乱駆動力入力部の前の駆動力を検出する制御部補償駆動力検出部と、を備え、
前記電動機制御装置に、前記制御部へ動作指令を与える指令部と、
軸夫々の前記外乱駆動力を動作指令として全軸の夫々の前記外乱駆動力入力部に与え、夫々の前記制御部補償駆動力検出部により補償駆動力を検出し、全軸の前記外乱駆動力と、全軸の前記補償駆動力と、全軸の単軸の自己一巡開ループ伝達関数と、に基づいて相互一巡開ループ伝達関数を算出する相互一巡開ループ伝達関数算出部を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動機制御装置において、前記相互一巡開ループ伝達関数算出部は、全軸を駆動可能にしたまま１軸づつ前記外乱駆動力を前記外乱駆動力入力部に与えて、それぞれが駆動した状態での全軸の前記補償駆動力と、１軸づつに与えた前記外乱駆動力と、全軸の単軸の前記自己一巡開ループ伝達関数と、から前記相互一巡開ループ伝達関数を算出することを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または2に記載の電動機制御装置において、少なくとも1つの前記1軸用電動機制御装置に、複数の前記検出部を備え前記制御部にフィードバックループを複数備えた場合、前記相互一巡開ループ伝達関数算出部は、夫々の前記検出部の応答と他軸の駆動による機械特性と自軸の制御特性とからなる特性の和を相互一巡開ループ伝達関数とすることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機制御装置において、前記電動機制御装置は、少なくとも1つの前記1軸用電動機制御装置が、前記電動機の制御を切ると前記電動機が移動する構成であって、前記動作指令と前記補償駆動力と前記検出部の検出値から前記機械特性を算出する機械特性演算部を備え、前記機械特性演算部は、少なくとも１軸に加えた前記動作指令に基づく前記機械特性のみを算出することを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機制御装置において、前記電動機制御装置は、前記相互一巡開ループ伝達関数と前記機械特性と前記自己一巡開ループ伝達関数から制御系特性および新たな組み合わせの前記相互一巡開ループ伝達関数を算出する特性演算部を備えることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によると、垂直軸や外力が掛かる状況で大きなストロークで使用する電動機が含まれる複数軸の軸間を含む機械特性を測定するとともに軸間干渉の機械特性と、ゲイン余裕や位相余裕を考慮した制御系の設定を行うことができる。つまり、制御系の安定度を把握し、機械特性に合わせ軸間を含めた制御器の調整度合いを把握し、軸間干渉の機械特性と、ゲイン余裕や位相余裕を考慮した制御系の設定を行うことができる。
まず、機械特性である多軸伝達関数が得られれば、機械の剛性が把握できるので、機械の剛性の設計性能の確認ができ、機械側の修正・改善に利用できる。
また、多軸伝達関数を把握することで、制御部のノッチフィルタ、ローパスフィルタ、振動抑制制御などを含めた制御方式の選択、指令部の共振させない動作信号の作成、などを、単軸だけでなく、多軸間の軸間の組み合わせにおける影響度を考慮して検討し、設定できる。
さらに、多軸伝達関数を把握することで、機械特性の影響度がお互いに高いために、電動機制御装置の他軸を考慮した設定が必要な軸間を絞り込むことができる。
絞りこまれた軸間では、軸間の機械特性と制御系を合わせた特性を新たな評価基準である相互一巡開ループ伝達関数を定量的に把握することで、制御部の応答性パラメータや各種フィルタや振動抑制機能、指令部にて加工した動作信号などを軸間で相互に効果があるように設定し、また、その各種設定後に再度、相互一巡開ループ伝達関数を求めることで各種設定した効果を確認できるので、機械特性と整合した複数の電動機を備えた電動機制御装置を実現できる。
請求項１に記載の発明によると、２軸以上の電動機制御装置において軸間の相互一巡開ループ伝達関数を算出することができ、軸間の機械特性と制御特性を合わせた特性を定量的に把握し、軸間干渉の機械特性と、ゲイン余裕や位相余裕を考慮した制御系の軸間で相互に効果がある設定を行うことができる。または、その効果を定量的に確認できる。
また、請求項２に記載の発明によると、２軸以上の電動機制御装置において１軸づつ外乱駆動力を与えて相互一巡開ループ伝達関数を算出することができ、相互一巡開ループ伝達関数の計測・算出を１軸づつ状態確認しながら実施できる。
また、請求項３に記載の発明によると、フィードバックループを複数備えた前記電動機制御装置の場合でも軸間の機械特性と制御特性を合わせた特性を定量的に把握することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、電動機の制御を切ると電動機が移動するような、直軸や外力が掛かる状況で大きなストロークで使用する電動機が含まれていても、制御部の保持力で電動機の位置を保ったまま、多軸の軸間を含む機械特性を多軸伝達関数として計測・算出することができる。機械特性から、制御特性と機械特性の詳細な整合が必要な軸間の組み合わせを、多数の中から絞り込むことができる。
また、請求項５に記載の発明によると、多軸伝達関数や軸間の相互一巡開ループ伝達関数、単軸の自己一巡開ループ伝達関数から制御部単独の制御系特性や新たな組み合わせの相互一巡開ループ伝達関数を算出することがでる。他軸の制御系特性を別途得られれば、計測していない他軸との相互一巡開ループ伝達関数を算出することもできる。