(57)【要約】【課題】上位コントローラを切り離した状態でも、サーボドライバのゲイン調整を行うことができるようにする。【解決手段】上位コントローラ１がサーボドライバ２に接続されている際に、上位コントローラ１からモータ３の駆動を制御するサーボ制御部１１に入力される位置指令をサーボドライバ２の指令記憶領域１３に保存し、上位コントローラ１がサーボドライバ２から切り離された後に、指令保存領域１３に保存されている位置指令をサーボ制御部１３に出力することによりゲイン調整を行う。【選択図】　　　図１
2004110700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位コントローラからの動作指令に応じてモータの制御を行うサーボドライバにおいて、
前記上位コントローラから入力された動作指令に基づいてモータの駆動を制御するサーボ制御部と、
前記上位コントローラから前記サーボ制御部に入力される動作指令が入力されていて、指令保存モードが設定されている場合には入力されている動作指令を保存し、指令払い出しモードが設定されている場合には保存している動作指令を前記サーボ制御部に出力する指令保存手段と、を備えたサーボドライバ。
【請求項２】
前記動作指令が、位置指令である請求項１記載のサーボドライバ。
【請求項３】
上位コントローラからの動作指令に応じてモータの制御を行うサーボドライバの制御ゲインを調整するためのゲイン調整方法であって、
上位コントローラがサーボドライバに接続されている際に、前記上位コントローラからモータの駆動を制御するサーボ制御部に入力される動作指令を前記サーボドライバのメモリ領域に保存するステップと、
上位コントローラがサーボドライバから切り離された後に、前記メモリ領域に保存されている動作指令を前記サーボ制御部に出力することによりゲイン調整を行うステップと、を備えたサーボドライバのゲイン調整方法。
【請求項４】
上位コントローラからの動作指令に応じてモータの制御を行うサーボドライバの制御ゲインを調整するためのゲイン調整方法であって、
上位コントローラがサーボドライバに接続されている際に、前記上位コントローラからモータの駆動を制御するサーボ制御部に入力される動作指令を前記サーボドライバのメモリ領域に保存するステップと、
前記メモリ領域に保存された動作指令をパーソナルコンピュータに取り込むステップと、
前記パーソナルコンピュータに取り込んだ動作指令を表示し、表示した指令のうちの指定された少なくとも一部の区間を保存区間とするステップと、
前記保存区間に対応する動作指令をパーソナルコンピュータからサーボドライバに転送するステップと、
前記転送された保存区間分の動作指令を前記メモリ領域に保存するステップと、
上位コントローラがサーボドライバから切り離された後に、前記メモリ領域に保存されている保存区間に対応する動作指令を前記サーボ制御部に出力することによりゲイン調整を行うステップと、を備えたサーボドライバのゲイン調整方法。
【請求項５】
前記動作指令が、位置指令である請求項３または４記載のサーボドライバのゲイン調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上位コントローラからの動作指令に応じてモータの制御を行うサーボドライバに関し、特にサーボドライバの制御ゲインを調整するためのゲイン調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上位コントローラから動作指令を入力し、その動作指令に応じてモータの制御を行うサーボドライバの構成は図９に示すようになっている（例えば、特許文献１参照。）。このような従来のサーボドライバ９２は、図９に示すように、カウンタ１０と、サーボ制御部１１と、カウンタ１２とから構成されていて、上位コントローラ１から入力された動作指令（ここでは、位置指令とする）および位置検出器４によって生成された位置検出パルスに基づいて、モータ３の制御を行っている。
【０００３】
上位コントロール１からサーボドライバ９２への指令形態は、多種あるがここでは、パルス入力とする。他には、シリアル通信によるものや２ポートラムを介して指令するものなどがある。
【０００４】
カウンタ１０は、上位コントローラ１から入力された指令パルスをカウントすることにより位置指令を生成してサーボ制御部１１に出力している。カウンタ１２は、位置検出器４からの位置検出パルスをカウントすることにより位置フィードバックを生成してサーボ制御部１１に出力している。
【０００５】
サーボ制御部１１では、カウンタ１０からの位置指令と、カウンタ１２からの位置フィードバックとの偏差がなくなるように、モータ３を駆動する電流の制御を行っている。
【０００６】
サーボ制御部１１は、図１０に示されるように、減算器２１と、位置制御器２２と、微分器２３と、速度制御器２４と、トルクアンプ２５と、減算器２６とから構成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
サーボ制御部１１の構成は制御手法によって各種あるが、例えば図１０に示したような、位置制御器２２が比例制御で、速度制御器２４が比例・積分制御であるものが一般的である。ここでＫｐは位置比例ゲイン、Ｋｖは速度ループゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、１／ｓはラプラス変換（積分）を表す。
【０００８】
減算器２１は、カウンタ１０からの位置指令θｒと、カウンタ１２からの位置フィードバックθとの差を算出し、位置偏差εとして出力している。位置制御器２２は、減算器２１からの位置偏差εに位置比例ゲインＫｐを乗算して速度指令として出力している。減算器２６では、この速度指令と、微分器２３からの回転速度ωとの差が算出され、速度偏差として出力されている。速度制御器２４では、減算器２６からの速度偏差に（Ｋｖ＋Ｋｉ／ｓ）を乗算してトルク指令Ｔｒとして出力している。そして、トルクアンプ２５は、このトルク指令Ｔｒに基づいてモータ３を制御するための電流を発生させている。
【０００９】
このように、サーボ制御部１１では、位置指令θｒとモータ３に取り付けられた位置検出器４からの位置フィードバックθとの差により、フィードバック制御を行い、図９中のモータ３に電流を流し、モータ３を回転させる。このモータ３の回転速度ωや位置偏差εをモニタして、ゲイン調整が適切であるか判断し、適切になるように、ゲイン（Ｋｐ、Ｋｖ、Ｋｉ）を調整していた。サーボ制御部１１のゲインは、内部パラメータとして定義されている場合が通常であり、ゲイン調整はサーボドライバ９２に接続されたパラメータ変更器５（デジタルオペレータやパーソナルコンピュータ（以下パソコン）あるはサーボドライバ上に付属されているパネルオペレータ）でパラメータを変更しながら実施される。
【００１０】
このようなサーボドライバ９２において、ゲイン調整を実施するときは、以下のようにしていた。上位コントーラ１とサーボドライバ９２を接続して、上位コントローラ１内の指令作成部７で作成された指令パルスをサーボドライバ９２に出力する。サーボドライバ９２では、上位コントローラ１からの指令パルスをカウンタ１０で読み込みサーボ制御部１１に位置指令として出力する。
【００１１】
ところが、従来技術では、サーボドライバ９２のゲイン調整を実施するとき、上位コントローラ１が動作しないと、動作指令が入力されてこないので、モータ３が動作せず、ゲイン調整が不可能であった。そのため、必ず、上位コントーラ１を接続したままでゲイン調整を行う必要があり、例えば上位コントローラ１の組み替え作業など他の作業をする場合、サーボドライバ９２の調整作業ができないので、装置全体の立ち上げ時間が短縮できないという問題があった。また、上位コントローラ１の代わりに、他の簡易コントローラを使用することもあるが、その場合は、実際の上位コントローラ１と同一の指令を作成することが困難であったり、手間がかかったりする問題があった。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−３２８６２５号公報
【特許文献２】
特開平６−２０２７３６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のサーボドライバでは、上位コントローラが接続されいないと、ゲイン調整を行うことができないという問題点があった。
【００１４】
本発明の目的は、上位コントローラが切り離された状態でも、ゲイン調整を行うことができるサーボドライバおよびそのゲイン調整方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のサーボドライバのゲイン調整方法は、上位コントローラからの動作指令に応じてモータの制御を行うサーボドライバの制御ゲインを調整するためのゲイン調整方法であって、
上位コントローラがサーボドライバに接続されている際に、前記上位コントローラからモータの駆動を制御するサーボ制御部に入力される動作指令を前記サーボドライバのメモリ領域に保存するステップと、
上位コントローラがサーボドライバから切り離された後に、前記メモリ領域に保存されている動作指令を前記サーボ制御部に出力することによりゲイン調整を行うステップとを備えている。
【００１６】
本発明によれば、上位コントローラからの動作指令を保存するための上位指令保存手段がサーボドライバに設けられているため、サーボドライバは上位コントローラが切り離された状態でも、上位指令保存手段に保存されている動作指令に基づいて動作を行いゲイン調整を行うことができる。
【００１７】
また、本発明の他のサーボドライバのゲイン調整方法は、上位コントローラがサーボドライバに接続されている際に、前記上位コントローラからモータの駆動を制御するサーボ制御部に入力される動作指令を前記サーボドライバのメモリ領域に保存するステップと、
前記メモリ領域に保存された動作指令をパーソナルコンピュータに取り込むステップと、
前記パーソナルコンピュータに取り込んだ動作指令を表示し、表示した指令のうちの指定された少なくとも一部の区間を保存区間とするステップと、
前記保存区間に対応する動作指令をパーソナルコンピュータからサーボドライバに転送するステップと、
前記転送された保存区間分の動作指令を前記メモリ領域に保存するステップと、
上位コントローラがサーボドライバから切り離された後に、前記メモリ領域に保存されている保存区間に対応する動作指令を前記サーボ制御部に出力することによりゲイン調整を行うステップとを備えている。
【００１８】
本発明によれば、上位コントローラにより生成された動作指令のうちゲイン調整に必要な区間のみを指定区間としてメモリ領域に保存することができるので、ゲイン調整を効率良く行うことができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１、図２は本発明の第１の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明すための図である。図１において、図９中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００２１】
本実施形態におけるサーボドライバ２は、図１、図２に示されるように、図９に示した従来のサーボドライバ９２に対して、指令保存手段として機能する指令保存領域（メモリ領域）１３が新たに設けられた構成となっている。
【００２２】
本実施形態におけるサーボドライバ２は、動作モードとして、指令保存モードと指令払い出しモードとがある。指令保存モードは上位コントローラ１が接続され、上位コントローラ１から出力された位置指令がカウンタ１０を経てサーボ制御部１１と指令保存領域１３の両方に入力されている。指令払い出しモードでは上位コントローラ１は接続されていなく、位置指令が指令保存領域１３から出力されている。この指令保存モードと指令払い出しモードの指定は、パラメータ変更器５または、外部入力信号により行う。
【００２３】
図１はサーボドライバ２の指令保存モード時の動作を示した図であり、図２は指令払い出しモード時の動作を示した図である。
【００２４】
指令保存領域１３は、サーボ制御部１１に入力される位置指令がそのまま入力されており、指令保存モードの場合には入力している位置指令を保存し、指令払い出しモードの場合には保存している位置指令をサーボ制御部１１に払い出す（出力する）動作を行う。この指令保存モードは、パラメータ変更器５からの指令保存開始信号によって開始され、同様にしてパラメータ変更器５からの指令保存終了信号によって終了する。また、指令払い出しモードは、パラメータ変更器５からの指令払い出し開始信号によって開始され、パラメータ変更器５からの指令払い出し終了信号によって終了する。
【００２５】
次に、本実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を、指令保存モードと指令払い出しモードに分けてそれぞれ説明する。
【００２６】
先ず、指令保存モードでの動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
指令保存モードを開始する際の前提条件として、サーボドライバ２と上位コントローラ１が図１のように接続され動作中であり、サーボドライバ２には指令パルスが送られてきていることが必要となる。
【００２８】
このような状態において、指令保存領域１３では、先ず、保存開始信号がパラメータ変更器５より入力されているかどうかの判定が行われる（ステップ２０１）。ステップ２０１において、保存開始信号が入力されている場合、処理はステップ２０２に進む。一方、ステップ２０１において保存開始信号が入力されていない場合、サーボドラバ２では通常の動作が行われる。このステップ２０１はサーボ制御部１１のフィードバック制御のサンプリング毎にポーリングされる。また、この保存開始信号は通常のサーボドライバに入力されている外部入力信号を使ってもよい。
【００２９】
次に、指令保存領域１３では、ｍの初期化が行われた後（ステップ２０２）、ｍはインクリメントされる（ステップ２０３）。そして、指令保存領域１３にはカウンタ１０からのカウンタ値θｒが読み込まれ（ステップ２０４）、指令保存領域１３にｍで番号づけされて保存される（ステップ２０５）。つまり、θｍ＝θｒとなる。
【００３０】
そして、ｍの値と、予め定められたメモリ領域の最大値Ｌｍから１引いた値であるＬｍ−１との比較が行われ（ステップ２０６）、ｍが値Ｌｍ−１より大きい場合には処理はステップ２０８に移る。ｍが値Ｌｍ−１以下の場合には、処理はステップ２０７に移り、保存終了信号が入力されたかどうかが判断される（ステップ２０７）。ここで、Ｌｍはサーボドライバ２のパラメータで、動作時間や使用可能メモリ領域により、予め決められているものとする。ここでは、保存終了信号は、パラメータ変更器５から入力されるとしているが、通常のサーボドライバに入力されている外部入力信号を使ってもよい。
【００３１】
ステップ２０７において、保存終了信号が入力されいる場合、処理はステップ２０８に移り、現在のｍの値がＭｍａｘとして保存され処理は終了する（ステップ２０８）。つまり、Ｍｍａｘは指令保存領域１３に保存された指令θｒの個数を表す。
【００３２】
もし、Ｓ２０７で保存入力終了信号が入力されていない場合は、処理はステップ２０３に戻る。ただし、この処理は、サーボ制御部１１の制御サンプリング周期と同期して行われる。つまり、サーボ制御部１１の制御サンプリング周期毎にカウンタ値が指令保存領域に読み込まれるようにする。
【００３３】
このような処理により、指令保存領域１３に上位コントローラ１から送られた指令がＭｍａｘ個だけサーボ制御部１１のサンプリング時間毎に保存される。
【００３４】
次に、指令払い出しモードでの動作を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
指令払い出しモードが行われる際のシステム構成は図２に示されているように、上位コントローラ１がサーボドライバ２に接続されていることは必要とされない。
【００３６】
先ず、指令保存領域１３では、払い出し開始信号がパラメータ変更器５より入力されているかどうかの判定が行われる（ステップ３０１）。もし、払い出し開始信号が入力されている場合、処理はステップ３０２に進む。一方、指令払い出し信号が入力されていない場合、そのまま、ポーリングが継続される。また、この指令払い出し開始信号は通常のサーボドライバに入力されている外部入力信号を使ってもよい。
【００３７】
次に、指令保存領域１３では、ｎの初期化が行われた後（ステップ３０２）、ｎはインクリメントされる（ステップ３０３）。そして、次に、ｍの初期化が行われた後（ステップ３０４）、ｍはインクリメントされる（ステップ３０５）。
【００３８】
そして、指令保存モードにおいて指令保存領域１３に保存された指令θｍの読み出しが行われ（ステップ３０６）、サーボ制御部１１への位置指令θｒとして出力される（ステップ３０７）。つまり、θｒ＝θｍとなる。
【００３９】
そして、指令保存領域１３では、払い出し終了信号が入力されたかどうかの判定が行われる（ステップ３０８）。ステップ３０８において、払い出し終了信号が入力されている場合、指令払い出しモードは終了する。もし、払い出し終了信号が入力されていない場合は処理はステップ３０９に移り、払いだされた指令数ｍが指令保存領域１３に保存された指令の数Ｍｍａｘに達したかどうかの比較が行われる（ステップ３００９）。もし、ｍの値がＭｍａｘに達していれば処理はステップ３１０に移り、指令θ１〜θＭｍａｘの繰り返し回数ｎがあらかじめ決められた繰り返し回数Ｎｃに達したかどうかの判定が行われる（ステップ３１０）。ステップ３１０において、ｎの値が繰り返し回数Ｎｃに達している場合、指令払い出しモードは終了する。一方ｎの値がＮｃに達していない場合、処理はステップ３０３に戻る。
【００４０】
上記に示すような処理によって、指令保存領域１３に保存されたθ１〜θＭｍａｘまでの指令がサーボ制御部１１の指令として入力され、その指令が予め設定された繰り返し回数Ｎｃ回だけ繰り返される。
【００４１】
本実施形態によれば、上位コントローラ１からの動作指令を保存するための上位指令保存領域１３がサーボドライバ２に設けられているため、サーボドライバ２は上位コントローラ１が切り離された状態でも、上位指令保存領域１３に保存されている位置指令に基づいて動作を行いゲイン調整を行うことができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法について説明する。
【００４３】
図５〜図７は本発明の第２の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明するための図である。本実施形態は、上記で説明した第１の実施形態に比べて、パラメータ変更器５の代わりにパーソナルコンピュータ（以下パソコンと略す。）６が接続されている。サーボドライバ２自体の構成は第１の実施形態と同一である。図５は第１の指令保存モード、図６は指令のアップロードとダウンロードと第２の指令保存モード、図７は払い出しモードの動作を説明するための図である。
【００４４】
図５に示す第１の指令保存モードでは、図３のフローチャートに示した処理と同一の処理により上位コントローラ１からの位置指令が指令保存領域１３に保存される。ただし、モード切替え信号と指令保存開始信号、保存終了信号がパラメータ変更器５ではなく、パソコン６からサーボドライバ２に送られてくる。もちろん、パラメータ変更器５とパソコン６は並列して接続しておく構成も可能である。
【００４５】
次に、図６に示すように、指令保存領域１３に保存された動作指令は通常はＲＳ２３２Ｃ等の通信を利用して、パソコン６へアップロードされる。アップロードされた指令は、パソコン６の画面上に例えば図８のように表示される。このとき表示の形式は各種あるが、図８では、単位時間あたりの位置増分値（つまり、速度）として表示されている。つまり、
△θ１＝θ２−θ１、
△θ２＝θ３−θ２、
・
・
・
△θＭｍａｘ−１＝θＭｍａｘ−θＭｍａｘ−１
となる。
【００４６】
通常は、ゲイン調整時に注目する区間は全動作の一部である場合が多いので、パソコン６上で、△θ１〜△θＭｍａｘ−１の中から一部を指定する。これに対応する位置を順番にθ１、θ２、・・、θｄ、・・θＤｍａｘとする。次に、指定区間の位置指令をサーボドライバ２にダウンロード（転送）し、ダウンロードされた指令θｄが指令保存領域１３のθｍに順番に保存される。つまりθｍ＝θｄ（ｍ＝１〜Ｄｍａｘ）でなる。このとき、保存数Ｍｍａｘ＝Ｄｍａｘとおきかえられる。これが第２の指令保存モードの動作である。
【００４７】
この区間の指定及びアップロード、ダウンロードはパソコン６上で一般的に実現されているプログラミングで簡単に実現可能である。
【００４８】
このようにして、指令保存領域１３に保存された指令は、図７に示すように、パソコン６から指令払い出し開始信号を出力して指令払い出しモードを指定することにより、図４に示したフローチャートにしたがって指令が払い出される。
【００４９】
本実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法によれば、上位コントローラ１により生成された位置指令のうちゲイン調整に必要な区間のみを指定区間として指令保存領域１３に保存することができるので、ゲイン調整を効率良く行うことができるようになる。
【００５０】
上記第１および第２の実施形態では、上位コントローラ１が出力する動作指令が位置指令の場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ３の動作を指示するような指令であれば位置指令以外の速度指令、加速度指令等の他の動作指令の場合でも同様に本発明を適用することができるものである。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サーボドライバ内に上位コントローラからの動作指令を保存するための指令保存領域が設けられているので、上位コントローラを切り離した状態でも、上位コントローラと同一の指令によってサーボドライバのゲイン調整を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のサーボドライバにおける指令保存モードの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態のサーボドライバにおける指令払い出しモードの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態のサーボドライバのゲイン調整方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態において、パソコン６の画面表示の一例を示す図である。
【図９】従来のサーボドライバの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９中のサーボ制御部１１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　上位コントローラ
２　　サーボドライバ
３　　モータ（Ｍ）
４　　位置検出器（Ｅ）
５　　パラメータ変更器
６　　パソコン
７　　指令作成部
１０　　カウンタ
１１　　サーボ制御部
１２　　カウンタ
１３　　指令保存領域
２１　　減算器
２２　　位置制御器
２３　　微分器
２４　　速度制御器
２５　　トルクアンプ
９２　　サーボドライバ
２０１〜２０８　　ステップ
３０１〜３１０　　ステップ
【図１】
2004110700.tif 000003
【図２】
2004110700.tif 000004
【図３】
2004110700.tif 000005
【図４】
2004110700.tif 000006
【図５】
2004110700.tif 000007
【図６】
2004110700.tif 000008
【図７】
2004110700.tif 000009
【図８】
2004110700.tif 000010
【図９】
2004110700.tif 000011
【図１０】
2004110700.tif 000012