(57)【要約】【課題】時定数の調整に手間や時間をかけることなく、簡単な計算で容易に推定することができ、サーボモータ調整時の作業負担の軽減を図ることができる時定数自動推定方法及び時定数自動推定装置並びにサーボモータ制御システムを提供する。【解決手段】読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、サーボモータの加減速時の時定数を自動で推定するための時定数自動推定装置６であって、テスト運転のために予め用意してある仮時定数でサーボモータを加速動作させたときのピーク電流値を検出する電流値検出手段８と、ピーク電流値と仮時定数との関係から、本制御時にサーボモータを所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数を推定する時定数推定手段９と、を備える。【選択図】図１
2007164362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、サーボモータの加減速時の時定数を自動で推定するための時定数自動推定方法において、
テスト運転のために予め用意してある仮時定数で前記サーボモータを加速動作させたときのピーク電流値を検出する段階と、
該ピーク電流値と前記仮時定数との関係から、本制御時に前記サーボモータを所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数を推定する段階と、
を備えたことを特徴とする時定数自動推定方法。
【請求項２】
前記本時定数τを、τ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、Ａ：本制御時に流す所望の目標電流値、
という式で推定することを特徴とする請求項１記載の時定数自動推定方法。
【請求項３】
読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、サーボモータの加減速時の時定数を自動で推定するための時定数自動推定装置であって、
テスト運転のために予め用意してある仮時定数で前記サーボモータを加速動作させたときのピーク電流値を検出する電流値検出手段と、
前記ピーク電流値と前記仮時定数との関係から、本制御時に前記サーボモータを所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数を推定する時定数推定手段と、
を備えることを特徴とする時定数自動推定装置。
【請求項４】
前記時定数推定手段は、前記本時定数τを、τ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、Ａ：本制御時に流す所望の目標電流値、
という式で推定することを特徴とする請求項３記載の時定数自動推定装置。
【請求項５】
前記テスト運転時に、前記サーボモータを定速動作させたときの定常電流値を検出する第２の電流値検出手段を備え、
ピーク電流値を、前記ピーク電流値から前記定常電流値を減算した値とし、所望の目標電流値を、前記所望の目標電流値から前記定常電流値を減算した値とすることを特徴とする請求項３又は４記載の時定数自動推定装置。
【請求項６】
前記本時定数を用いて前記サーボモータのテスト運転を行い、
該テスト運転の際に、前記ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しているかどうかを判定する第１の判定手段を備え、
到達していると判断された場合には前記本時定数に所定の係数を乗じて、前記ピーク電流値が前記サーボアンプの許容最大電流値に到達しなくなるまで前記テスト運転を繰り返し、前記本時定数を書き換えることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の時定数自動推定装置。
【請求項７】
前記本時定数を用いて前記サーボモータのテスト運転を行い、
該テスト運転の際に、前記ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達した状態が継続する継続時間を測定し、該継続時間が規定時間以内にあるかどうかを判定する第２の判定手段を備え、
前記継続時間が規定時間以上の場合には、前記本時定数に所定の係数を乗じて、前記継続時間が前記規定時間より小さくなるまで前記テスト運転を繰り返し、前記本時定数を書き換えることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の時定数自動推定装置。
【請求項８】
前記本時定数を修正する修正手段を備え、
該修正手段は、前記テスト運転時の負荷イナーシャと前記本制御時の負荷イナーシャとが異なる場合に、前記テスト運転時の負荷イナーシャと前記本制御時の負荷イナーシャの比率に応じて前記本時定数を修正することを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の時定数自動推定装置。
【請求項９】
請求項３〜８の何れか１項に記載の時定数自動推定装置を備えたことを特徴とす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、読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、工作機械やロボットの駆動源としてのサーボモータの時定数を自動で推定するための時定数自動推定方法及び時定数自動推定装置並びにサーボモータ制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工場などから出荷された工作機械やロボットを現地で組み立てる場合には、被駆動体としての工具刃物台やロボットアームを駆動するサーボモータの加減速時の時定数を設定する必要がある。また、被駆動体の仕様変更などによって、時定数を設定し直すこともある。このような場合、一般的には、サーボモータの許容トルクの範囲内で、サーボモータの性能を最大限に引き出すことができるように、時定数が設定される。
【０００３】
コンピュータに読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、サーボモータのパラメータを推定する方法及び装置として、特許文献１及び２に開示されているものが知られている。特許文献１では、軸上を移動する被駆動体に搭載された質量体の量に応じてサーボパラメータを特定し、サーボモータの駆動動作を最適化する方法及び装置が記載されている。サーボパラメータとしての時定数やゲインは、所望の質量体を搭載した被駆動体をテスト動作させることにより検出された実負荷に基づいて、装置のメモリに予め記憶された負荷範囲に対応するパラメータデータから特定されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２では、負荷イナーシャの算出を自動的に行い、算出結果からゲインパラメータを自動的に調整する方法及び装置が記載されている。また、サーボモータの摩擦の影響を小さくし、より精度の良い推定を可能にするために、速度制御ゲインを調整しながら速度指令の１０％から６３％の速度に達するまでの時間を測定して得られた時定数を用いて、負荷イナーシャの算出を行うことが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７４３５７号公報
【特許文献２】特開平９−１４９６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された従来の方法及び装置は、被駆動体に搭載される負荷の大きさに対応する時定数を、被駆動体をテスト動作させたときに検出された負荷データに基づいて設定するものであるが、負荷範囲に対応するパラメータデータを事前に用意することは非常に面倒であり、しかも、負荷範囲とパラメータデータとの関係は一律に求まるものではないため、工作機械やロボットの仕様毎に負荷範囲に対応するパラメータデータを求めなければならず、時定数の調整をするための準備作業の負担が重いという問題があった。
【０００７】
特許文献２に記載された従来の方法及び装置では、負荷イナーシャの算出結果よりゲインパラメータを自動で調整するものであるが、より精度の高いゲインパラメータを求めるためには、所定の条件で測定された時定数を用いて正確な負荷イナーシャを算出しなければならず、ゲインパラメータの調整を容易に行うことができないという問題があった。しかしながら、負荷イナーシャの正確性には限界があるため、最終的には、実機で電流値（電流指令の電流値又は電流フィードバッグの電流値）を観測しながら、最大電流が得られるように、時定数が試行錯誤的手法により求められており、サーボモータの要求性能を発揮できるような時定数を容易に求めることできなかった。
【０００８】
本発明は、上記した点に鑑み、時定数の調整に手間や時間をかけることなく、簡単な計算で容易に推定することができ、サーボモータ調整時の作業負担の軽減を図ることができる時定数自動推定方法及び時定数自動推定装置並びに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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の時定数自動推定方法は、読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、サーボモータの加減速時の時定数を自動で推定するための時定数自動推定方法において、テスト運転のために予め用意してある仮時定数で前記サーボモータを加速動作させたときのピーク電流値を検出する段階と、該ピーク電流値と前記仮時定数との関係から、本制御時に前記サーボモータを所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数を推定する段階と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の時定数自動推定方法において、前記本時定数τを、τ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、Ａ：本制御時に流す所望の目標電流値、
という式で推定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３記載の時定数自動推定装置は、読み込まれた動作プログラムを動作させることによって、サーボモータの加減速時の時定数を自動で推定するための時定数自動推定装置であって、テスト運転のために予め用意してある仮時定数で前記サーボモータを加速動作させたときのピーク電流値を検出する電流値検出手段と、前記ピーク電流値と前記仮時定数との関係から、本制御時に前記サーボモータを所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数を推定する時定数推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の時定数自動推定装置において、前記時定数推定手段は、前記本時定数τを、τ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、Ａ：本制御時に流す所望の目標電流値、
という式で推定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の時定数自動推定装置において、前記テスト運転時に、前記サーボモータを定速動作させたときの定常電流値を検出する第２の電流値検出手段を備え、ピーク電流値を、前記ピーク電流値から前記定常電流値を減算した値とし、所望の目標電流値を、前記所望の目標電流値から前記定常電流値を減算した値とすることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６記載の発明は、請求項３〜５の何れか１項に記載の時定数自動推定装置において、前記本時定数を用いて前記サーボモータのテスト運転を行い、該テスト運転の際に、前記ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しているかどうかを判定する第１の判定手段を備え、到達していると判断された場合には、前記本時定数に所定の係数を乗じて、前記ピーク電流値が前記サーボアンプの許容最大電流値に到達しなくなるまで前記テスト運転を繰り返し、前記本時定数を書き換えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７記載の発明は、請求項３〜５の何れか１項に記載の時定数自動推定装置において、前記本時定数を用いて前記サーボモータのテスト運転を行い、該テスト運転の際に、前記ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達した状態が継続する継続時間を測定し、該継続時間が規定時間以内にあるかどうかを判定する第２の判定手段を備え、前記継続時間が規定時間以上の場合には、前記本時定数に所定の係数を乗じて、前記継続時間が前記規定時間より小さくなるまで前記テスト運転を繰り返し、前記本時定数を書き換えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８記載の発明は、請求項３〜７の何れか１項に記載の時定数自動推定装置において、前記本時定数を修正する修正手段を備え、該修正手段は、前記テスト運転時の負荷イナーシャと前記本制御時の負荷イナーシャとが異なる場合に、前記テスト運転時の負荷イナーシャと前記本制御時の負荷イナーシャの比率に応じて前記本時定数を修正することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９記載のサーボモータ制御システムは、請求項３〜８の何れか１項に記載の時定数自動推定装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上の如く、請求項１又は３記載の発明によれば、サーボモータの電流値とトルクとの関係は比例関係にあることに着目し、予め用意してある仮時定数でサーボモータのテスト運転を行って、サーボモータの電流波形から検出されたピーク電流値と仮時定数との関係を求めることで、本制御時に所望の目標電流を流すための時定数を簡単な比例計算によって求めることができる。したがって、時定数の調整に要する時間を省略でき、サーボモータ調整時の作業負担の軽減を図ることができる。このようにして推定された時定数を用いて、本制御を行うことで、サーボモータの性能を最大限に引き出すことが可能となる。
【００１９】
また、請求項２又は４記載の発明によれば、サーボモータの電流値とトルクとの関係は比例関係にあり、時定数は電流値が大きくなるに従い小さくなるから、推定時定数τをτ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）の関係から推定することができる。したがって、請求項１又は３と同等の効果を奏することができる。
【００２０】
また、請求項５記載の発明によれば、第２の電流値検出手段により定常電流値を検出し、ピーク電流値から定常電流値を減算した値を新たなピーク電流値とし、本制御時に流す所望の目標電流値から定常電流値を減算した値を新たな目標電流値とすることで、摩擦トルクキャンセル分の電流値と加速分の電流値とを分けることができ、摩擦による影響を取り除いて正確な時定数を求めることができる。
【００２１】
また、請求項６記載の発明によれば、ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しているかどうかを判定する第１の判定手段を備えているから、ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しなくなる条件で時定数を推定することができる。このため、負荷の大きい状態でのサーボモータの長期運転が回避され、サーボモータ及びサーボアンプの熱的損傷を防止することができる。
【００２２】
また、請求項７記載の発明によれば、継続時間測定手段により測定された継続時間が規定時間以上の場合には、本時定数の値を所定量だけ大きく（長く）して、継続時間が規定時間より小さくなるようにすることで、位置偏差や速度偏差が大きくなり過ぎない範囲で、サーボモータの最大性能を引き出す制御を行うことができる。
【００２３】
また、請求項８記載の発明によれば、時定数は負荷イナーシャの増加に伴い大きくなることに着目し、テスト運転時の負荷イナーシャと本制御時の負荷イナーシャとの比に応じて本時定数を修正する修正手段を備えることで、負荷イナーシャの大きさを考慮してより正確な時定数を推定することができる。
【００２４】
また、請求項９記載の発明によれば、サーボモータ制御システムが時定数自動推定装置を備えることで、本制御時に所望の目標電流を流すための時定数を簡単な比例計算によって求めることで、時定数の調整に要する時間を省略でき、サーボモータ調整時の作業負担の軽減を図ることができる。このようにして推定された時定数を用いて、サーボモータの制御を行うことで、サーボモータの性能を最大限に引き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るサーボモータ制御システムの一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態のサーボモータ制御システム１は、工作機械の刃物台（被駆動体）を直線駆動するサーボモータを制御するＮＣ制御装置２と、サーボモータ１９の加減速時の時定数を自動で推定する時定数自動推定装置６とから構成されている。ＮＣ制御装置２と時定数自動推定装置６は、信号線を介して相互接続され、プログラム及びデータが送受信されるようになっている。なお、サーボモータ制御システム１と図示しない工作機械やロボットから、全体としての加工システムが構成されている。
【００２６】
ＮＣ制御装置２は、読み込まれた動作プログラムによって、サーボモータ１９に対する制御指令を作成する指令作成手段３と、指令作成手段３からの制御指令を受けてサーボモータ１９を制御するサーボ制御手段４と、時定数や位置や速度や電流といったサーボ情報を書き換えたり、サーボ情報を時定数自動推定装置６に送出したりするパラメータ管理手段５として機能するものである。
【００２７】
時定数自動推定装置６は、読み込まれた動作プログラムによって、サーボモータ１９に対してテスト運転時の制御指令を作成するテスト運転用指令作成手段７と、ＮＣ制御装置２から電流波形を受信して電流指令のピーク電流値又はフィードバック電流のピーク電流値を検出する電流値検出手段８と、検出されたピーク電流値とテスト運転時の仮時定数Ｔとの関係から、本制御時にサーボモータ１９を所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数τ（τ２）を推定する時定数推定手段９と、推定された時定数τをＮＣ制御装置２のパラメータ管理手段５へ送信するパラメータ設定手段１０として機能するものである。なお、時定数自動推定装置は、後述するように、種々の機能を発揮するように構成することができる。
【００２８】
図２は、サーボモータ制御システム１のブロック図を示したものである。ＮＣ制御装置２は、プロセッサボード１５と、デジタルサーボ制御回路１７と、サーボアンプ１８とを備えている。プロセッサボード１５は、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと言う）１５ａ、ＲＯＭ１５ｂ、ＲＡＭ１５ｃ、図示しないＣＭＯＳを備え、バス１６を介してＮＣ制御装置２内の他の部分との間で指令やデータのやりとりが行われるようになっている。ＣＰＵ１５ａは、ＲＯＭ１５ｂに格納されたシステムプログラムにしたがってＮＣ制御装置２を制御する。システムプログラムは、プログラムの作成及び編集処理、自動運転のための再生処理、シミュレーション、サーボパラメータの調整処理を実施する。
【００２９】
ＲＡＭ１５ｃの相当部分は不揮発性メモリ領域を構成しており、教示データ、位置データ（サーボデータ）、各種設定値、種々の動作プログラムが格納されている。ＲＡＭ１５ｃの一部は、ＣＰＵ１５ａが実行する計算処理などのためにデータの一時的な記憶に使用される。図示しないＣＭＯＳメモリは、図示しないバッテリによってバックアップされ、ＮＣ制御装置２の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。このＣＭＯＳメモリには、シリアルポート２０を介して教示操作盤（ＣＲＴ／ＭＤＩユニット）２１から入力された動作プログラムやデータが記憶されるようになっている。
【００３０】
デジタルサーボ制御回路１７は、工作機械の軸制御回路（図示せず）と、スピンドル制御回路（図示せず）を備えている。個々の制御回路は、バス１６を介してプロセッサボード１５に接続されており、ＣＰＵ１５ａからの移動指令を受ける。サーボアンプ１８は、デジタルサーボ制御回路１７から受けた移動指令を速度指令に変換してサーボモータ１９を駆動する。個々の軸に対応するサーボモータ１９には、位置検出用のパルスコーダ（図示せず）が内蔵されており、このパルスコーダからの位置信号は、パルス列又はシリアル転送でフィードバックされる。パルス列の場合は、（周波数／速度）変換することにより速度データを形成することができ、シリアルデータの場合は絶対位置の差分を求めることによって速度データを得ることができる。
【００３１】
例えば、スピンドル制御回路は、工作機械への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプにスピンドル速度指令を送出する。スピンドルアンプは、このスピンドル速度指令を受けて、工作機械の主軸モータを指令された回転速度で回転させる。主軸モータには歯車あるいはベルト等でポジションコーダが結合され、ポジションコーダが主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはインターフェイスを介してＣＰＵ１５ａによって読み取られる。
【００３２】
位置のフィードバック信号，速度のフィードバック信号，電流のフィードバック信号、帰還パルス等は、サーボ情報として用いることができる。電流のフィードバック信号は、本発明における時定数の推定に用いられる。
【００３３】
バス１６には、図示しないインターフェイスを介して、種々の入出力手段及び外部記憶装置等及び外部機器が接続される。ＮＣ制御装置２は、このインターフェイスにより外部装置との間で動作プログラム等を読み込んだり、編集したプログラムを外部に出力したりすることができるようになっている。また、本発明による時定数自動推定装置６は、インターフェイスに接続することによって、動作プログラムの処理やサーボ情報の送受信を行なうことができるようになっている。
【００３４】
この他、シリアルポート２０はバス接続され、教示操作盤２１と、ＲＳ２３２Ｃ機器（通信用インターフェース）２２に接続されている。教示操作盤２１は、動作プログラムなどのプログラムや位置データ、種々の設定値などを入力するために使用される。また、バス１６には、デジタル信号用のデジタルＩ／Ｏ（入出力装置）２３、アナログ信号用のアナログＩ／Ｏ（入出力装置）２４が結合されている。
【００３５】
なお、上述したＮＣ制御装置２の構成は、従来から公知の制御装置と略同一の構成であるため、その他の説明は省略することとする。
【００３６】
次に、時定数自動推定装置６について説明する。プロセッサ３０は時定数自動推定装置６を全体的に制御するプロセッサであり、バス３１を介してＲＯＭ３２に格納されたシステムプログラムを読み出し、このシステムプログラムに従って時定数自動推定装置６を全体的に制御する。また、このディスク装置３３等の記憶装置には、サーボモータ１９に所定の動作を行なわせるための各種のプログラムが格納されている。ＲＡＭ３４には一時的な計算データや表示データ及びＣＲＴ／ＭＤＩユニット３７を介してオペレータが入力した各種データが格納される。時定数を推定するために要するデータは、このＲＡＭ３４内に格納しておくことができる。
【００３７】
また、ディスク装置３３等の記憶装置には、テスト運転のために予め用意してある仮時定数Ｔでサーボモータ１９を加速動作させたときのピーク電流値Ａを検出する機能手段と、ピーク電流値Ａと仮時定数Ｔとの関係から、本制御時にサーボモータ１９を所望の目標電流値で実際に動作させる際の本時定数τを推定する機能手段とをコンピュータに実施させる動作プログラムがあらかじめ書き込まれている。なお、記憶装置に格納されているプログラムは、記憶装置から読み出されてＮＣ制御装置２に転送される。インターフェイス３５は、ＮＣ制御装置２との間で信号のやりとりを行う。
【００３８】
ＣＲＴ／ＭＤＩユニット３７は、プロセッサ，メモリ，ディスプレイ及びキーボード等を備えた手動データ入力装置である。インターフェイス３８はＣＲＴ／ＭＤＩユニット３７からのデータを受けてプロセッサ３０に渡す。また、ＣＲＴ／ＭＤＩユニット３７は、プロセッサ３０から送られてきたデータに基づいて、表示処理を実行してディスプレイ上に表示する。
【００３９】
次に、図３及び図４に基づいて、時定数自動推定装置６を用いた第１の時定数自動推定方法について説明する。
【００４０】
先ず、ステップＡ１で、本制御の際に実現したい加速時のピーク電流値Ｐをセットする。ステップＡ２で、テスト運転用の仮時定数ＴをＮＣ制御装置２に送信する。ステップＡ３で、テスト運転用の動作プログラムをＮＣ制御装置２に送信する。ステップＡ４でＮＣ制御装置２から受信する電流データ取得準備をした後、ステップＡ５でテスト運転を実施する。ステップＡ６で、ＮＣ制御装置２から電流指令又はフィードバック電流の電流波形を受信（取得）する。ステップＡ７で、受信した電流波形から電流指令のピーク電流値Ａ又はフィードバック電流のピーク電流値Ａを読み取る。ステップＡ８で、本制御の加速時のピーク電流値Ｐに対応する時定数τを、
τ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、Ａ：本制御時に流す所望の目標電流値、
から自動計算する。上式は、サーボモータ１９の電流値とトルクとの関係は比例関係にあることに着目し、時定数τを簡単な比例計算によって求めたものである。ステップＡ９で、求めた時定数τをＮＣ制御装置２に送信して終了する。
【００４１】
図５は、テスト運転時の実際の電流波形（ａ）と、本制御時の実際の電流波形（ｂ）をそれぞれ示した図である。図では、電流波形と共にモータ速度が併せて記載されている。（ａ）と（ｂ）では、同一のモータ速度を得るために流す電流指令の電流値が相違していることがわかる。（ａ）では、長い時定数（３００ｍｓ）を用いているため、最大電流の１２％しか電流を使っていない。これに対し、（ｂ）では、最大電流の８５％の電流を流すことを目標にしているため、短い時定数（４２ｍｓ）となっている。したがって、このようにして推定された時定数τを用いて制御を行うことで、サーボモータ１９の性能を最大限に引き出すことが可能となり、サイクルタイムの短い制御を行うことが可能となる。
【００４２】
次に、図６及び図７に基づいて、時定数自動推定装置を用いた第２の時定数自動推定方法について説明する。時定数自動推定装置としては、第１の方法で用いられる時定数自動推定装置６の機能に加えて、定常電流値を検出する第２の電流値検出手段（図示せず）を機能させるものが用いられる。
【００４３】
ステップＢ１〜Ｂ７は、ステップＡ１〜Ａ７と同様であるため、重複した説明を省略することとする。ステップＢ８で、第２の電流値検出手段により一定速度で移動している部分の定常電流値Ｂを読み取る。ステップＢ９で、ピーク電流値Ａから定常電流値Ｂを減算した値を新たなピーク電流値とし、所望の目標電流値Ｐから定常電流値Ｂを減算した値を新たな目標電流値として、本制御の加速時のピーク電流値Ｐに対応する時定数τを、
τ＝Ｔ／｛（Ａ−Ｂ）／（Ｐ−Ｂ）｝、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、
Ａ：本制御時に流す目標電流値、Ｂ：定常電流値、
から自動計算する。ステップＢ１０で、求めた時定数τをＮＣ制御装置２に送信して終了する。
【００４４】
第２の時定数自動推定方法によれば、摩擦トルクキャンセル分の電流値と加速分の電流値とを分けて、摩擦による影響を取り除いた正確な時定数を求めることができる。
【００４５】
次に、図８及び図９に基づいて、時定数自動推定装置を用いた第３の時定数自動推定方法について説明する。時定数自動推定装置としては、第２の方法で用いられる時定数自動推定装置の機能に加えて、ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しているかどうかを判定する図示しないピーク電流値判定手段（第１の判定手段）を機能させるものが用いられる。
【００４６】
先ず、ステップＣ１で、本制御の際に実現したい加速時のピーク電流値Ｐをアンプ許容最大電流にセットする。ステップＣ２〜Ｃ１０は、ステップＢ２〜Ｂ１０と同様であるため重複する説明を省略することとする。ステップＣ１１で、ステップＣ１０で推定された時定数τ１でテスト運転を実施する。ステップＣ１２で、判定手段によりピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しているかどうかを判定する。判定の結果、ＮＯの場合は作業を終了し、ＹＥＳの場合は、ステップＣ１３で推定時定数τ１に係数を乗じたものを修正された（調整された）時定数τ２とし、再度テスト運転を実施する。以下、判定結果がＮＯになるまで同様の作業を繰り返す。
【００４７】
図９（ａ）は仮時定数Ｔを用いてテスト運転したときの電流波形とモータ速度を示す。図９（ｂ）は計算により推定された時定数τ１を用いたときの電流波形とモータ速度を示す。ピーク電流値は、アンプ許容最大電流値Ｐに到達していることが示されている（電流波形の先端が平坦になっている）。図９（ｃ）は修正時定数τ２を用いたときの電流波形とモータ速度を示し、ピーク電流値はアンプ許容最大電流値Ｐに到達していないことが示されている（電流波形の先端が尖っている）。
【００４８】
第３の時定数自動推定方法によれば、ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値Ｐに到達しなくなる条件で時定数τ２を推定することができる。このため、負荷の大きい状態でのサーボモータ１９の長期運転が回避され、サーボモータ１９及びサーボアンプ１８の熱的損傷を防止することができる。
【００４９】
次に、図１０及び図１１に基づいて、時定数自動推定装置を用いた第４の時定数自動推定方法について説明する。時定数自動推定装置としては、第３の方法で用いられる時定数自動推定装置の機能に加えて、ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達した状態が継続する継続時間を測定し、継続時間が規定時間以内にあるかどうかを判定する図示しない継続時間判定手段（第２の判定手段）を機能させるものが用いられる。
【００５０】
ステップＤ１〜Ｄ１２は、ステップＣ１〜Ｃ１２と同様であるため重複する説明は省略することとする。ステップＤ１３で、継続時間判定手段によりピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達した状態が継続する継続時間を測定し、継続時間が規定時間以内にある場合（ＹＥＳ）は作業を終了し、逆にＮＯの場合は、ステップＤ１４で推定時定数τ１に係数を乗じたものを修正時定数τ２とし、ステップＤ１１で再度テスト運転を実施する。以下、判定結果がＹＥＳになるまで同様の作業を繰り返す。
【００５１】
図１１（ａ）は仮時定数Ｔを用いてテスト運転したときの電流波形とモータ速度を示す。図１１（ｂ）は計算により推定された時定数τ１を用いたときの電流波形とモータ速度を示す。継続時間は、規定時間以上にあることが示されている。図１１（ｃ）は修正時定数τ２を用いたときの電流波形とモータ速度を示し、継続時間は規定時間より小さくなっている。
【００５２】
第４の時定数自動推定方法によれば、継続時間測定手段により測定された継続時間が規定時間以上の場合には、推定時定数τ１から修正時定数τ２を求めて、継続時間が規定時間より小さくなるようにすることで、位置偏差や速度偏差が大きくなり過ぎない範囲で、サーボモータ１９の最大性能を引き出す制御を行うことができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、仮時定数Ｔを用いたテスト運転時と、計算で求められた推定時定数τを用いた本制御時とで負荷イナーシャが同じであるという前提にたっているが、テスト運転時の負荷イナーシャと本制御時の負荷イナーシャとが異なる場合には、テスト運転時の負荷イナーシャと本制御時の負荷イナーシャの比率に応じて推定時定数を修正することもできる。
【００５４】
すなわち、テスト運転時（調整時）のモータイナーシャをＪｍ（不変）、機械イナーシャをＪＬ１、仮時定数をＴ１とし、本制御時（実稼動時）の機械イナーシャをＪＬ２とすると、実稼動時の本時定数τは、
τ＝Ｔ１・（Ｊｍ＋ＪＬ２）／（Ｊｍ＋ＪＬ１）、
から求めることができる。
【００５５】
また、サーボモータ制御システム１は、信号線を介して相互接続されたＮＣ制御装置２と時定数自動推定装置６とから構成されているが、図１２に示されるように、ＮＣ制御装置２と時定数自動推定装置６とを一体化してサーボモータ制御システム１００を構成することも可能である。また、本実施形態のように、ＮＣ制御装置２と時定数自動推定装置６とが別体として構成された場合は、時定数自動推定装置６をパーソナルコンピュータとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るサーボモータ制御システムの一実施形態を説明するための構成図である。
【図２】図１に示すサーボモータ制御システムの構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図２に示す時定数自動推定装置を用いた第１の時定数自動推定方法を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す時定数自動推定方法の説明図であり、（ａ）はテスト運転時の図、（ｂ）は本制御時の図をそれぞれ示す。
【図５】図３に示す時定数自動推定方法の説明図であり、（ａ）はテスト運転時の実際の電流波形、（ｂ）は本制御時の実際の電流波形をそれぞれ示す。
【図６】第２の時定数自動推定方法を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す時定数自動推定方法の説明図であり、（ａ）はテスト運転時の図、（ｂ）は推定時定数を用いて本制御した時の図をそれぞれ示す。
【図８】第３の時定数自動推定方法を示すフローチャートである。
【図９】図８に示す時定数自動推定方法の説明図であり、（ａ）はテスト運転時の図、（ｂ）は推定時定数を用いてテスト運転した時の図、（ｃ）は推定時定数を修正して本制御した時の図をそれぞれ示す。
【図１０】第４の時定数自動推定方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示す時定数自動推定方法の説明図であり、（ａ）はテスト運転時の図、（ｂ）は推定時定数を用いてテスト運転した時の図、（ｃ）は推定時定数を修正して本制御した時の図をそれぞれ示す。
【図１２】本発明に係るサーボモータ制御システムの変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    サーボモータ制御システム
２    ＮＣ制御装置
３    指令作成手段
４    サーボ制御装置
５    パラメータ管理手段
６    時定数自動推定装置
７    テスト運転用指令作成手段
８    電流値検出手段
９    時定数推定手段
１０    パラメータ設定手段
【図１】
2007164362.tif 000003
【図２】
2007164362.tif 000004
【図３】
2007164362.tif 000005
【図４】
2007164362.tif 000006
【図５】
2007164362.tif 000007
【図６】
2007164362.tif 000008
【図７】
2007164362.tif 000009
【図８】
2007164362.tif 000010
【図９】
2007164362.tif 000011
【図１０】
2007164362.tif 000012
【図１１】
2007164362.tif 000013
【図１２】
2007164362.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月22日(2007.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、ディスク装置３３等の記憶装置には、テスト運転のために予め用意してある仮時定数Ｔでサーボモータ１９を加速動作させたときのピーク電流値Ｐを検出する機能手段と、ピーク電流値Ｐと仮時定数Ｔとの関係から、本制御時にサーボモータ１９を所望の目標電流値Ａで実際に動作させる際の本時定数τを推定する機能手段とをコンピュータに実施させる動作プログラムがあらかじめ書き込まれている。なお、記憶装置に格納されているプログラムは、記憶装置から読み出されてＮＣ制御装置２に転送される。インターフェイス３５は、ＮＣ制御装置２との間で信号のやりとりを行う。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
先ず、ステップＡ１で、本制御の際に実現したい加速時のピーク電流値Ａをセットする。ステップＡ２で、テスト運転用の仮時定数ＴをＮＣ制御装置２に送信する。ステップＡ３で、テスト運転用の動作プログラムをＮＣ制御装置２に送信する。ステップＡ４でＮＣ制御装置２から受信する電流データ取得準備をした後、ステップＡ５でテスト運転を実施する。ステップＡ６で、ＮＣ制御装置２から電流指令又はフィードバック電流の電流波形を受信（取得）する。ステップＡ７で、受信した電流波形から電流指令のピーク電流値Ｐ又はフィードバック電流のピーク電流値Ｐを読み取る。ステップＡ８で、本制御の加速時のピーク電流値Ａに対応する時定数τを、
τ＝Ｔ／（Ａ／Ｐ）、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、Ａ：本制御時に流す所望の目標電流値、
から自動計算する。上式は、サーボモータ１９の電流値とトルクとの関係は比例関係にあることに着目し、時定数τを簡単な比例計算によって求めたものである。ステップＡ９で、求めた時定数τをＮＣ制御装置２に送信して終了する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
ステップＢ１〜Ｂ７は、ステップＡ１〜Ａ７と同様であるため、重複した説明を省略することとする。ステップＢ８で、第２の電流値検出手段により一定速度で移動している部分の定常電流値Ｂを読み取る。ステップＢ９で、ピーク電流値Ｐから定常電流値Ｂを減算した値を新たなピーク電流値とし、所望の目標電流値Ａから定常電流値Ｂを減算した値を新たな目標電流値として、本制御の加速時のピーク電流値Ａに対応する時定数τを、
τ＝Ｔ／｛（Ａ−Ｂ）／（Ｐ−Ｂ）｝、
ただし、Ｔ：仮時定数、Ｐ：ピーク電流値、
Ａ：本制御時に流す目標電流値、Ｂ：定常電流値、
から自動計算する。ステップＢ１０で、求めた時定数τをＮＣ制御装置２に送信して終了する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
先ず、ステップＣ１で、本制御の際に実現したい加速時のピーク電流値Ａをアンプ許容最大電流にセットする。ステップＣ２〜Ｃ１０は、ステップＢ２〜Ｂ１０と同様であるため重複する説明を省略することとする。ステップＣ１１で、ステップＣ１０で推定された時定数τ１でテスト運転を実施する。ステップＣ１２で、判定手段によりピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値に到達しているかどうかを判定する。判定の結果、ＮＯの場合は作業を終了し、ＹＥＳの場合は、ステップＣ１３で推定時定数τ１に係数を乗じたものを修正された（調整された）時定数τ２とし、再度テスト運転を実施する。以下、判定結果がＮＯになるまで同様の作業を繰り返す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図９（ａ）は仮時定数Ｔを用いてテスト運転したときの電流波形とモータ速度を示す。図９（ｂ）は計算により推定された時定数τ１を用いたときの電流波形とモータ速度を示す。ピーク電流値は、アンプ許容最大電流値Ａに到達していることが示されている（電流波形の先端が平坦になっている）。図９（ｃ）は修正時定数τ２を用いたときの電流波形とモータ速度を示し、ピーク電流値はアンプ許容最大電流値Ａに到達していないことが示されている（電流波形の先端が尖っている）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
第３の時定数自動推定方法によれば、ピーク電流値がサーボアンプの許容最大電流値Ａに到達しなくなる条件で時定数τ２を推定することができる。このため、負荷の大きい状態でのサーボモータ１９の長期運転が回避され、サーボモータ１９及びサーボアンプ１８の熱的損傷を防止することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007164362.tif 000015
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007164362.tif 000016
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007164362.tif 000017
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007164362.tif 000018
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2007164362.tif 000019
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2007164362.tif 000020