(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットアーム制御その他のモータのトルク制御時において、速度リミッタを設けることを可能とする、モータ速度制御構造、モータ、モータシステムおよびモータ速度制御方法を提供すること。【解決手段】モータ速度制御構造３０は、トルク制御系１と、速度制御系５と、各制御系１、５による電流指令値を比較してより小さい電流指令値が最終指令値として選択される比較部９とを備えてなることを、基本的構成とする。なお、トルク制御系１における演算処理と速度制御系５における演算処理は、同時に並行してなされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのトルク制御時に速度リミッタを設けるためのモータ速度制御構造であって、トルク制御系と、速度制御系と、各制御系による電流指令値を比較してより小さい電流指令値が最終指令値として選択される比較部とを備えてなることを特徴とする、モータ速度制御構造。
【請求項２】
前記トルク制御系における演算処理と前記速度制御系における演算処理は同時に並行してなされるよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のモータ速度制御構造。
【請求項３】
前記比較部により選択された最終指令値に基づきモータを制御する電流制御系を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のモータ速度制御構造。
【請求項４】
前記トルク制御系はトルク指令値とトルクセンサ検出値とから電流指令値を演算する第一制御器を用いて構成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ速度制御構造。
【請求項５】
前記速度制御系は速度指令値と速度センサ検出値とから電流指令値を演算する第二制御器を用いて構成されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ速度制御構造。
【請求項６】
通常時は前記トルク制御系による電流指令値の方が小さいためこれが最終指令値として選択され、モータ速度が速度リミッタとして設定された設定値以上の速度となった場合には前記速度制御系により所定の値として演算された電流指令値が選択されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ速度制御構造。
【請求項７】
前記速度制御系による電流指令値が選択されているときに、前記トルク制御系による電流指令値の方が小さくなった場合にはこれが最終指令値として選択されることを特徴とする、請求項６に記載のモータ速度制御構造。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のモータ速度制御構造により制御されることを特徴とする、モータ。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかに記載のモータ速度制御構造およびこれにより制御されるモータとからなる、モータシステム。
【請求項１０】
モータのトルク制御時に速度リミッタを設けるためのモータ速度制御方法であって、トルク制御系によるトルク制御過程と、速度制御系による速度制御過程と、各制御過程による電流指令値を比較してより小さい電流指令値が最終指令値として選択される比較部による比較過程とを備えてなり、該トルク制御過程と該速度制御過程における演算処理は同時に並行してなされることを特徴とする、モータ速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ速度制御構造、モータ、モータシステムおよびモータ速度制御方法に係り、特に、サーボモータ等モータのトルク制御時に速度リミッタを設けることのできる、モータ速度制御構造等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のロボットアーム制御におけるモータ制御方法を示すブロック図である。図示するように従来のモータ制御においてトルク制御を行う際には、トルク制御系（４２、４３、４４）における演算値が電流指令値として出力されてくるため、速度リミットを設けることは通常困難である。したがって、電流リミッタという形によって、安全のための動作制限が行われている。つまり従来のモータ制御方法は、トルク制御系（４２、４３、４４）または速度制御系（４６、４７、４８）のいずれか一方による演算値が電流指令選択部４０において電流指令値として選択されるものである。
【０００３】
なお、ロボットの制御装置に関しては従来、複数の技術的提案がなされている。後掲各特許文献はその一部であるが、これらに開示されている技術はいずれも、位置制御時に速度制御の値を何らかの手段を用いて補正し、制御が行えなくなることを防止する目的で構成された、ロボットアームの制御方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５５２３２８号公報「ロボットの制御装置」
【特許文献２】特許第４０５５０９０号公報「ロボットの制御装置」
【特許文献３】特開平６−０９９３７４号公報「産業用ロボットの制御装置」
【特許文献４】特許第４５１３０７１号公報「ロボットの制御装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上述したように従来のモータ制御においてトルク制御を行う際には、トルク制御系（４２、４３、４４）における演算値が電流指令値として出力されてくるため、速度リミットを設けることは通常困難であり、結局、電流リミッタという形でしか安全のための動作制限を行うことができなかった。電流リミッタのみでは駆動軸が加速を続けてしまうため、そうなると結局、制御を止めるという異常の対処方法しかなかった。速度リミッタを設けることができれば、制御を継続した状態で異常対処を行うことができるようになる。
【０００６】
また従来のモータ制御方法は、トルク制御系または速度制御系のいずれか一方による演算値しか使うことができないため、速度を優先する場合にはトルクを一定にできず、一方トルクを優先する場合には速度を一定にできない、という問題があった。
【０００７】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、ロボットアーム制御その他のモータのトルク制御時において、速度リミッタを設けることを可能とする、モータ速度制御構造、モータ、モータシステムおよびモータ速度制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は上記課題について検討した結果、トルク制御と速度制御を同時に並列で演算させ、双方の演算結果（電流指令値）を比較し、常に小さい方の演算結果（電流指令値）を選択してこれを電流指令値として使用することにより、速度が小さい時にはトルク制御が優先され、速度が大きい場合には速度制御が優先され、一定速度以上には速度が上がらなくなることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【０００９】
〔１〕  モータのトルク制御時に速度リミッタを設けるためのモータ速度制御構造であって、トルク制御系と、速度制御系と、各制御系による電流指令値を比較してより小さい電流指令値が最終指令値として選択される比較部とを備えてなることを特徴とする、モータ速度制御構造。
〔２〕  前記トルク制御系における演算処理と前記速度制御系における演算処理は同時に並行してなされるよう構成されていることを特徴とする、〔１〕に記載のモータ速度制御構造。
【００１０】
〔３〕  前記比較部により選択された最終指令値に基づきモータを制御する電流制御系を備えていることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載のモータ速度制御構造。
〔４〕  前記トルク制御系はトルク指令値とトルクセンサ検出値とから電流指令値を演算する第一制御器を用いて構成されることを特徴とする、〔１〕ないし〔３〕のいずれかに記載のモータ速度制御構造。
〔５〕  前記速度制御系は速度指令値と速度センサ検出値とから電流指令値を演算する第二制御器を用いて構成されることを特徴とする、〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載のモータ速度制御構造。
【００１１】
〔６〕  通常時は前記トルク制御系による電流指令値の方が小さいためこれが最終指令値として選択され、モータ速度が速度リミッタとして設定された設定値以上の速度となった場合には前記速度制御系により所定の値として演算された電流指令値が選択されることを特徴とする、〔１〕ないし〔５〕のいずれかに記載のモータ速度制御構造。
〔７〕  前記速度制御系による電流指令値が選択されているときに、前記トルク制御系による電流指令値の方が小さくなった場合にはこれが最終指令値として選択されることを特徴とする、〔６〕に記載のモータ速度制御構造。
〔８〕  〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載のモータ速度制御構造により制御されることを特徴とする、モータ。
【００１２】
〔９〕  〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載のモータ速度制御構造およびこれにより制御されるモータとからなる、モータシステム。
〔１０〕  モータのトルク制御時に速度リミッタを設けるためのモータ速度制御方法であって、トルク制御系によるトルク制御過程と、速度制御系による速度制御過程と、各制御過程による電流指令値を比較してより小さい電流指令値が最終指令値として選択される比較部による比較過程とを備えてなり、該トルク制御過程と該速度制御過程における演算処理は同時に並行してなされることを特徴とする、モータ速度制御方法。
【００１３】
なお、上記各文献開示技術のロボットアーム制御方法は、位置制御時に速度制御の値を何らかの手段を用いて補正し、制御が行えなくなることを防ぐ目的で行われているが、一方本発明は、トルク制御と速度制御の演算を同時に並行して行い、小さい値を選択するものであるから、二つの制御が両立せしめられるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のモータ速度制御構造、モータ、モータシステムおよびモータ速度制御方法は上述のように構成されるため、これによれば、ロボットアーム制御、ねじ締め、その他のモータのトルク制御時において、速度リミッタを設けることができる。つまり、任意の回転数で速度リミットをかけることができるようになり、機器の異常監視が容易となる。また、モータの制御を止めずに異常検出後の処理ができることから、異常時のトルク抜け等のリスク無しで異常処理を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のモータ速度制御構造の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のモータ速度制御構造の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明モータ速度制御構造における最終指令値の選択方法を示す表である。
【図４】従来のロボットアーム制御におけるモータ制御方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のモータ速度制御構造の基本構成を示すブロック図である。図示するように本モータ速度制御構造３０は、トルク制御系１と、速度制御系５と、各制御系１、５による電流指令値を比較してより小さい電流指令値が最終指令値として選択される比較部９とを備えてなることを、基本的構成とする。なお、トルク制御系１における演算処理と速度制御系５における演算処理は、同時に並行してなされる。
【００１７】
かかる構成により本モータ速度制御構造３０においては、トルク制御系１、速度制御系５、それぞれにおいて演算処理がなされて各電流指令値が出力され、両電流指令値が比較部９において比較されてより小さい電流指令値が最終指令値として選択されて電流制御系１０に送られ、電流制御系１０によって最終指令値に基づくモータ２０の制御が実行される。これによって、モータ２０のトルク制御時における速度リミッタの設定が実現される。
【００１８】
図２は、本発明のモータ速度制御構造の構成例を示すブロック図である。図示するように本モータ速度制御構造３０では、トルク指令値２とトルクセンサ検出値３とから電流指令値を演算する第一制御器４を用いてトルク制御系１を構成し、また、速度指令値６と速度センサ検出値７とから電流指令値を演算する第二制御器８を用いて速度制御系５を構成することができる。
【００１９】
かかる構成により本モータ速度制御構造３０では、トルク制御系１の第一制御器４においてトルク指令値２とトルクセンサ検出値３とから電流指令値Ｃ１が演算され、また、速度制御系５の第二制御器８において速度指令値６と速度センサ検出値７とから電流指令値Ｃ５が演算されて比較部９に送られ、比較部９では、電流指令値の比較手段９Ｓ、電流指令値の選択手段９Ｄにより各電流指令値Ｃ１、Ｃ５が処理されて最終指令値が得られる。
【００２０】
図３は、本発明モータ速度制御構造における最終指令値の選択方法を示す表である。図示するように本発明モータ速度制御構造では、通常時は、トルク制御系１による電流指令値Ｃ１の方が小さいためこれが最終指令値として選択され、モータ速度が速度リミッタとして設定された設定値以上の速度となった場合には、速度制御系５により所定の値として演算された電流指令値Ｃ５が選択される。つまり、制御対象の速度が低い場合にはトルク制御が選択され、速度が速度指令値に一致すると瞬時に速度制御に切り替わり、一定の速度が保たれる。
【００２１】
また、速度制御系５による電流指令値Ｃ５が選択されているときに、トルク制御系１による電流指令値Ｃ１の方が小さくなった場合には、これが最終指令値として選択される。つまり、指令トルクが現在の速度よりも小さくなってくると、再度トルク制御に切り替わる。
【００２２】
したがって本発明のモータ速度制御構造３０によれば、通常時は任意のトルクを出力することができ、一定以上の速度に加速すると速度制御が選択され、一定速度でリミッタをかけることができる。ロボットアーム、その他のトルク制御においても、かかる切り替え制御は良好に行われる。
【００２３】
なお、以上説明したモータ速度制御構造３０により制御されるモータ２０自体、また、モータ速度制御構造３０およびこれにより制御されるモータ２０とからなるモータシステム５０、さらに、トルク制御系１によるトルク制御過程と、速度制御系５による速度制御過程と、比較部９による比較過程とからなるモータ速度制御方法もまた、本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のモータ速度制御構造、モータ、モータシステムおよびモータ速度制御方法によれば、ロボットアーム制御、ねじ締め、その他のモータのトルク制御時において、速度リミッタを設けることができる。また、モータの制御を止めずに異常検出後の処理ができる。したがって、トルク制御を必要とするモータ制御分野全般、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００２５】
１…トルク制御系
２…トルク指令値
３…トルクセンサ検出値
４…第一制御器
５…速度制御系
６…速度指令値
７…速度センサ検出値
８…第二制御器
９…比較部
９Ｓ…電流指令値の比較手段
９Ｄ…電流指令値の選択手段
１０…電流制御系
２０…モータ
３０…モータ速度制御構造
５０…モータシステム
Ｃ１…トルク制御系による電流指令値
Ｃ５…速度制御系による電流指令値
【００２６】
４０…電流指令値選択部
４２…トルク指令値
４３…トルクセンサ検出値
４４…トルク制御系の制御器
４６…速度指令値
４７…速度センサ検出値
４８…速度制御系の制御器
４１０…電流制御系
４２０…モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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