CN112486219B - 伺服放大器和伺服系统 - Google Patents

Abstract

提供一种伺服放大器和伺服系统。该伺服放大器具备：转矩控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；干扰转矩估计部，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计；负载转矩估计部，从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去由作用于所述可动部上的重力所产生的重力转矩，由此对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部。

Description

伺服放大器和伺服系统

技术领域

本发明涉及伺服放大器(servo amplifier)和伺服系统。

背景技术

以往，熟知一种具备负载转矩观测器(load torque observer)的马达控制装置，该负载转矩观测器可根据转矩指令和马达速度对马达承受的负载转矩进行估计(estimation)(例如，参照专利文件1)。

[引证文件]

[专利文件]

[专利文件1](日本)特开2012-130214号公报

发明内容

[要解决的技术问题]

然而，现有技术中，所估计的负载转矩是以抑制干扰(disturbance)为目的而应用于马达控制的，并不能从外部对与所估计的负载转矩相关的信息进行监视。

因此，本公开的目的在于，提供一种可从外部对与所估计的负载转矩相关的信息进行监视的伺服放大器和伺服系统。

[技术方案]

本公开提供一种伺服放大器，具备：

转矩控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；

干扰转矩估计部，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计；

负载转矩估计部，从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去由作用于所述可动部上的重力所产生的重力转矩，由此对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及

输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的资讯输出至伺服放大器的外部。

此外，本公开提供一种伺服放大器，具备：

速度控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的速度指令，生成所述马达的转矩指令；

转矩控制部，根据所述转矩指令对所述马达的转矩进行控制；

负载转矩估计部，根据所述速度指令对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及

输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的资讯输出至伺服放大器的外部。

此外，本公开提供一种伺服系统，具备伺服放大器和设置在所述伺服放大器的外部的外部机器，所述伺服放大器具备：

转矩控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；

干扰转矩估计部，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计；

负载转矩估计部，从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去由作用于所述可动部上的重力所产生的重力转矩，由此对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及

输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的资讯输出至伺服放大器的外部。

此外，本公开提供一种伺服系统，具备伺服放大器和设置在所述伺服放大器的外部的外部机器，所述伺服放大器具备：

速度控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的速度指令，生成所述马达的转矩指令；

转矩控制部，根据所述转矩指令对所述马达的转矩进行控制；

负载转矩估计部，根据所述速度指令对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及

输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的资讯输出至伺服放大器的外部。

[有益效果]

根据本公开的技术，能够提供一种可从外部对与所估计的负载转矩相关的信息进行监视的伺服放大器和伺服系统。

附图说明

[图1]一比较方式的伺服系统的构成例示图。

[图2]第1实施方式的伺服系统的构成例示图。

[图3]第2实施方式的伺服系统的构成例示图。

[图4]估计负载转矩中包括重力转矩的情况下的各波形的例示图。

[图5]估计负载转矩中不包括重力转矩的情况下的各波形的例示图。

[图6]第3实施方式的伺服系统的构成例示图。

[图7]负载转矩的估计中使用反馈速度的情况下的各波形的例示图。

[图8]负载转矩的估计中使用指令速度的情况下的各波形的例示图。

[图9]对负载转矩的估计值进行峰值保持(peak hold)的情况下的各波形的例示图。

[图10]端子和电线的压接为正常状态的示意图。

[图11]端子和电线的压接为异常状态的示意图。

[图12]对负载转矩的估计值进行时间积分的情况下的各波形的例示图。

[符号的说明]

15 负载转矩估计部

18 控制滤波器

22 输出滤波器

23 输出部

24 第1惯性值设定部

25 第1滤波器值设定部

26 第2惯性值设定部

27 第2滤波器值设定部

28 干扰转矩估计部

29 摩擦转矩估计部

30 减法器

32 高通滤波器

40 可动部

100、120、140、160 伺服系统

111、121、131 伺服放大器

122 外部机器

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。首先，为了与本公开的实施方式进行比较，对一比较方式的伺服系统的构成进行说明。

图1是一比较方式的伺服系统构成例示图。图1所示的伺服系统100是对用于使未图示的可动部移动的马达9进行控制的马达系统。伺服系统100具备速度控制部1、加法器2、转矩控制部3、速度检测部4、负载转矩估计部5、控制滤波器(filter)8、马达9及位置检测器10。

转矩控制部3根据转矩指令Tr对马达9的转矩进行控制。位置检测器10对马达9的位置(旋转位置θ)进行检测。位置检测器也被称为PG。速度检测部4根据由位置检测器10检测的旋转位置θ的时间变化，对马达9的速度(角速度ω)进行检测。速度控制部1生成用于使由速度检测部4检测的角速度ω跟随(follow)从图中未示的上一级的控制块所供给的速度指令ωr的反馈转矩指令Tb。

此外，伺服系统100具备用于对马达9承受的负载转矩TL进行估计的负载转矩估计部5。负载转矩估计部5可根据转矩指令Tr和由速度检测部4检测的角速度ω对负载转矩TL进行估计。

当将马达9的发生转矩设为T、将马达9的惯性矩(惯性值)设为J、并将马达9的角加速度设为dω/dt时，在负载转矩TL包括作用于由马达9驱动的可动部上的重力所生成的转矩(重力转矩)的情况下，下述关系式成立。

TL＝T－J×dω/dt···式1

因此，负载转矩估计部5通过藉由减法器7从转矩指令Tr减去由转矩计算部6计算的转矩(J×dω/dt)，可对负载转矩TL进行估计。

控制滤波器8通过对由负载转矩估计部5估计的负载转矩TL(估计负载转矩TLe)进行滤波器处理，可生成补偿负载转矩TLc。加法器2通过使由速度控制部1生成的反馈转矩指令Tb加上由控制滤波器8生成的补偿负载转矩TLc，可生成转矩指令Tr。

然而，图1所示的伺服系统100中，由负载转矩估计部5估计的负载转矩TL是以抑制干扰为目的而应用于马达控制的，并不能从外部对与估计负载转矩TLe相关的信息进行监视。

因此，本公开的实施方式的伺服放大器和伺服系统具备可从外部对与所估计的负载转矩相关的信息进行监视的构成。接下来，对本公开的实施方式的伺服放大器和伺服系统的该构成进行说明。

图2是第1实施方式的伺服系统的构成例示图。图2所示的伺服系统120是对马达19进行驱动和控制的马达驱动控制系统，该马达19藉由臂部41可使可动部40沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动。伺服系统120例如藉由对马达19进行驱动和控制，可将可动部40的位置控制在预期的位置。伺服系统120具备伺服放大器111和外部机器122。

外部机器122是设置在伺服放大器121的外部的装置，具备对负载转矩TL进行监视的监视功能。外部机器122可藉由模拟(analog)电压或者有线通信或无线通信与伺服放大器121连接。外部机器122例如为可编程逻辑控制器等的控制装置。

伺服放大器111是对马达19进行驱动的马达驱动装置，该马达19藉由臂部41可使可动部40沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动，例如，藉由对马达19进行驱动，可将可动部40的位置控制在预期的位置。就伺服放大器111而言，例如，作为其主要构成可具备速度控制部11、加法器12、转矩控制部13、速度检测部14、负载转矩估计部15、控制滤波器18及输出部23。

转矩控制部13基于转矩指令Tr对马达19的转矩进行控制。位置检测器20对马达19的位置(旋转位置θ)进行检测。速度检测部14根据由位置检测器20检测的位置的时间变化，对马达19的速度(角速度ω)进行检测。速度控制部11生成用于使由速度检测部14检测的角速度ω跟随从图中未示的前一级的控制块所供给的速度指令ωr的反馈转矩指令Tb。例如，速度控制部11通过采用使由速度检测部14所检测的角速度ω和从图中未示的前一级的控制块所供给的速度指令ωr之偏差为零的方式进行PI控制(比例控制和积分控制)，可生成反馈转矩指令Tb。

负载转矩估计部15根据转矩指令Tr或转矩检测值Tde、以及由速度检测部14检测的角速度ω，对马达9承受的负载转矩TL(施加至马达9的负载转矩TL)进行估计。负载转矩估计部5例如是对负载转矩TL进行估计的负载转矩观测器。负载转矩TL的估计中使用的转矩检测值Tde表示由转矩检测部21检测的马达19的转矩值。也就是说，负载转矩TL的估计中可使用转矩指令Tr，也可使用转矩检测值Tde。例如，在转矩检测部21不包含于伺服放大器111的情况下，转矩指令Tr可用于负载转矩TL的估计。以下，也将由负载转矩估计部15估计的负载转矩TL称为“估计负载转矩TLe”。

图1所示的比较方式中，负载转矩TL包括重力转矩，并对负载转矩TL进行了估计。图2所示的第1实施方式示出了以负载转矩TL不包括重力转矩的方式对负载转矩TL进行估计的情况。

重力转矩是指，对沿具有铅直方向分量的移动方向藉由臂部41而进行移动的可动部40上所作用的重力进行取消时所需的转矩。马达19藉由使经由齿轮等与马达19的旋转输出轴连接的臂部41沿具有铅直方向分量的方向(例如，上下方向)进行移动，可使与臂部41连结的可动部40沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动。可动部40例如是从上方对固定在载置台上的工件W进行按压的按压操作部。臂部41例如可利用滚珠丝杠使可动部40沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动。需要说明的是，可动部40也可执行按压动作、钻孔动作、剪切动作等的工作动作。

例如，考虑臂部41是沿其延伸方向可使可动部40进行移动的滚珠丝杠的情况。假设可动部40的重心位置处所作用的重力为Fg，重力Fg中的臂部41的延伸方向(可动部40的移动方向)的重力分量为Fg’，重力转矩为Tg，铅直方向和臂部41的延伸方向之间的角度为α，滚珠丝杠的螺距(lead)为BP。在角度α为零的情况下，表示可动部40仅沿铅直方向进行移动。此时，重力分量Fg’和重力转矩Tg分别满足如下关系。

Fg’＝Fg×cosα···式2

Tg＝(BP/2π)×Fg’···式3

此外，假设马达19的发生转矩为T，马达19和与马达19直接或间接连接的负载机械可动部的惯性矩(惯性值)为J，马达19的角加速度为dω/dt，马达19承受的干扰转矩为Td，干扰转矩Td中所含的重力转矩为Tg。此时，在负载转矩TL不包括重力转矩Tg的情况下满足

TL＝Td－Tg＝T－J×dω/dt－Tg···式4

之关系。藉由从估计对象的负载转矩TL去除(减去)重力转矩Tg，可提高负载转矩TL的估计精度。

在使用公式4对负载转矩TL进行估计的情况下，负载转矩估计部15例如具有干扰转矩估计部28和减法器30。

干扰转矩估计部28根据转矩指令Tr或转矩检测值Tde、以及由速度检测部14检测的角速度ω，可对马达19承受的干扰转矩Td(施加至马达19的干扰转矩Td)进行估计。干扰转矩估计部28例如是可对干扰转矩Td进行估计的干扰转矩观测器。以下，也将由干扰转矩估计部28估计的干扰转矩Td称为“估计干扰转矩Tdie”。

干扰转矩估计部28例如具有与图1所示的负载转矩估计部5相同的构成。此情况下，干扰转矩估计部28与上述同样地，藉由使用减法器7从转矩指令Tr或转矩检测值Tde减去由转矩计算部6计算的转矩(J×dω/dt)，可对干扰转矩Td进行估计。需要说明的是，干扰转矩估计部28并不限定于该构成，也可为任意的公知构成。

如公式4所示，藉由从干扰转矩Td减去重力转矩Tg可对负载转矩TL进行估计。因此，负载转矩估计部15藉由使用减法器30从由干扰转矩估计部28估计的干扰转矩Td(估计干扰转矩Tdie)减去重力转矩Tg，可对负载转矩TL进行估计。也就是说，藉由重力转矩Tg的补偿可获得高精度的估计负载转矩TLe。

例如，负载转矩估计部15藉由从由干扰转矩估计部28估计的干扰转矩Td(估计干扰转矩Tdie)减去一定(固定)的重力转矩Tg，可对负载转矩TL进行估计。在角度α被固定并且可动部40沿铅直方向在一条直线上进行移动的情况下，由公式3可知，重力转矩Tg为固定值。因此，可预先将一定(固定)的重力转矩Tg保存(存储)在伺服放大器111的内部。

或者，负载转矩估计部15藉由从由干扰转矩估计部28估计的干扰转矩Td(估计干扰转矩Tdie)减去从伺服放大器外部供给的重力转矩Tg，也可对负载转矩TL进行估计。由于动作状态和/或设置条件的变化，存在可动部40的质量发生改变或角度α发生改变的情况。在外部机器122具有这样的可变信息的情况下，外部机器122可计算每一刻的重力转矩Tg的值，并且每一刻的重力转矩Tg的计算值都会从外部机器122藉由通信而被供给至伺服放大器111的负载转矩估计部15。这样，即使重力转矩Tg发生了变化，伺服放大器111也可从外部机器122获得重力转矩Tg，并将其应用于负载转矩TL的估计。

控制滤波器18通过对估计负载转矩TLe进行滤波器处理，可生成补偿负载转矩TLc。加法器12通过使由速度控制部11生成的反馈转矩指令Tb加上由控制滤波器18生成的补偿负载转矩TLc，可生成转矩指令Tr。

伺服放大器111具备将与估计负载转矩TLe相关的信息(监视信息)输出至伺服放大器111的外部的输出部23。据此，与估计负载转矩TLe相关的信息可被输出至伺服放大器111的外部(例如，外部机器122)。因此，不仅能以抑制干扰为目的地将估计负载转矩TLe反映于转矩指令Tr的计算以用于马达19的伺服控制，而且还可从伺服放大器111的外部(例如，外部机器122)对与估计负载转矩TLe相关的信息进行监视。

例如，如果由马达19进行位置等的控制的可动部40或马达19本身发生了异常(例如，经年劣化、异物接触等)，则估计负载转矩TLe也会发生变化。因此，通过在伺服放大器111的外部对从输出部23输出的与估计负载转矩TLe相关的信息进行监视，可在伺服放大器111的外部对可动部40或马达19发生的异常进行检测。

作为与估计负载转矩TLe相关的信息，例如可列举出估计负载转矩TLe的值、在伺服放大器111的内部基于估计负载转矩TLe进行异常判定而获得的结果等。

输出部23可采用模拟输出的方式将与估计负载转矩TLe相关的信息输出至外部，也可采用有线通信或无线通信的方式将其输出至外部。

例如，输出部23可将估计负载转矩TLe的值转换为模拟电压值并将其输出至外部。据此，伺服放大器111的外部装置122可根据从输出部23输出的模拟电压值，对估计负载转矩TLe的值进行检测。另外，在输出部23藉由预定的载波并采用通信的方式对估计负载转矩TLe的值进行输出的情况下，同样地，伺服放大器111的外部装置122藉由接收从输出部23输出的载波，也可对估计负载转矩TLe的值进行检测。例如，输出部23可对负载转矩的估计值进行峰值保持，并将其估计值的峰值保持值发送至伺服放大器的外部。

同理，输出部23可将表示在伺服放大器111的内部根据估计负载转矩TLe进行异常判定而获得的结果(正常或异常)的信息转换为模拟电压值并将其输出至外部，还可藉由预定的载波并采用通信的方式将其输出至外部。据此，伺服放大器111的外部装置122藉由对从输出部23输出的模拟电压或载波进行检测，可获得伺服放大器111进行异常判定而获得的结果。

此外，进行负载转矩TL的估计时，如上所述，可使用马达19和与马达19连接的负载机械可动部的惯性矩(惯性值J)。当负载转矩TL的估计中所使用的惯性值兼作伺服控制参数(例如，由速度控制部11进行的比例控制的控制增益A)的确定中所使用的惯性值的情况下，就负载转矩TL的估计中所使用的惯性值而言，并不限定于一定要对其进行正确的设定。其原因在于，适于提高伺服控制的控制性的惯性值并不一定也适于提高负载转矩TL的估计精度。此外，就伺服控制参数的确定中所使用的惯性矩比而言，即使存在一些误差，只要不会发生伺服控制上的障碍即可，因此，存在将其设定为1、5、10倍等的概略值，并藉由自动调谐增益对其进行微调整的情况。在这样的情况下，难以高精度地对负载转矩TL进行估计。

关于该点，图2所示的伺服放大器111具备对第1惯性值Jc进行设定以用于进行马达19的控制的第1惯性值设定部24和对第2惯性值Je进行设定以用于进行负载转矩TL的估计的第2惯性值设定部26。也就是说，设置了可分别独立地对负载转矩TL的估计用和马达19的控制用的惯性值进行设定的功能。藉由设置这样的可分别独立地对惯性值进行设定的功能，为了进行负载转矩TL的估计，可设定更适当的惯性值，由此可提高负载转矩TL的估计精度。此外，由于可分别设定用于负载转矩TL的估计和马达19的控制的适当的惯性值，因此可同时提高伺服控制的控制精度和负载转矩TL的估计精度。

例如，第1惯性值设定部24可根据所输入的第1惯性值Jc对控制增益A进行自动调谐，并将自动调谐后的控制增益A设定给由速度控制部11进行的比例控制的控制增益。另一方面，第2惯性值设定部26可将所输入的第2惯性值Je设定给在负载转矩估计部15内用于进行负载转矩TL的估计的惯性值J(例如，用于计算上述(J×dω/dt)的惯性值J)。

需要说明的是，就第1惯性值Jc或第2惯性值Je而言，可为由伺服放大器111所具备的惯性值估计计算功能获得的估计值，也可为根据使用者或从伺服放大器111的外部装置122所输入的信息而确定的值。

此外，图2所示的伺服放大器111具备对第1滤波器值Kc进行设定以用于进行马达19的控制的第1滤波器值设定部25和对第2滤波器值Ko进行设定以用于进行与估计负载转矩TLe相关的监视信息的输出的第2滤波器值设定部27。也就是说，设置了可分别独立地对用于监视信息的输出和用于马达19的控制的滤波器值进行设定的功能。藉由设置这样的可分别独立地对滤波器值进行设定的功能，不仅可对适于马达19的伺服控制的滤波器值进行设定，而且还可对适于伺服放大器111的外部装置122对监视信息进行监视的滤器值进行设定。

伺服放大器111例如具备马达19的控制用的控制滤波器18和监视信息的输出用的输出滤波器22。第1滤波器值设定部25向控制滤波器18设定所输入的第1滤波器值Kc，第2滤波器值设定部27向输出滤波器22设定所输入的第2滤波器值Ko。例如，第1滤波器值Kc为控制滤波器18的响应时常数，第2滤波器值Ko为输出滤波器22的响应时常数，但并不限定于此，也可将其设定为适于由各滤波器进行的滤波器处理的值。控制滤波器18藉由对估计负载转矩TLe实施使用了第1滤波器值Kc的滤波器处理，可生成补偿负载转矩TLc。输出滤波器22藉由对估计负载转矩TLe实施使用了第2滤波器值Ko的滤波器处理，可生成适于外部监视的估计负载转矩TLe。

需要说明的是，输出滤波器22可为低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器。可设定适于外部监视的滤波器特性。

图3是第2实施方式的伺服系统的构成例示图。图3所示的伺服系统140具有伺服放大器121和外部机器122。需要说明的是，就与上述实施方式相同的构成和效果的说明而言，这里援引上述说明，并对其进行了省略或简略。

第2实施方式在负载转矩估计部15的构成这点上与第1实施方式不同。第2实施方式中，负载转矩估计部15藉由使用高通滤波器32从由干扰转矩估计部28估计的干扰转矩Td(估计干扰转矩Tdie)减去重力转矩Tg，可对负载转矩TL进行估计。就高通滤波器32而言，输入干扰转矩Td，并对所输入的干扰转矩Td中包含的重力转矩Tg进行减衰，由此可输出重力转矩Tg的成分被进行了减衰的估计负载转矩TLe。在重力转矩Tg的频率成分为直流成分的情况(例如，如上所述，重力转矩Tg为固定值的情况)下，藉由对干扰转矩Td实施基于高通滤波器32的滤波器处理，可获得相当于重力转矩Tg的直流成分被进行了减衰的估计负载转矩TLe。

图4是估计负载转矩中包括重力转矩的情况下的各波形的例示图，示出了比较方式中的负载转矩估计部5对负载转矩TL进行估计的情况。图5是估计负载转矩中不包括重力转矩的情况下的各波形的例示图，示出了第1或第2实施方式中的负载转矩估计部15对负载转矩TL进行估计的情况。图4和图5中，“速度”表示可动部40对金属的工件W进行按压时的按压速度(或角速度ω)，“负载转矩”表示在伺服放大器的内部所计算的估计负载转矩TLe。

图4的情况下，藉由下降动作对金属进行了按压，故下支点付近被施加了负载转矩，但估计负载转矩TLe中包含了20％左右的重力转矩Tg，故无法高精度地对负载转矩(此情况下为按压转矩)进行监视。另一方面，图5的情况下，估计负载转矩TLe中不包含重力转矩Tg，故可将估计负载转矩TLe表示为以零基准进行变化的量，由此可精确且直观地对按压转矩进行监视。

图6是第3实施方式的伺服系统的构成例示图。图6所示的伺服系统160具有伺服放大器131和外部机器122。需要说明的是，就与上述实施方式相同的构成和效果的说明而言，这里援引上述说明，并对其进行了省略或简略。

第3实施方式在负载转矩估计部15基于马达19的速度指令ωr对负载转矩TL进行估计这点上与基于马达19的速度检测值(由速度检测部14检测的角速度ω)对负载转矩TL进行估计的上述实施方式不同。干扰转矩估计部28基于速度指令ωr对干扰转矩Td进行估计，据此，负载转矩估计部15可对负载转矩TL进行估计。

例如，图1所示的负载转矩TL的计算中，使用了速度检测部14对由位置检测器20检测的旋转位置θ进行微分而获得的角速度ω。然而，由位置检测器20检测的旋转位置θ中含有噪音成分，故对其进行微分时，容易在角速度ω中出现较大的噪音成分。尤其是存在如果惯性值较大则会出现不适于进行监视的噪音成分的情况。如果进一步对由速度检测部14获得的角速度ω进行微分以获得角加速度dω/dt，则噪音成分可能会进一步增大。

与此相对地，图6所示的负载转矩估计部15使用对由速度指令ωr所指令的速度(指令速度)进行微分而获得的角加速度dω/dt来计算负载转矩TL。由速度指令ωr所指令的速度(指令速度)是伺服放大器131的内部值，故噪音成分较少。因此，藉由使用由速度指令ωr所指令的速度(指令速度)，能够进行噪音较少的高精度的监视。

需要说明的是，就图6所示的负载转矩估计部15而言，如图3所示，也可使用高通滤波器32来估计负载转矩TL。

图7是负载转矩的估计中使用了反馈速度(由速度检测部14所检测的角速度ω)的情况下的各波形的例示图。图8是负载转矩的估计中使用了指令速度(由速度指令ωr所指令的速度)的情况下的各波形的例示图。

图7的情况下，由于使用了反馈速度的微分，故可随着基于实际负载的负载转矩TL的施加时的角速度ω的变化，立即计算出估计负载转矩TLe。另一方面，如图8所示，在使用了指令速度的微分的情况下，基于实际负载的负载转矩TL的施加时的角速度ω的变化并没有反应至负载转矩TL的估计。为此，随着作为速度控制的结果的转矩指令Tr的上升，估计负载转矩TLe也上升。也就是说，估计负载转矩TLe的响应速度取决于速度控制的响应速度。然而，速度控制的响应通常为30～100Hz左右(换算至时间常数后约为5～1ms左右)，这非常快，故实际应用中没有问题。

另外，图5中例示的估计负载转矩TLe的波形中，为了使外部机器122可从由输出部23输出的估计负载转矩TLe中检测其峰值，需要1ms左右的采样。在藉由总线(bus)通信进行该峰值检测的情况下，要求以大约1ms的方式进行总线通信，故外部机器122侧的峰检测需要较高的精度，不容易进行高精度的峰值检测。

因此，就各实施方式中的输出部23而言，例如，如图9所示，每次对负载转矩TL的估计值进行峰值保持并将其估计值的峰值保持值发送至伺服放大器的外部后都进行重置(reset)，由此可再次对负载转矩TL的估计值进行峰值保持。输出部23在藉由总线通信进行发送和接收的期间对估计负载转矩TLe进行峰值保持，在发送时将最新的峰值保持值发送至外部机器122，并对内部的峰值保持值进行重置。据此，例如即使在以大约5ms的方式进行总线通信的情况下，外部机器122也可无遗落地进行峰值检测。因此，即使是数据(data)更新较迟的系统，外部机器122也可无遗落地获取估计负载转矩TLe的峰值，并根据估计负载转矩TLe高精度地实施马达19等的异常判定。

作为要求在外部机器122侧对峰值转矩进行检测的例子，例如具有如下情况等。

·机械的一个周期的信息仅存在于外部机器122侧，并且也不知晓伺服放大器侧应该检测哪个区间的峰值的情况；

·用于确定将一个周期内的多个峰值中的哪个峰值应用于异常判定的条件仅存在于外部机器122侧的情况。

或者，各实施方式中的输出部23也可对负载转矩TL的估计值进行时间积分，并将其估计值的时间积分值发送至伺服放大器的外部。据此，即使估计负载转矩TLe的峰值的正常时和异常时的差较小，外部机器122根据从输出部23供给的时间积分值也可高精度地实施马达19等的异常判定。

图12是对负载转矩的估计值进行了时间积分的情况下的各波形的例示图，示出了在将本实施方式的伺服系统应用于按压机械的情况下的速度和负载转矩的波形的正常时和异常时的比较结果。图12中，“速度”表示可动部40对金属的插座端子进行按压时的按压速度(或角速度ω)，“负载转矩”表示伺服放大器的内部所计算的估计负载转矩TLe。图12中，“正常”表示插座端子60和电线51的压接为正常的情况(参照图10)，“异常”表示插座端子60和电线51的压接为异常的情况(参照图11)。

图10示出了，按压机械的可动部40与藉由剥掉电线51的前端部的覆盖物52而露出的导线53一起对插座端子60的根部61进行按压，由此导线53和根部61被进行了压接的正常状态。图11示出了，按压机械的可动部40在电线51的前端部的覆盖物52没有被剥掉而是覆盖了导线53的状态下对插座端子60的根部61进行按压，由此电线51和根部61被进行了压接的异常状态。

图12中例示的异常波形中，由于是在覆盖物52覆盖了电线51的状态下进行了压接，故异物(覆盖物52)的存在导致估计负载转矩TLe与正常波形相比，较早地在负侧进行了变大。输出部23例如在角速度ω低于预定的速度阈值ωa(例如，－200rpm)且估计负载转矩TLe低于预定的转矩阈值TLa(例如，－20％)的期间进行了估计负载转矩TLe的时间积分。当在该条件下进行时间积分的情况下，就输出部23而言，异常时在期间t1－t3内进行时间积分，正常时在期间t2－t3内进行时间积分。由此可明显地判别出异常时和正常时的时间积分值(相当于图12的阴影部分的面积)的不同。这样，即使在藉由估计负载转矩TLe的峰值难以判别的情况下，藉由采用时间积分值进行比较，也可容易地进行马达19等的异常判定。

如此，根据上述实施方式可知，由于与所估计的负载转矩TL相关的监视信息被进行了外部输出，故可对与所估计的负载转矩相关的信息进行外部监视。

需要说明的是，上述实施方式中，就伺服放大器所具备的估计转矩估计部等的各部分的功能而言，可藉由处理器(例如，CPU(Central Processing Unit))执行以可读方式存储在存储器中的程序(program)而实现。

以上尽管藉由实施方式对伺服放大器和伺服系统进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。在本发明的范围内，还可进行诸如针对其他实施方式的一部分或全部与其进行组合或对其进行置换等的各种各样的变形和改良。

基于上述，可提供一种伺服放大器，具备：转矩控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；干扰转矩估计部，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计；负载转矩估计部，从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去由作用于所述可动部上的重力所产生的重力转矩，由此对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部。

所述负载转矩估计部从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去固定的所述重力转矩，由此对所述负载转矩进行估计。

所述负载转矩估计部从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去从伺服放大器外部所供给的所述重力转矩，由此对所述负载转矩进行估计。

所述负载转矩估计部藉由高通滤波器从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去所述重力转矩，由此对所述负载转矩进行估计。

所述伺服放大器还具备基于所述马达的速度指令生成所述转矩指令的速度控制部。所述负载转矩估计部根据所述速度指令对所述负载转矩进行估计。

所述负载转矩估计部藉由所述干扰转矩估计部根据所述速度指令估计所述干扰转矩，对所述负载转矩进行估计。

还可提供一种伺服放大器，具备：速度控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的速度指令，生成所述马达的转矩指令；转矩控制部，根据所述转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；负载转矩估计部，根据所述速度指令，对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部。

所述输出部对所述负载转矩的估计值进行峰值保持，并将所述估计值的峰值保持值发送至伺服放大器的外部。

所述输出部在每次将所述峰值保持值发送至伺服放大器的外部后都对所述峰值保持值进行重置，并再次对所述负载转矩的估计值进行峰值保持。

所述输出部对所述负载转矩的估计值进行时间积分，并将所述估计值的时间积分值发送至伺服放大器的外部。

所述负载转矩估计部对所述可动部的按压动作时的所述负载转矩进行估计。

此外，可提供一种伺服系统，具备伺服放大器和设置在所述伺服放大器的外部的外部机器，所述伺服放大器具备：转矩控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；干扰转矩估计部，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计；负载转矩估计部，从由所述干扰转矩估计部所估计的所述干扰转矩减去由作用于所述可动部上的重力所产生的重力转矩，由此对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部。

还可提供一种伺服系统，具备伺服放大器和设置在所述伺服放大器的外部的外部机器，所述伺服放大器具备：速度控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的速度指令，生成所述马达的转矩指令；转矩控制部，根据所述转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；负载转矩估计部，根据所述速度指令，对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部。

Claims (9)

1.一种伺服放大器，具备：

速度控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的速度指令，生成所述马达的转矩指令；

转矩控制部，根据所述转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；

负载转矩估计部，其输入有所述速度指令，并且根据所述速度指令，对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及

输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部，

所述负载转矩估计部通过使用所述速度指令以及所述转矩指令或所述马达的转矩检测值，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计，从而对所述负载转矩进行估计。

2.如权利要求1所述的伺服放大器，其中，

所述负载转矩估计部从所述干扰转矩减去由作用于所述可动部的重力所产生的重力转矩，由此对所述负载转矩进行估计。

3.如权利要求2所述的伺服放大器，其中，

所述负载转矩估计部从所述干扰转矩减去固定的所述重力转矩，由此对所述负载转矩进行估计。

4.如权利要求2所述的伺服放大器，其中，

所述负载转矩估计部利用高通滤波器从所述干扰转矩减去所述重力转矩，由此对所述负载转矩进行估计。

5.如权利要求1所述的伺服放大器，其中，

所述输出部对所述负载转矩的估计值进行峰值保持，并将所述估计值的峰值保持值发送至伺服放大器的外部。

6.如权利要求5所述的伺服放大器，其中，

所述输出部在每次将所述峰值保持值发送至伺服放大器的外部后都对所述峰值保持值进行重置，并再次对所述负载转矩的估计值进行峰值保持。

7.如权利要求1所述的伺服放大器，其中，

所述输出部对所述负载转矩的估计值进行时间积分，并将所述估计值的时间积分值发送至伺服放大器的外部。

8.如权利要求1所述的伺服放大器，其中，

所述负载转矩估计部对所述可动部的按压动作时的所述负载转矩进行估计。

9.一种伺服系统，具备伺服放大器和设置在所述伺服放大器的外部的外部机器，其中，

所述伺服放大器具备：

速度控制部，根据使可动部沿具有铅直方向分量的移动方向进行移动的马达的速度指令，生成所述马达的转矩指令；

转矩控制部，根据所述转矩指令，对所述马达的转矩进行控制；

负载转矩估计部，其输入有所述速度指令，并且根据所述速度指令，对所述马达所承受的负载转矩进行估计；及

输出部，将与由所述负载转矩估计部所估计的所述负载转矩相关的信息输出至伺服放大器的外部，

所述负载转矩估计部通过使用所述速度指令以及所述转矩指令或所述马达的转矩检测值，对所述马达所承受的干扰转矩进行估计，从而对所述负载转矩进行估计。

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