JP2020108255A - サーボアンプ及びサーボシステム - Google Patents

Abstract

【課題】推定された負荷トルクに関する情報を外部から監視可能にすること。【解決手段】モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報をサーボアンプ外部に出力する出力部とを備える、サーボアンプ。例えば、前記モータの制御用に第１の慣性値を設定する第１の慣性値設定部と、前記負荷トルクの推定用に第２の慣性値を設定する第２の慣性値設定部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、サーボアンプ及びサーボシステムに関する。

従来、トルク指令とモータ速度とに基づいて、モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルクオブザーバを備えるモータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２‐１３０２１４号公報

しかしながら、従来の技術では、推定された負荷トルクは、外乱を抑制する目的でモータ制御に使用されるものの、推定された負荷トルクに関する情報を外部から監視することはできなかった。

そこで、本開示は、推定された負荷トルクに関する情報を外部から監視可能なサーボアンプ及びサーボシステムを提供する。

本開示は、
モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、
前記モータの速度と、前記トルク指令又は前記モータのトルク検出値とに基づいて、前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報をサーボアンプ外部に出力する出力部とを備える、サーボアンプを提供する。

本開示の技術によれば、推定された負荷トルクに関する監視情報がサーボアンプ外部に出力されるので、推定された負荷トルクに関する情報をサーボアンプの外部から監視できる。

また、本開示は、
サーボアンプと、前記サーボアンプの外部に設けられる外部装置とを備え、
前記サーボアンプは、
モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部を備え、
前記外部装置は、
前記モータの速度と、前記トルク指令又は前記モータのトルク検出値とに基づいて、前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報を前記外部装置の外部に出力する出力部とを備える、サーボシステムを提供する。

本開示の技術によれば、推定された前記負荷トルクに関する監視情報が外部装置の外部に出力されるので、推定された負荷トルクに関する情報を外部装置の外部から監視できる。

本開示の技術によれば、推定された負荷トルクに関する情報を外部から監視可能なサーボアンプ及びサーボシステムを提供できる。

一比較形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。 第１の実施形態におけるサーボアンプの構成を例示する図である。 第２の実施形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。 第３の実施形態におけるサーボアンプの構成を例示する図である。 モータ速度と摩擦トルクとの関係を例示する図である。 第４の実施形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。 第５の実施形態におけるサーボアンプの構成を例示する図である。 第６の実施形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。 推定負荷トルクに摩擦トルクを含めた場合での各波形を例示する図である。 推定負荷トルクに摩擦トルクを含めない場合での各波形を例示する図である。

以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。まず、本開示の実施形態と比較するため、一比較形態におけるサーボシステムの構成について説明する。

図１は、一比較形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。図１に示すサーボシステム１００は、不図示の可動部を動かすためのモータ９を制御するモータシステムである。サーボシステム１００は、速度制御部１、加算器２、トルク制御部３、速度検出部４、負荷トルク推定部５、制御フィルタ８、モータ９及び位置検出器１０を備える。

トルク制御部３は、トルク指令Ｔｒに基づいて、モータ９のトルクを制御する。位置検出器１０は、モータ９の位置（回転位置θ）を検出する。位置検出器は、ＰＧとも称される。速度検出部４は、位置検出器１０により検出された回転位置θの時間的な変化に基づいて、モータ９の速度（角速度ω）を検出する。速度制御部１は、速度検出部４により検出された角速度ωを、不図示の前段の制御ブロックから供給される速度指令ωｒに追従させるフィードバックトルク指令Ｔｂを生成する。

また、サーボシステム１００は、モータ９が受ける負荷トルクＴＬを推定するため、負荷トルク推定部５を備える。負荷トルク推定部５は、トルク指令Ｔｒと、速度検出部４により検出された角速度ωとに基づいて、負荷トルクＴＬを推定する。

モータ９の発生トルクをＴ、モータ９の慣性モーメント（慣性値）をＪ、モータ９の角加速度をｄω／ｄｔとするとき、負荷トルクＴＬにモータ９及び可動部の摩擦トルクを含めた場合、
ＴＬ＝Ｔ−Ｊ×ｄω／ｄｔ ・・・式１
という関係式が成立する。したがって、負荷トルク推定部５は、トルク指令Ｔｒから、トルク算出部６により算出されたトルク（Ｊ×ｄω／ｄｔ）を減算器７により減算することによって、負荷トルクＴＬを推定する。

制御フィルタ８は、負荷トルク推定部５により推定された負荷トルクＴＬ（推定負荷トルクＴＬｅ）にフィルタ処理を施すことによって、補償負荷トルクＴＬｃを生成する。加算器２は、速度制御部１により生成されたフィードバックトルク指令Ｔｂと制御フィルタ８により生成された補償負荷トルクＴＬｃとを加算することによって、トルク指令Ｔｒを生成する。

しかしながら、図１に示すサーボシステム１００では、負荷トルク推定部５により推定された負荷トルクＴＬは、外乱を抑制する目的でモータ制御に使用されるものの、推定負荷トルクＴＬｅに関する情報を外部から監視することはできない。

そこで、本開示の実施形態におけるサーボアンプ及びサーボシステムは、推定された負荷トルクに関する情報を外部から監視可能な構成を備える。次に、本開示の実施形態におけるサーボアンプ及びサーボシステムの当該構成について説明する。

図２は、第１の実施形態におけるサーボアンプの構成を例示する図である。図２に示すサーボアンプ１１１は、不図示の可動部を動かすためのモータ１９を駆動するモータ駆動装置であり、例えば、モータ１９を駆動して可動部の位置を所望の位置に制御する。サーボアンプ１１１は、例えば、主な構成として、速度制御部１１、加算器１２、トルク制御部１３、速度検出部１４、負荷トルク推定部１５、制御フィルタ１８及び出力部２３を備える。

トルク制御部１３は、トルク指令Ｔｒに基づいて、モータ１９のトルクを制御する。位置検出器２０は、モータ１９の位置（回転位置θ）を検出する。速度検出部１４は、位置検出器２０により検出された位置の時間的な変化に基づいて、モータ１９の速度（角速度ω）を検出する。速度制御部１１は、速度検出部１４により検出された角速度ωを、不図示の前段の制御ブロックから供給される速度指令ωｒに追従させるフィードバックトルク指令Ｔｂを生成する。例えば、速度制御部１１は、速度検出部１４により検出された角速度ωと不図示の前段の制御ブロックから供給される速度指令ωｒとの偏差が零になるようにＰＩ制御（比例制御と積分制御）を行うことによって、フィードバックトルク指令Ｔｂを生成する。

負荷トルク推定部１５は、トルク指令Ｔｒ又はトルク検出値Ｔｄｅと、速度検出部１４により検出された角速度ωとに基づいて、モータ９が受ける負荷トルクＴＬ（モータ９に加わる負荷トルクＴＬ）を推定する。負荷トルク推定部５は、例えば、負荷トルクＴＬを推定する負荷トルクオブザーバである。負荷トルクＴＬの推定に用いられるトルク検出値Ｔｄｅは、トルク検出部２１により検出されたモータ１９のトルク値を表す。つまり、負荷トルクＴＬの推定に、トルク指令Ｔｒを用いてもよいしトルク検出値Ｔｄｅを用いてもよい。例えば、トルク検出部２１がサーボアンプ１１１に備えられていない場合、トルク指令Ｔｒが負荷トルクＴＬの推定に用いられる。以下、負荷トルク推定部１５によって推定された負荷トルクＴＬを、"推定負荷トルクＴＬｅ"とも称する。

負荷トルク推定部１５は、例えば、図１に示す負荷トルク推定部５と同じ構成を有する。この場合、負荷トルク推定部１５は、上述と同様に、トルク指令Ｔｒ又はトルク検出値Ｔｄｅから、トルク算出部６により算出されたトルク（Ｊ×ｄω／ｄｔ）を減算器７により減算することによって、負荷トルクＴＬを推定する。なお、負荷トルク推定部１５は、この構成に限られず、任意の公知の構成でもよい。

制御フィルタ１８は、推定負荷トルクＴＬｅにフィルタ処理を施すことによって、補償負荷トルクＴＬｃを生成する。加算器１２は、速度制御部１１により生成されたフィードバックトルク指令Ｔｂと制御フィルタ１８により生成された補償負荷トルクＴＬｃとを加算することによって、トルク指令Ｔｒを生成する。

サーボアンプ１１１は、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報をサーボアンプ１１１の外部に出力する出力部２３を備える。これにより、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報がサーボアンプ１１１の外部に出力可能となる。よって、外乱を抑制する目的で推定負荷トルクＴＬｅをトルク指令Ｔｒの算出に反映してモータ１９のサーボ制御に使用できるだけでなく、推定負荷トルクＴＬｅに関する情報をサーボアンプ１１１の外部から監視できる。

例えば、モータ１９によって位置等が制御される可動部又はモータ１９自体に、異常（例えば、経年劣化や異物の接触など）が発生すると、推定負荷トルクＴＬｅが変化する。したがって、出力部２３から出力される推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報をサーボアンプ１１１の外部でモニタすることによって、可動部又はモータ１９に発生した異常をサーボアンプ１１１の外部で検知することが可能となる。

推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報として、例えば、推定負荷トルクＴＬｅの値、サーボアンプ１１１内部で推定負荷トルクＴＬｅに基づき異常判定を行った結果などが挙げられる。

出力部２３は、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報を、アナログ出力で外部出力してもよいし、有線通信又は無線通信で外部出力してもよい。

例えば、出力部２３は、推定負荷トルクＴＬｅの値をアナログの電圧値に変換して外部出力する。これにより、サーボアンプ１１１の外部装置は、出力部２３から出力されるアナログの電圧値に応じて、推定負荷トルクＴＬｅの値を検知できる。出力部２３が推定負荷トルクＴＬｅの値を所定の搬送波で通信出力する場合も同様に、サーボアンプ１１１の外部装置は、出力部２３から出力される搬送波を受信することによって、推定負荷トルクＴＬｅの値を検知できる。

同様に、出力部２３は、サーボアンプ１１１内部で推定負荷トルクＴＬｅに基づき異常判定を行った結果（正常又は異常）を表す情報を、アナログの電圧値に変換して外部出力してもよいし、所定の搬送波で通信出力してもよい。これにより、サーボアンプ１１１の外部装置は、出力部２３から出力されるアナログ電圧又は搬送波を検知することによって、サーボアンプ１１１が異常判定した結果を取得できる。

また、負荷トルクＴＬの推定には、上述の通り、モータ１９の慣性モーメント（慣性値Ｊ）が使われる。負荷トルクＴＬの推定に使用する慣性値が、サーボ制御パラメータ（例えば、速度制御部１１で行われる比例制御の制御ゲインＡ）の決定に使用する慣性値と兼用されている場合、負荷トルクＴＬの推定に使用する慣性値は、必ずしも正しく設定されるとは限らない。サーボ制御の制御性の向上に適した慣性値が、必ずしも負荷トルクＴＬの推定精度の向上に適しているとは限らないからである。また、サーボ制御パラメータの決定に使用される慣性モーメント比は、多少の誤差があってもサーボ制御上の不具合が生じなければよいため、１、５、１０倍などの概略値に設定し、オートチューニングゲインで細かく調整する場合がある。このような場合、負荷トルクＴＬを精度よく推定することが難しい。

この点、図２に示すサーボアンプ１１１は、モータ１９の制御用に第１の慣性値Ｊｃを設定する第１の慣性値設定部２４と、負荷トルクＴＬの推定用に第２の慣性値Ｊｅを設定する第２の慣性値設定部２６とを備える。つまり、負荷トルクＴＬの推定用とモータ１９の制御用とで独立に慣性値を設定可能な機能が設けられている。このように独立に慣性値を設定可能な機能を設けることで、負荷トルクＴＬの推定のために、より適切な慣性値を設定可能になり、負荷トルクＴＬの推定精度が向上する。また、負荷トルクＴＬの推定用とモータ１９の制御用とでそれぞれに適切な慣性値を設定することが可能になるので、サーボ制御の制御精度の向上と負荷トルクＴＬの推定精度の向上とを両立させることが可能となる。

例えば、第１の慣性値設定部２４は、入力された第１の慣性値Ｊｃに基づいて制御ゲインＡをオートチューニングし、速度制御部１１で行われる比例制御の制御ゲインに、オートチューニング後の制御ゲインＡを設定する。一方、第２の慣性値設定部２６は、負荷トルク推定部１５内で負荷トルクＴＬの推定に使用する慣性値Ｊ（例えば、上述の（Ｊ×ｄω／ｄｔ）の算出に使用する慣性値Ｊ）に、入力された第２の慣性値Ｊｅを設定する。

なお、第１の慣性値Ｊｃ又は第２の慣性値Ｊｅは、サーボアンプ１１１が備える慣性値推定演算機能によって得られる推定値でもよいし、ユーザ又はサーボアンプ１１１の外部装置から入力される情報に基づいて決定される値でもよい。

また、図２に示すサーボアンプ１１１は、モータ１９の制御用に第１のフィルタ値Ｋｃを設定する第１のフィルタ値設定部２５と、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報の出力用に第２のフィルタ値Ｋｏを設定する第２のフィルタ値設定部２７とを備える。つまり、監視情報の出力用とモータ１９の制御用とで独立にフィルタ値を設定可能な機能が設けられている。このように独立にフィルタ値を設定可能な機能を設けることで、モータ１９のサーボ制御に適したフィルタ値を設定できるだけでなく、サーボアンプ１１１の外部装置が監視情報を監視するのに適したフィルタ値を設定できる。

サーボアンプ１１１は、例えば、モータ１９の制御用の制御フィルタ１８と、監視情報の出力用の出力フィルタ２２とを備える。第１のフィルタ値設定部２５は、制御フィルタ１８に、入力された第１のフィルタ値Ｋｃを設定し、第２のフィルタ値設定部２７は、出力フィルタ２２に、入力された第２のフィルタ値Ｋｏを設定する。例えば、第１のフィルタ値Ｋｃは、制御フィルタ１８の応答時定数であり、第２のフィルタ値Ｋｏは、出力フィルタ２２の応答時定数であるが、これに限られず、各フィルタで行われるフィルタ処理に適した値に設定される。制御フィルタ１８は、推定負荷トルクＴＬｅに、第１のフィルタ値Ｋｃを用いたフィルタ処理を施すことによって、補償負荷トルクＴＬｃを生成する。出力フィルタ２２は、推定負荷トルクＴＬｅに、第２のフィルタ値Ｋｏを用いたフィルタ処理を施すことによって、外部監視に適した推定負荷トルクＴＬｅを生成する。

なお、出力フィルタ２２は、ローパスフィルタでもバンドパスフィルタでもハイパスフィルタでもよい。外部監視に適したフィルタ特性が設定される。

図３は、第２の実施形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。図３に示すサーボシステム１２０は、不図示の可動部を動かすためのモータ１９を駆動及び制御するモータ駆動制御システムであり、例えば、モータ１９を駆動及び制御して可動部の位置を所望の位置に制御する。なお、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

サーボシステム１２０は、サーボアンプ１２１と、外部装置１２２とを備える。外部装置１２２は、サーボアンプ１２１の外部に設けられる機器であり、負荷トルクＴＬの監視機能を備える。外部装置１２２は、サーボアンプ１２１と、アナログ電圧、又は有線通信もしくは無線通信により接続される。

第２の実施形態は、負荷トルク推定部１５、出力フィルタ２２、出力部２３、第２の慣性値設定部２６及び第２のフィルタ値設定部２７が、サーボアンプ１２１ではなく外部装置１２２に備えられる点で、第１の実施形態と異なる。第２の実施形態によれば、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報が外部装置１２２の外部に出力されるので、推定負荷トルクＴＬｅに関する情報を外部装置１２２の外部から監視できる。したがって、出力部２３から出力される推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報を外部装置１２２の外部でモニタすることによって、可動部又はモータ１９に発生した異常を外部装置１２２の外部で検知することが可能となる。

負荷トルク推定部１５は、角速度ωとトルク指令Ｔｒ又はトルク検出値Ｔｄｅとを含む情報をサーボアンプ１２１から取得して、負荷トルクＴＬを推定する。制御フィルタ１８は、負荷トルク推定部１５によって推定された負荷トルクＴＬ（推定負荷トルクＴＬｅ）を外部装置１２２から取得して、補償負荷トルクＴＬｃを生成する。

図４は、第３の実施形態におけるサーボアンプの構成を例示する図である。図４に示すサーボアンプ１３１は、不図示の可動部を動かすためのモータ１９を駆動するモータ駆動装置であり、例えば、モータ１９を駆動して可動部の位置を所望の位置に制御する。なお、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

第１の実施形態では、負荷トルクＴＬに摩擦トルクを含めて、負荷トルクＴＬが推定されている。第３の実施形態は、負荷トルクＴＬにモータ９及び可動部の摩擦トルクを含めずに、負荷トルクＴＬを推定する場合を示す。モータ１９が受ける外乱トルクをＴｄ、外乱トルクＴｄに含まれる摩擦トルクをＴｆとするとき、負荷トルクＴＬにモータ９及び可動部の摩擦トルクＴｆを含めない場合、
ＴＬ＝Ｔｄ−Ｔｆ＝Ｔ−Ｊ×ｄω／ｄｔ−Ｔｆ ・・・式２
という関係式が成立する。推定対象の負荷トルクＴＬから摩擦トルクＴｆを除くことによって、負荷トルクＴＬの推定精度が向上する。なお、摩擦トルクＴｆは、例えば、クーロン摩擦と動摩擦との関数で表される。

式２を使って負荷トルクＴＬを推定する場合、負荷トルク推定部１５は、例えば、外乱トルク推定部２８、摩擦トルク推定部２９及び減算器３０とを有する。

外乱トルク推定部２８は、トルク指令Ｔｒ又はトルク検出値Ｔｄｅと、速度検出部１４により検出された角速度ωとに基づいて、モータ１９が受ける外乱トルクＴｄ（モータ１９に加わる外乱トルクＴｄ）を推定する。外乱トルク推定部２８は、例えば、外乱トルクＴｄを推定する外乱トルクオブザーバである。以下、外乱トルク推定部２８によって推定された外乱トルクＴｄを、"推定外乱トルクＴｄｉｅ"とも称する。

外乱トルク推定部２８は、例えば、図１に示す負荷トルク推定部５と同じ構成を有する。この場合、外乱トルク推定部２８は、上述と同様に、トルク指令Ｔｒ又はトルク検出値Ｔｄｅから、トルク算出部６により算出されたトルク（Ｊ×ｄω／ｄｔ）を減算器７により減算することによって、外乱トルクＴｄを推定する。なお、外乱トルク推定部２８は、この構成に限られず、任意の公知の構成でもよい。

摩擦トルク推定部２９は、速度検出部１４により検出された角速度ωに基づいて、外乱トルクＴｄに含まれる摩擦トルクＴｆを推定する。図５は、角速度ωと摩擦トルクＴｆとの関係を例示する図である。図５に示されるように、摩擦トルクＴｆは、クーロン摩擦を起点に、粘性摩擦に応じた傾きで角速度ωが速くなるにつれて大きくなる特性を有する。摩擦トルク推定部２９は、図５に示す特性に基づいて、摩擦トルクＴｆを推定する。

式２に示されるように、負荷トルクＴＬは、外乱トルクＴｄから摩擦トルクＴｆを減算することによって推定可能である。したがって、負荷トルク推定部１５は、外乱トルク推定部２８により推定された外乱トルクＴｄ（推定外乱トルクＴｄｉｅ）から、摩擦トルク推定部２９により推定された摩擦トルクＴｆを減算器３０により減算することによって、負荷トルクＴＬを推定する。つまり、摩擦トルクＴｆの補償によって、高精度な推定負荷トルクＴＬｅが得られる。

図６は、第４の実施形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。図６に示すサーボシステム１４０は、不図示の可動部を動かすためのモータ１９を駆動及び制御するモータ駆動制御システムであり、例えば、モータ１９を駆動及び制御して可動部の位置を所望の位置に制御する。なお、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

サーボシステム１４０は、サーボアンプ１４１と、外部装置１４２とを備える。外部装置１４２は、サーボアンプ１４１の外部に設けられる機器であり、負荷トルクＴＬの監視機能を備える。外部装置１４２は、サーボアンプ１４１と、アナログ電圧、又は有線通信もしくは無線通信により接続される。

第４の実施形態は、負荷トルク推定部１５、出力フィルタ２２、出力部２３、第２の慣性値設定部２６及び第２のフィルタ値設定部２７が、サーボアンプ１４１ではなく外部装置１４２に備えられる点で、第３の実施形態と異なる。第４の実施形態によれば、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報が外部装置１４２の外部に出力されるので、推定負荷トルクＴＬｅに関する情報を外部装置１４２の外部から監視できる。

図７は、第５の実施形態におけるサーボアンプの構成を例示する図である。図７に示すサーボアンプ１５１は、不図示の可動部を動かすためのモータ１９を駆動するモータ駆動装置であり、例えば、モータ１９を駆動して可動部の位置を所望の位置に制御する。なお、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

サーボアンプ１５１は、推定負荷トルクＴＬｅの異常を判定する異常判定部３１を備える。出力部２３は、異常判定部３１による判定結果を含む、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報を外部出力する。これにより、ユーザ又は外部装置は、推定負荷トルクＴＬｅに基づく異常判定結果を認識できる。

異常判定部３１は、例えば、推定負荷トルクＴＬｅが所定の異常判定閾値レベルを超えるか否かを判定し、推定負荷トルクＴＬｅが所定の異常判定閾値レベルを超えた場合、可動部又はモータ１９に、異常（例えば、経年劣化や異物の接触など）が発生したと判定する。また、異常判定部３１は、例えば、推定負荷トルクＴＬｅが所定の異常判定閾値レベルを超えている経過時間が所定の異常判定閾値時間を超えた場合、可動部又はモータ１９に、異常（例えば、経年劣化や異物の接触など）が発生したと判定する。

なお、負荷トルク推定部１５は、第１の実施形態のように上記の式１を用いて負荷トルクＴＬを推定してもよいし、第３の実施形態のように上記の式２を用いて負荷トルクＴＬを推定してもよい。

図８は、第６の実施形態におけるサーボシステムの構成を例示する図である。図８に示すサーボシステム１６０は、不図示の可動部を動かすためのモータ１９を駆動及び制御するモータ駆動制御システムであり、例えば、モータ１９を駆動及び制御して可動部の位置を所望の位置に制御する。なお、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

サーボシステム１６０は、サーボアンプ１６１と、外部装置１６２とを備える。外部装置１６２は、サーボアンプ１６１の外部に設けられる機器であり、負荷トルクＴＬの監視機能を備える。外部装置１６２は、サーボアンプ１６１と、アナログ電圧、又は有線通信もしくは無線通信により接続される。

第６の実施形態では、外部装置１６２が異常判定部３１を備える点で、第５の実施形態と異なる。出力部２３は、異常判定部３１による判定結果を含む、推定負荷トルクＴＬｅに関する監視情報を外部出力する。これにより、ユーザ又は外部装置１６２とは異なる外部装置は、推定負荷トルクＴＬｅに基づく異常判定結果を認識できる。

図９は、推定負荷トルクＴＬｅに摩擦トルクＴｆを含めた場合での各波形を例示する図である。つまり、負荷トルク推定部１５が上記の式１を用いて負荷トルクＴＬを推定する場合を示す。トルク指令Ｔｒ又はトルク検出値Ｔｄｅには、クーロン摩擦や動摩擦による摩擦トルクＴｆや、モータ９の加減速トルクなどが含まれる。負荷トルク推定部１５が上記の式１を用いて負荷トルクＴＬを推定する場合、推定負荷トルクＴＬｅの波形は図９に示すような形となる。したがって、図９によれば、可動部又はモータ１９が劣化等による摩擦変化などを外部監視したい場合には、負荷トルク推定部１５が上記の式１を用いて負荷トルクＴＬを推定することが好適である。

図１０は、推定負荷トルクＴＬｅに摩擦トルクＴｆを含めない場合での各波形を例示する図である。つまり、負荷トルク推定部１５が上記の式２を用いて負荷トルクＴＬを推定する場合を示す。この場合、推定負荷トルクＴＬｅの波形は、図１０に示すように、摩擦トルクＴｆや加減速トルクが除かれて、モータ１９が一時的に受ける負荷トルクＴＬが抽出された形となる。したがって、図１０によれば、可動部又はモータ１９への異物噛み込み等の異物接触を外部監視したい場合には、負荷トルク推定部１５が上記の式２を用いて負荷トルクＴＬを推定することが好適である。

このように、上述の実施形態によれば、推定された負荷トルクＴＬに関する監視情報が外部出力されるので、推定された負荷トルクに関する情報を外部監視することが可能となる。

なお、上述の実施形態において、サーボアンプ又は外部装置が備える推定トルク推定部などの各部の機能は、メモリに読み出し可能に記憶されたプログラムによってＣＰＵ（Central Processing Unit）が動作することにより実現される。

以上、サーボアンプ及びサーボシステムを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

１５ 負荷トルク推定部
１８ 制御フィルタ
２２ 出力フィルタ
２３ 出力部
２４ 第１の慣性値設定部
２５ 第１のフィルタ値設定部
２６ 第２の慣性値設定部
２７ 第２のフィルタ値設定部
２８ 外乱トルク推定部
２９ 摩擦トルク推定部
１００，１２０，１４０，１６０ サーボシステム
１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１ サーボアンプ
１２２，１４２，１６２ 外部装置

本開示は、
モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、
前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報をサーボアンプ外部に出力する出力部とを備える、サーボアンプを提供する。

また、本開示は、
サーボアンプと、前記サーボアンプの外部に設けられる外部装置とを備え、
前記サーボアンプは、
モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部を備え、
前記外部装置は、
前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報を前記外部装置の外部に出力する出力部とを備える、サーボシステムを提供する。

Claims (8)

1. モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部と、
   前記モータの速度と、前記トルク指令又は前記モータのトルク検出値とに基づいて、前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
   前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報をサーボアンプ外部に出力する出力部とを備える、サーボアンプ。
2. 前記モータの制御用に第１の慣性値を設定する第１の慣性値設定部と、
   前記負荷トルクの推定用に第２の慣性値を設定する第２の慣性値設定部とを備える、請求項１に記載のサーボアンプ。
3. 前記監視情報の出力用にフィルタ値を設定するフィルタ値設定部を備える、請求項１又は２に記載のサーボアンプ。
4. 前記モータの制御用にフィルタ値を設定するフィルタ値設定部を備える、請求項３に記載のサーボアンプ。
5. 前記負荷トルク推定部は、
   前記モータの速度と、前記トルク指令又は前記モータのトルク検出値とに基づいて、前記モータが受ける外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、
   前記モータの速度に基づいて、前記外乱トルクに含まれる摩擦トルクを推定する摩擦トルク推定部と、
   前記外乱トルク推定部により推定された前記外乱トルクから、前記摩擦トルク推定部により推定された前記摩擦トルクを減算することによって前記負荷トルクを算出する減算器とを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のサーボアンプ。
6. 前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクの異常を判定する異常判定部を備え、
   前記監視情報は、前記異常判定部による判定結果を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のサーボアンプ。
7. 前記出力部は、前記監視情報をアナログ出力又は通信で外部出力する、請求項１から６のいずれか一項に記載のサーボアンプ。
8. サーボアンプと、前記サーボアンプの外部に設けられる外部装置とを備え、
   前記サーボアンプは、
   モータのトルク指令に基づいて、前記モータのトルクを制御するトルク制御部を備え、
   前記外部装置は、
   前記モータの速度と、前記トルク指令又は前記モータのトルク検出値とに基づいて、前記モータが受ける負荷トルクを推定する負荷トルク推定部と、
   前記負荷トルク推定部によって推定された前記負荷トルクに関する監視情報を前記外部装置の外部に出力する出力部とを備える、サーボシステム。

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