JP5640455B2 - プログラム、記録媒体、サーボモータの制御パラメータ調整方法、開発支援装置、サーボシステムの開発システム - Google Patents

Description

この発明は、サーボモータの制御パラメータの調整をコンピュータに実行させるプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体、当該制御パラメータの調整のための方法および開発支援装置、ならびに、当該開発支援装置を備えたサーボシステムの開発システムに関する。

近年、サーボドライバの調整機能は向上している。調整機能の向上に伴い、設定の自由度も大きくなっている。

一般にサーボドライバの調整は、サーボモータを制御するための制御パラメータの設定によって行なわれる。サーボドライバの多種多様なパラメータを設定するためのツールとして、従来からサーボドライバ専用の設定コンソールあるいは開発支援装置などのツールが提供されている。

上記のツールを用いる場合、たとえばユーザは、開発支援装置の画面に表示されたパラメータ一覧から対象装置の調整に適切なパラメータを逐一選択して、その選択されたパラメータを調整する。調整されたパラメータは、ツールからサーボドライバに転送される。

しかし、上記の方法では、多数のパラメータの中からどのパラメータを選択すればよいかがユーザに分かりにくい。また、目的のパラメータをユーザが選択できたとしても、そのパラメータをどの程度調整すればよいかがユーザにとって分かりにくい。したがって、従来の調整方法では、制御パラメータを最適化するのに多大な時間を要するという課題がある。さらに、制御パラメータが適切に設定されていない場合には、サーボモータの動作時に振動等の不具合を誘発する可能性がある。

このような問題を解決するために、１つのパラメ−タを用いて複数の制御パラメータを自動的に設定するための方法が提案されている（たとえば特許文献１、非特許文献１および非特許文献２を参照）。たとえば特許文献１に開示された構成では、ワンパラメータチューニング部は、制御パラメータ選定信号を受けることによって、位置制御部、速度制御部、トルクフィルタ部等に最適な制御パラメータを供給する。

特開２００２−２７７７２号公報

［online］、２００７年４月４日、株式会社安川電機、［２０１０年４月２８日検索］、インターネット＜URL:http://www.yaskawa.co.jp/newsrelease/2007/04.htm> ［online］、２０１０年２月、株式会社安川電機、［２０１０年４月２８日検索］、インターネット ＜URL:http://www.e-mechatronics.com/support/catalog/servo/kajps80000042/data/kajps80000042h_10_1.pdf＞

特許文献１に開示された方法では、複数の制御パラメータを自動的に設定することができても、サーボモータの実際の動作において不具合が生じる可能性がある。制御パラメータが適切に設定されていない場合、たとえば位置決め時間が遅い、オーバーシュートが起こる、サーボロック時に振動が起こるといった不具合が考えられる。この場合には、サーボモータの実際の応答に基づいて、ユーザが制御パラメータを調整しなければならない。しかし当該調整機能は、サーボドライバの制御パラメータについて十分な知識を有していないユーザを対象としているため、どのパラメータを調整すればよいかをユーザが容易に決定できない可能性が考えられる。このためユーザは試行錯誤でパラメータを調整しなければならない。これにより制御パラメータの設定および調整に多大な時間を要する可能性がある。

ユーザによる制御パラメータの調整を容易にするため、設定コンソールおよび開発支援装置等のツールにおいて、制御パラメータの配列あるいはパラメータ間の相互の関連性を分かりやすく示すための工夫などもされている。しかしながらサーボドライバにあまり詳しくないユーザにとっては、視覚的な工夫だけでは、パラメータの選定および調整は困難である。

このように、従来の調整方法では、ユーザが制御パラメータを直接調整しなければならない場合が生じ得る。しかし、制御パラメータの数が多く、かつ、各パラメータの意味をユーザが理解する必要がある。したがって従来の設定ツールは、そのサーボドライバに熟知していないユーザにとって必ずしも使いやすいとはいえない。また制御パラメータの調整が不十分な場合には、サーボドライバの機能を十分に生かしきれない可能性も生じる。

本発明は、上述の課題を解決するためのものであって、その目的は、サーボモータを制御するサーボドライバのパラメータを容易に調整可能な技術を提供することである。

本発明のある局面に係るプログラムは、その内部に記憶された複数の制御パラメータに従ってサーボモータを駆動するサーボドライバの、制御パラメータを調整するためのプログラムである。プログラムは、サーボモータおよびサーボドライバを利用した対象装置をユーザに決定させるために、対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させるステップと、複数の機械構成の中から対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付けるステップと、ユーザによって選択された対象装置に基づいて、対象装置の剛性値を設定するステップと、剛性値を設定するステップによって設定された剛性値に基づいて、複数の制御パラメータのうちの所定のパラメータの値を設定するステップと、サーボモータを試運転するためのサーボドライバの動作指令に関する指令条件と、所定のパラメータの調整を完了するための完了条件とを受け付けるステップと、指令条件に従って、サーボモータを試運転するための動作指令をサーボドライバに与えるステップと、動作指令を受けたサーボドライバによって駆動されるサーボモータの動作が完了条件を満たすように、所定のパラメータを調整するステップと、調整するステップによって調整された所定のパラメータを、サーボドライバに転送するステップとをコンピュータに実行させる。

好ましくは、所定のパラメータを調整するステップは、複数の制御パラメータのうち、所定のパラメータの調整にともなって変化するパラメータを、サーボモータが試運転されるたびに表示装置に表示させるステップを含む。

好ましくは、プログラムは、動作指令の波形および完了条件が満たされたときのサーボモータの動作を示す波形を表示装置に表示させるステップを、コンピュータにさらに実行させる。

好ましくは、所定のパラメータは、速度ループゲインと、位置ループゲインと、トルク指令フィルタ時定数とを含む。

好ましくは、剛性値を設定するステップは、各機械構成に予め対応付けられた初期値に基づいて、ユーザによって選択された対象装置に対する剛性値として初期値を設定するステップと、剛性値を初期値から変更するためのユーザの操作を受け付けるステップと、初期値および初期値から変更された値のいずれかを剛性値に確定するステップとを含む。

好ましくは、複数の機械構成は、少なくとも、水平ボールねじと、垂直ボールねじと、ターンテーブルと、コンベアベルトと、ロールフィーダと、サスペンションと、ラックアンドピニオンと、台車と、ピニオン自走車とを含む。

本発明の他の局面に係る記録媒体は、上記のプログラムを記録した記録媒体である。
本発明は、さらに他の局面では、サーボモータの制御パラメータ調整方法である。サーボモータは、その内部に複数の制御パラメータを記憶するサーボドライバにより駆動される。制御パラメータ調整方法は、サーボモータおよびサーボドライバを利用した対象装置をユーザに決定させるために、対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させるステップと、複数の機械構成の中から対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付けるステップと、ユーザによって選択された対象装置に基づいて、対象装置の剛性値を設定するステップと、剛性値を設定するステップによって設定された剛性値に基づいて、複数の制御パラメータのうちの所定のパラメータの値を設定するステップと、サーボモータを試運転するためのサーボドライバの動作指令に関する指令条件と、所定のパラメータの調整を完了するための完了条件とを受け付けるステップと、指令条件に従って、サーボモータを試運転するための動作指令をサーボドライバに与えるステップと、動作指令を受けたサーボドライバによって駆動されるサーボモータの動作が完了条件を満たすように、所定のパラメータを調整するステップと、調整するステップによって調整された所定のパラメータを、サーボドライバに転送するステップとを備える。

本発明は、さらに他の局面では、サーボモータの制御パラメータを調整するための開発支援装置である。サーボモータは、その内部に複数の制御パラメータを記憶するサーボドライバにより駆動される。開発支援装置は、サーボモータおよびサーボドライバを利用した対象装置をユーザに決定させるために、対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させるための構成表示手段と、複数の機械構成の中から対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付けるための選択操作受付手段と、ユーザによって選択された対象装置に基づいて、対象装置の剛性値を設定するための剛性値設定手段と、剛性値を設定するステップによって設定された剛性値に基づいて、複数の制御パラメータのうちの所定のパラメータの値を設定するパラメータ設定手段と、サーボモータを試運転するためのサーボドライバの動作指令に関する指令条件と、所定のパラメータの調整を完了するための完了条件とを受け付ける条件受付手段と、指令条件に従って、サーボモータを試運転するための動作指令をサーボドライバに与える指令条件発生手段と、動作指令を受けたサーボドライバによって駆動されるサーボモータの動作が完了条件を満たすように、所定のパラメータを調整するパラメータ調整手段と、パラメータ調整手段によって調整された所定のパラメータを、サーボドライバに転送する転送手段とを備える。

本発明は、さらに他の局面では、サーボシステムの開発システムであって、サーボモータと、サーボドライバと、上記の開発支援装置とを備える。

本発明によれば、サーボドライバのパラメータを容易に調整することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るサーボシステムの開発システムの構成図である。 図１に示したサーボドライバの概略的な機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る開発支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 開発支援装置１によって実行される制御パラメータの調整処理を説明するためのフローチャートである。 図４に示した微調整処理（ステップＳ１１）をより詳細に説明するためのフローチャートである。 調整モードの選択時におけるウィザード画面の例を示した図である。 対象装置の選択時におけるウィザード画面の例を示した図である。 剛性値の設定時におけるウィザード画面の例を示した図である。 開発支援装置に記憶される剛性の初期値を説明するための図である。 剛性値と制御パラメータとを対応付けるテーブルの例を示した図である。 指令条件および完了条件の設定時におけるウィザード画面の例を示した図である。 調整および結果表示の実行時におけるウィザード画面の例を示した図である。 波形表示時におけるウィザード画面の例を示した図である。 制御パラメータの調整完了時におけるウィザード画面の例を示した図である。 微調整機能の実行時におけるウィザード画面の例を示した第１の図である。 微調整機能の実行時におけるウィザード画面の例を示した第２の図である。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るサーボシステムの開発システムの構成図である。図１を参照して、本発明の実施の形態に係る開発システム１００は、開発支援装置１と、サーボドライバ２と、サーボモータ３とを備える。サーボドライバ２およびサーボモータ３は、たとえば製造装置（図示せず）等の各種の装置に用いられるものである。

開発支援装置１とサーボドライバ２とは、通信ケーブル（たとえばＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル）４によって接続される。サーボドライバ２とサーボモータ３とは専用ケーブル５によって接続される。サーボドライバ２は、制御パラメータを記憶するとともに、その制御パラメータに従ってサーボモータ３を駆動する。

開発支援装置１は、サーボドライバ２に記憶される制御パラメータを設定および調整するための装置である。この実施の形態では、開発支援装置１は、パーソナルコンピュータによって実現される。パーソナルコンピュータに格納されたプログラムが実行されることで、当該コンピュータは開発支援装置１として機能する。

開発者（たとえばサーボシステムのユーザ、ＳＥ（システムエンジニア）等の技術者など）は、開発支援装置１を用いて、制御パラメータの設定および調整を行なう。調整後の制御パラメータは開発支援装置１からサーボドライバ２へと転送される。サーボドライバ２は当該パラメータに従ってサーボモータ３を駆動する。

図２は、図１に示したサーボドライバの概略的な機能ブロック図である。図２を参照して、サーボドライバ２は、モータ駆動回路１１と、モータ制御回路１２と、不揮発性メモリ１３とを備える。

サーボモータ３は、モータ本体１５と、エンコーダ１６とを有する。なお、モータとエンコーダとが分離された構成であってもよい。モータ駆動回路１１は、モータ本体１５に電流を供給することでモータ本体１５を駆動する。

エンコーダ１６はモータ本体１５の回転角度を検出するとともに、その検出された回転角度をモータ制御回路１２に送る。モータ制御回路１２は、たとえばＭＰＵ（Micro Processing Unit）およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって構成され、エンコーダ１６からの信号に基づいてモータ駆動回路１１を制御する。

不揮発性メモリ１３は、たとえばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）によって構成され、データを不揮発的に保持可能であるとともにそのデータを書換え可能な記憶装置である。不揮発性メモリ１３は、サーボモータ３の制御に必要な複数の制御パラメータ（図２では単に「パラメータ」と示す）を記憶する。

モータ制御回路１２は、不揮発性メモリ１３から制御パラメータを読み出すとともに、その制御パラメータに基づいてモータ駆動回路１１を制御する。また、制御パラメータの設定および調整の際には、モータ制御回路１２は、通信ケーブル４を介して開発支援装置１から送られた指令によってモータ駆動回路１１を制御する。このとき、モータ制御回路１２は、通信ケーブル４を介してサーボモータ３の動き（速度、指令トルク、位置偏差）に関するデータを開発支援装置１に送信する。

さらに、モータ制御回路１２は、通信ケーブル４を介して開発支援装置１から送られた制御パラメータを受け取るとともに、その制御パラメータを不揮発性メモリ１３に送る。これにより不揮発性メモリ１３に記憶された制御パラメータが書き換わる。

図３は、本発明の実施の形態に係る開発支援装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図３を参照して、本発明の実施の形態に係る開発支援装置１は、相互に内部バス２０で接続されたＣＰＵ２１と、メモリ２２と、固定ディスク２３と、通信インターフェイス２４とを含む。

ＣＰＵ２１は、開発支援装置１を統括的に制御するものであり、各種の演算を実施する装置である。メモリ２２は、各種の情報を記憶するものであって、たとえば、ＣＰＵ２１でのプログラムの実行に必要なデータを一時的に記憶する。固定ディスク２３は、ＣＰＵ２１が実行するプログラムやデータベースを記憶する。制御パラメータを設定するためのプログラムは、固定ディスク２３に格納される。

通信インターフェイス２４は、ＣＰＵ２１が出力したデータを電気信号へと変換して外部へ送信し、外部から受信した電気信号をデータに変換してＣＰＵ２１に入力する。具体的には、通信インターフェイス２４は、ＣＰＵ２１から送出された制御パラメータおよび動作指令を通信ケーブル４を介してサーボドライバ２に送信する。

ＣＰＵ２１は、制御パラメータを設定するためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）駆動装置２６を用いて、ＣＤ−ＲＯＭ２８から読み取るとともに、固定ディスク２３に格納する。これによって、上記プログラムが開発支援装置１にインストールされる。なお、ＣＰＵ２１は、ＦＤ駆動装置２５を用いて、フレキシブルディスク２７に記録されたプログラムを読み取ってもよい。また、図示しないが、ＣＰＵ２１は、ネットワーク上のサーバから制御パラメータを設定するためのプログラムをダウンロードして、当該プログラムを固定ディスク２３に格納してもよい。

ＣＰＵ２１は、キーボード２９やマウス３０を介してユーザから操作要求を受け付けるとともに、プログラムの実行によって生成されるテキストや画像を、モニタインターフェイス３２を介してモニタ３１へ出力する。

なお、プログラムコードを供給するための記憶媒体は特に限定されず、例えば、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード（ＩＣメモリカード）、ＲＯＭ（マスクＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭなど）などを用いてもよい。

［パラメータ設定］
開発支援装置１は制御パラメータの調整のためのウィザード機能をユーザに提供する。このウィザード機能を利用することによって、ユーザが容易に制御パラメータを調整できる。

図４は、開発支援装置１によって実行される制御パラメータの調整処理を説明するためのフローチャートである。開発支援装置１の内部に格納されたプログラムが実行されることによって、以下の処理が実行される。

図４を参照して、ステップＳ１において、開発支援装置１は、ユーザが選択可能な調整モードを表示する（モニタ３１に表示させる）。調整モードは、「自動調整（簡単）」モード、「自動調整（アドバンスド）」モードおよび「マニュアル調整」モードの３つである。

ステップＳ２において、開発支援装置１は、モード選択に関するユーザの操作を受け付けることにより、「自動調整（簡単）」モードが選ばれたかどうかを判定する。

なお、「ユーザの操作」とは、マウス３０を用いた入力操作あるいはキーボード２９による数値や文字の入力操作を含むものであるが、以後は詳細な説明を繰返さず、単に「ユーザの操作」と説明する。

「自動調整（簡単）」モードが選ばれたと判定された場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、「自動調整（簡単）」モードが選ばれていないと判定された場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ１２に進む。たとえば「自動調整（簡単）」モード以外の他モードが選ばれた場合、ステップＳ１２では、当該モードに従って制御パラメータの調整処理が行なわれる。また、上記の３つのモードのいずれも選択されず、パラメータ調整処理のキャンセルあるいは完了が選択された場合には、ステップＳ１２においてウィザードを終了するための処理が実行される。ステップＳ１２の処理が終了すると全体の処理が終了する。

ステップＳ３において、開発支援装置１は、サーボモータ３およびサーボドライバ２を利用した対象装置をユーザに選択させるために、その対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させる。さらに、ステップＳ３において、開発支援装置１は、対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付ける。

ステップＳ４において、開発支援装置１は、ステップＳ３において選択された対象装置に対応する剛性値（初期値）を表示するとともに、剛性値の設定、すなわち初期値からの変更のためのユーザの操作を受け付ける。剛性値は、後述する所定の制御パラメータと関連付けられている。ステップＳ４では、剛性値を変更することによって、所定の制御パラメータも変更される。ただしステップＳ４では剛性値のみが表示される。剛性値が決定されることにより、所定のパラメータの値も設定される。

ステップＳ５において、開発支援装置１は、指令条件および完了条件を設定するためのユーザの操作を受け付ける。パラメータ調整時にサーボモータ３を試運転させるため、開発支援装置１はサーボドライバ２に動作指令を与える。指令条件は、開発支援装置１によって生成される動作指令の条件である。完了条件とは、制御パラメータの調整を完了させるの条件である。開発支援装置１は、指令条件および完了条件の各々について、予め設定された初期値を表示するとともに、その初期値からの変更を受け付ける。

ステップＳ６において、開発支援装置１は、制御パラメータの調整を実行するとともにその結果を表示する。具体的には、開発支援装置１は、ステップＳ５の処理によって設定された条件に従ってサーボドライバ２に動作指令を与える。サーボドライバ２は、当該動作指令に従ってサーボモータ３を駆動させるとともに、サーボモータ３の動作が完了条件を満たすように、所定の制御パラメータを調整する。開発支援装置１は、複数の制御パラメータのうち、サーボドライバ２の動作中に変動する制御パラメータをリアルタイムで表示する。

ステップＳ７において、開発支援装置１は、動作指令および実動作を示す波形を表示する。実動作のデータは、ステップＳ６においてサーボドライバ２から開発支援装置１に送られる。これによりユーザは、制御パラメータをさらに調整すべきかどうかを判断することができる。

ステップＳ８において、開発支援装置１は、ユーザの操作による指示が、次の処理に進む指示、または、前の処理に戻る指示であるかを判定する。次に進む指示であると判定された場合、処理はステップＳ９に進む。一方、前に戻る指示であると判定された場合、処理はステップＳ５に戻される。

ステップＳ９において、開発支援装置１は、ユーザの操作による指示が、完了指示、または微調整指示であるかを判定する。完了指示と判定された場合、処理はステップＳ１０に進む。一方、微調整指示と判定された場合、処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１０において、開発支援装置１は、調整された制御パラメータをサーボドライバ２に転送する。サーボドライバ２は、開発支援装置１から受けた制御パラメータを、その内部の不揮発性メモリ１３に保存する。これによって制御パラメータの調整が完了する。一方、ユーザが制御パラメータの微調整を行ないたい場合、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において制御パラメータの微調整が行なわれる。この場合、処理はステップＳ７に戻る。

図５は、図４に示した微調整処理（ステップＳ１１）をより詳細に説明するためのフローチャートである。図５を参照して、処理が開始されると、ステップＳ２１において、開発支援装置１は、複数の調整機能を表示する。ステップＳ２２において、開発支援装置１は、ユーザの操作によって選択された調整機能に対応する制御パラメータを表示する。ステップＳ２３において、開発支援装置１は、ステップＳ２２の処理によって表示された制御パラメータを変更するためのユーザの操作を受付ける。ステップＳ２３の処理が終了することによって、微調整処理が終了する。

［画面遷移］
図６は、調整モードの選択時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面は、ステップＳ１，Ｓ２の処理時に開発支援装置１（モニタ３１）に表示される。図６を参照して、ウィザード画面には、各調整モードの名称（「自動調整（簡単）」、「自動調整（アドバンスド）」、「マニュアル調整」）および当該モードの説明が表示される。

各調整モードに対応してラジオボタン５１Ａ〜５１Ｃが表示される。ユーザの操作によってラジオボタン５１Ａ〜５１Ｃの１つがオン状態になる。オン状態のラジオボタンに対応する調整モードが、ユーザによって選択されたモードである。ユーザがラジオボタンを操作しない場合、すなわちデフォルトの場合には「自動調整（簡単）」モードが選択される。

「自動調整（簡単）」モードは、本発明の実施の形態に係るサーボドライバの取り扱いに関する初心者を想定した調整モードである。このモードを選択することで、制御パラメータの調整が容易になり、かつ短時間で調整を完了させることができる。

「自動調整（アドバンスド）」モードは、サーボドライバ２の取り扱いの経験者（ユーザ、社内ＳＥを含む）を想定した調整モードである。ユーザがこのモードを選択した場合、対象装置の負荷イナーシャをリアルタイムに推定する処理が行なわれるとともに、最適な制御ゲインが自動的に設定される。

「マニュアル調整」モードは、「自動調整（アドバンスド）」モードと同様にサーボドライバ２の取り扱いの経験者を想定した調整モードである。たとえば、制御モード、負荷状態等に制限があるため自動調整モード（簡単、アドバンスドの両方のモードを含む）ではうまく制御ゲインを調整できない場合、あるいは各負荷に適応した最大の応答性が望まれる場合に、このモードが選択される。

また、「自動調整（簡単）」モードにおける制御パラメータの進行段階が「１：調整モード」から「６：完了」までの６段階で示されるとともに、現在の段階（すなわち「１：調整モード」）が、周囲と色を変えることによって表示される。画面中の「次へ＞」ボタンがユーザの操作によって押下されると、調整モードが決定されるとともに、図７の画面が表示される。

図７は、対象装置の選択時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面は、ステップＳ３の処理時に開発支援装置１に表示される。図７を参照して、ウィザード画面には、ユーザが利用する装置をイメージ化して表示した選択ボタンが表示される。また、「自動調整（簡単）」モードにおける現在の進行段階（「２：機械構成の選択」）が、周囲と色を変えることによって表示される。

対象装置（機械構成）は、一般的なサーボシステムにおける殆どのパターンを網羅している。具体的には、「水平ボールねじ」、「垂直ボールねじ」、「ターンテーブル」、「コンベアベルト」、「ロールフィーダ」、「サスペンション」、「ラックアンドピニオン」、「台車」、「ピニオン自走車」が表示される。ユーザは、これらの候補の中から利用する装置を選択する。ただし、上記の機械構成の中に対象装置がない場合には、「その他」が選択される。

自動調整機能を実行する際には、ユーザの選択した対象装置の剛性値が必要となる。剛性値は、制御ゲインと関連する。実際のサーボモータの動きを動作指令に近づけるため、ゲインの調整が必要となる。また、制御ゲインを調整することでサーボモータを機械系に取り付けたことによる振動（共振、異音）を抑制することも可能になる。このため、本実施の形態では制御ゲインに関連する剛性値がユーザによって設定される。

上記の複数の装置（機械構成）とその構成の剛性値（初期値）とは、たとえばテーブル形式で予め対応付けられている。このテーブルはプログラムのインストール時に開発支援装置１に導入され、開発支援装置１は、固定ディスク２３にこのテーブルを保持する。ステップＳ３において、ユーザが装置の形態を選択することで、その装置の剛性の初期値が自動的に設定される。画面中の「次へ＞」ボタンがユーザの操作によって押下されると、図８の画面が表示される。

図８は、剛性値の設定時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面は、ステップＳ４の処理時に表示される。図８を参照して、ウィザード画面には、ステップＳ３で設定された剛性値の初期値が数値（図８に示した例では「１６」）およびレベルメーターで表示される。また、「自動調整（簡単）」モードにおける現在の進行段階（「３：自動調整の設定」）が、周囲と色を変えることによって表示される。

なお剛性値は初期値から変更する必要がないが、ユーザが剛性値を微調整することもできる。低応答すなわち制御ゲインを下げたい場合には、ユーザは剛性値を小さくするための操作を行なう。一方、高応答すなわち制御ゲインを上げたい場合には、ユーザは剛性値を大きくするための操作を行なう。開発支援装置１はユーザの操作を受け付けることで剛性値を変更するとともに、その剛性値を数値およびレベルで表示する。さらに、開発支援装置１は剛性値の変更に伴って、所定の制御パラメータを変更する。

図９は、開発支援装置に記憶される剛性の初期値を説明するための図である。図９を参照して、上記の対象装置（機械構成）を一意に特定するための数値（１〜１０）と、剛性の初期値（図９ではＸ１〜Ｘ１０と示す）とがテーブル形式で予め対応付けられている。図７に示したように、ユーザが画面中のボタンを操作することで、ユーザの利用装置（機械構成）が選択される。開発支援装置１は、ユーザが選択した機械構成に対応する数値に対応付けられた剛性値（初期値）をテーブルから読み出して表示する。

また、図１０に示されるように、剛性値と制御パラメータとはテーブル形式で予め対応付けられている。このテーブルはプログラムのインストール時に開発支援装置１に導入され、開発支援装置１は、固定ディスク２３にこのテーブルを保持する。なお図１０に示した変数ａ〜ｆの各々には、剛性値が入力される。なおこの剛性値には、上記の初期値Ｘ１〜Ｘ１０も含まれている。剛性値に制御パラメータ（Ｙ１１等）が対応付けられているため、剛性値を初期値から変更する必要がなければ、その初期値に対応する制御パラメータの値が自動的に設定される。また、ユーザが剛性値を初期値から変更（調整）した場合には、開発支援装置１は、図１０に示されるテーブルに基づいて、制御パラメータを予め設定する。

図１０では、所定の制御パラメータの具体的形態として、「位置ループゲイン」、「速度ループゲイン」、「速度ループ積分時定数」、「第１トルク指令フィルタ時定数」、「第２位置ループゲイン」、「第２速度ループゲイン」、「第２トルク指令フィルタ時定数」を示している。これらは制御ゲインに関する制御パラメータであるが、剛性値の変更に伴って変更される制御パラメータの種類、数はこれらに限定されるものではない。

図８に戻り、画面中の「次へ＞」ボタンがユーザの操作によって押下されると、図１１の画面が表示される。

図１１は、指令条件および完了条件の設定時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面は、ステップＳ５の処理時に表示される。図１１を参照して、ウィザード画面には、制御パラメータの調整時におけるサーボモータ３の試運転の条件（自動調整設定）、指令条件、完了条件（画面では「完了基準」と表示）が示される。また、「自動調整（簡単）」モードにおける現在の進行段階（「４：自動調整の設定」）が、周囲と色を変えることによって表示される。

自動調整設定では、チューニング開始トリガの選択（たとえば「位置指令」を選択する）、チューニング繰り返し回数の設定、チューニング繰り返し時間の設定が可能である。

指令条件の設定では、指令の発行元を、上位コントローラ（モーションコントローラなど）および開発支援装置１上のソフトウェア（図では「ＣＸ−ｄｒｉｖｅ」と表記）のいずれかから選択する。後者を選択した場合には、指令の詳細を設定する。図１１では、指令の詳細な内容として、動作量、ステップ動作速度、ステップ動作加速時間が設定される。

完了条件の設定では調整が完了する条件として、サーボモータ３の動作波形における安定時間、オーバシュートレベル、および振動レベルを設定する。ユーザはデフォルト値のまま制御パラメータの調整を実行することができる。画面中の「次へ＞」ボタンがユーザの操作によって押下されると、図１２の画面が表示される。

図１２は、調整および結果表示の実行時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面は、ステップＳ６の処理時に表示される。図１２を参照して、ウィザード画面には、サーボモータ３の動作中に変動する制御パラメータが、表形式でリアルタイムに表示される。これによって、ユーザは、制御パラメータの調整が進んでいることを確認することができる。また、「自動調整（簡単）」モードにおける現在の進行段階（「５：自動調整モニタ」）が、周囲と色を変えることによって表示される。

開発支援装置１は、ステップＳ４で設定された指令条件に従って、サーボドライバ２に指令を与える。サーボドライバ２は、その指令に従ってサーボモータ３を駆動（試運転）させる。サーボモータ３を試運転させた結果が、サーボドライバ２から開発支援装置１に返されて、開発支援装置１は、その結果に基づいて、制御パラメータ（図１０参照）を調整する。開発支援装置１は、ステップＳ５で設定された完了条件が満たされるように、制御パラメータを調整するとともにサーボドライバ２に指令を与えてサーボモータ３を試運転させる。試運転の回数の最大値は、ステップＳ５の処理によって設定された「チューニング繰り返し回数」である。

図１３は、波形表示時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面は、ステップＳ７の処理時に表示される。図１３を参照して、画面には動作指令および実動作を示す波形が表示される。図１３に示した例では、サーボモータ３の実速度、位置指令速度、トルク指令等が画面に表示される。たとえばユーザはサーボモータ３の実速度と位置指令速度とを比較することで、制御パラメータの調整を完了させるかどうかを判断することができる。

なお、ユーザが実速度と位置指令速度との間のずれが大きいと判断した場合には、画面中の「＜戻る」ボタンをユーザが操作することで、前の処理に戻る指示が開発支援装置１に入力される。これによって、図１１の画面が呼び出される。すなわち、ユーザの操作によって、処理は、ステップＳ７からステップＳ８を経てステップＳ５へと戻る。

一方、制御パラメータの調整が完了したとユーザが判断した場合には、ユーザは画面中の「進む＞」ボタンを操作する。これによって、次の処理に進む指示が開発支援装置１に入力されて図１４の画面が呼び出される。すなわち、ユーザの操作によって、次の処理に進む指示が開発支援装置１に入力されると、処理はステップＳ７からステップＳ８、ステップＳ９の順に進む。

図１４は、制御パラメータの調整完了時におけるウィザード画面の例を示した図である。この画面はステップＳ９の処理時に表示される。図１４を参照して、画面には、剛性値の設定およびサーボモータ３の試運転によって調整された制御パラメータが表示される。制御パラメータの調整を完了させる場合、ユーザは画面中の「ＥＥＰＲＯＭへ保存」ボタンをユーザが操作する。この操作によって開発支援装置１には完了指示が入力され、開発支援装置１はステップＳ１０の処理を実行する。ステップＳ１０において開発支援装置１は調整されたパラメータをサーボドライバ２のＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ１３）へ転送する。

一方、実際のサーボモータ３の動作がユーザの期待した動作通りでない場合には、微調整機能によって制御パラメータを調整することができる。この場合、ユーザは画面中の「微調整」ボタンを操作する。これによって開発支援装置１には微調整指示が入力される。開発支援装置１はステップＳ１１（図５に示すステップＳ２１〜Ｓ２３）の処理を実行する。

図１５は、微調整機能の実行時におけるウィザード画面の例を示した第１の図である。この画面はステップＳ２１の処理時に表示される。図１５を参照して、微調整機能では、調整の目的を示すことによって、変更対象となる制御パラメータへの誘導を行なう。図１５には例として、「位置偏差を低減したい」、「負荷振動を低減したい」等の各種の目的が表示される。目的を表示することによって、ユーザが制御パラメータの微調整を行ない易くすることができる。

図１６は、微調整機能の実行時におけるウィザード画面の例を示した第２の図である。この画面はステップＳ２２およびＳ２３の処理時に表示される。図１６を参照して、画面には、目的（この場合は位置偏差の低減）に対応した制御パラメータの一覧が表示される。ユーザは一覧の中から対象の制御パラメータを調整することができる。「完了」ボタンをユーザが操作することで、ステップＳ２２およびＳ２３の処理が終了するので、処理はステップＳ７に進む。

このように本発明の実施の形態によれば、ユーザは、自身の利用する装置を画面上で選択するだけでサーボドライバの制御パラメータを自動的に調整することができる。選択された装置に対して、剛性値が予め設定されるとともに、その剛性値（初期値）に基づいて調整対象のパラメータの値が予め設定される。さらに、指令条件、完了条件の設定（図１１参照）についても、指令条件、完了条件の初期値が予め設定されている。したがって、ユーザは、自身の利用する装置を画面上で選択した後には、画面上の「次へ」ボタンを押して画面を遷移させることで、制御パラメータの調整を完了させることができる。

したがって本発明の実施の形態によれば、複数のパラメータの中から調整すべきパラメータをユーザが選択する必要をなくすることができるとともに、その制御パラメータを直接的に設定する必要もなくすことができる。したがって、サーボドライバおよびそのドライバを含むサーボシステムに不慣れなユーザ（たとえば初心者）であっても、容易に制御パラメータを調整することができる。

さらに本発明の実施の形態によれば、サーボモータが試運転されるたびに（チューニングごとに）制御パラメータの調整にともなって変化するパラメータを表示させる（図１２）。これによって、ユーザは、制御パラメータの調整が進行していることを視覚的に把握できる。

さらに本発明の実施の形態によれば、動作指令の波形、および制御パラメータの調整が完了したとき（すなわち完了条件が満たされたとき）の実動作の波形が表示される（図１３）。これにより、ユーザは、制御パラメータの調整が適切かどうかを容易に判断することができる。

さらに本発明の実施の形態によれば、複数の機械構成のパターンが表示される（図７）。これにより、ユーザの利用装置に適した制御パラメータの調整を行ないやすくすることができる。

なお、図３に示した開発支援装置１の構成において、キーボード２９およびマウス３０は、本発明における「選択操作受付手段」および「条件受付手段」の機能を実現する。モニタインターフェイス３２は、本発明における「構成表示手段」の機能を実現する。ＣＰＵ２１は、本発明における「剛性値設定手段」、「パラメータ設定手段」、「指令条件発生手段」、および「パラメータ調整手段」の機能を実現する。通信インターフェイス２４は、本発明における「転送手段」の機能を実現する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 開発支援装置、２ サーボドライバ、３ サーボモータ、４ 通信ケーブル、５ 専用ケーブル、１１ モータ駆動回路、１２ モータ制御回路、１３ 不揮発性メモリ、１５ モータ本体、１６ エンコーダ、２０ 内部バス、２１ ＣＰＵ、２２ メモリ、２３ 固定ディスク、２４ 通信インターフェイス、２５ ＦＤ駆動装置、２６ ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置、２７ フレキシブルディスク、２８ ＣＤ−ＲＯＭ、２９ キーボード、３０ マウス、３１ モニタ、３２ モニタインターフェイス、５１Ａ〜５１Ｃ ラジオボタン、１００ 開発システム。

Claims (13)

1. その内部に記憶された複数の制御パラメータに従ってサーボモータを駆動するサーボドライバの、前記制御パラメータを調整するためのプログラムであって、
   前記サーボモータおよび前記サーボドライバを利用した対象装置をユーザに決定させるために、前記対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させるステップと、
   前記複数の機械構成の中から前記対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付けるステップと、
   前記ユーザによって選択された前記対象装置に基づいて、前記対象装置の剛性値を設定するステップと、
   前記剛性値を設定するステップによって設定された前記剛性値に基づいて、前記複数の制御パラメータのうちの所定のパラメータの値を設定するステップと、
   前記サーボモータを試運転するための前記サーボドライバの動作指令に関する指令条件と、前記所定のパラメータの調整を完了するための完了条件として、前記サーボモータの動作波形における安定時間およびオーバーシュートレベルの少なくとも一方とを受け付けるステップと、
   前記指令条件に従って、前記サーボモータを試運転するための動作指令を前記サーボドライバに与えるステップと、
   前記動作指令を受けた前記サーボドライバによって駆動される前記サーボモータの動作が前記完了条件を満たすように、前記所定のパラメータを調整するステップと、
   前記調整するステップによって調整された前記所定のパラメータを、前記サーボドライバに転送するステップとをコンピュータに実行させる、プログラム。
2. 前記完了条件を受け付けるステップにおいて、前記完了条件として、前記動作波形における振動レベルをさらに受け付ける、請求項１に記載のプログラム。
3. 前記所定のパラメータを調整するステップは、
   前記複数の制御パラメータのうち、前記所定のパラメータの調整にともなって変化するパラメータを、前記サーボモータが試運転されるたびに前記表示装置に表示させるステップを含む、請求項１または２に記載のプログラム。
4. 前記プログラムは、
   前記動作指令の波形および前記完了条件が満たされたときの前記サーボモータの動作を示す波形を表示装置に表示させるステップを、コンピュータにさらに実行させる、請求項３に記載のプログラム。
5. 前記所定のパラメータは、速度ループゲインと、位置ループゲインと、トルク指令フィルタ時定数とを含む、請求項３に記載のプログラム。
6. 前記剛性値を設定するステップは、
   各前記機械構成に予め対応付けられた初期値に基づいて、前記ユーザによって選択された前記対象装置に対する前記剛性値として前記初期値を設定するステップと、
   前記剛性値を前記初期値から変更するためのユーザの操作を受け付けるステップと、
   前記初期値および前記初期値から変更された値のいずれかを前記剛性値に確定するステップとを含む、請求項１または２に記載のプログラム。
7. 前記複数の機械構成は、少なくとも、水平ボールねじと、垂直ボールねじと、ターンテーブルと、コンベアベルトと、ロールフィーダと、サスペンションと、ラックアンドピニオンと、台車と、ピニオン自走車とを含む、請求項１または２に記載のプログラム。
8. 請求項１または２に記載のプログラムを記録した、記録媒体。
9. サーボモータの制御パラメータ調整方法であって、前記サーボモータは、その内部に複数の制御パラメータを記憶するサーボドライバにより駆動され、
   前記制御パラメータ調整方法は、
   前記サーボモータおよび前記サーボドライバを利用した対象装置をユーザに決定させるために、前記対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させるステップと、
   前記複数の機械構成の中から前記対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付けるステップと、
   前記ユーザによって選択された前記対象装置に基づいて、前記対象装置の剛性値を設定するステップと、
   前記剛性値を設定するステップによって設定された剛性値に基づいて、前記複数の制御パラメータのうちの所定のパラメータの値を設定するステップと、
   前記サーボモータを試運転するための前記サーボドライバの動作指令に関する指令条件と、前記所定のパラメータの調整を完了するための完了条件として、前記サーボモータの動作波形における安定時間およびオーバーシュートレベルの少なくとも一方とを受け付けるステップと、
   前記指令条件に従って、前記サーボモータを試運転するための動作指令を前記サーボドライバに与えるステップと、
   前記動作指令を受けた前記サーボドライバによって駆動される前記サーボモータの動作が前記完了条件を満たすように、前記所定のパラメータを調整するステップと、
   前記調整するステップによって調整された前記所定のパラメータを、前記サーボドライバに転送するステップとを備える、サーボモータの制御パラメータ調整方法。
10. 前記完了条件を受け付けるステップにおいて、前記完了条件として、前記動作波形における振動レベルをさらに受け付ける、請求項９に記載のサーボモータの制御パラメータ調整方法。
11. サーボモータの制御パラメータを調整するための開発支援装置であって、前記サーボモータは、その内部に複数の制御パラメータを記憶するサーボドライバにより駆動され、
    前記開発支援装置は、
    前記サーボモータおよび前記サーボドライバを利用した対象装置をユーザに決定させるために、前記対象装置の候補として複数の機械構成を表示装置に表示させるための構成表示手段と、
    前記複数の機械構成の中から前記対象装置を選択するためのユーザの操作を受け付けるための選択操作受付手段と、
    前記ユーザによって選択された前記対象装置に基づいて、前記対象装置の剛性値を設定するための剛性値設定手段と、
    前記剛性値を設定するステップによって設定された剛性値に基づいて、前記複数の制御パラメータのうちの所定のパラメータの値を設定するパラメータ設定手段と、
    前記サーボモータを試運転するための前記サーボドライバの動作指令に関する指令条件と、前記所定のパラメータの調整を完了するための完了条件として、前記サーボモータの動作波形における安定時間およびオーバーシュートレベルの少なくとも一方とを受け付ける条件受付手段と、
    前記指令条件に従って、前記サーボモータを試運転するための動作指令を前記サーボドライバに与える指令条件発生手段と、
    前記動作指令を受けた前記サーボドライバによって駆動される前記サーボモータの動作が前記完了条件を満たすように、前記所定のパラメータを調整するパラメータ調整手段と、
    前記パラメータ調整手段によって調整された前記所定のパラメータを、前記サーボドライバに転送する転送手段とを備える、開発支援装置。
12. 前記条件受付手段は、前記完了条件として、前記動作波形における振動レベルをさらに受け付ける、請求項１１に記載の開発支援装置。
13. 前記サーボモータと、
    前記サーボドライバと、
    請求項１１または１２に記載の開発支援装置とを備える、サーボシステムの開発システム。

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