JP6445079B2 - サーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、サーボモータと被駆動体とを連結してサーボモータの動力を被駆動体に伝える連結機構の剛性の経年変化の自己監視機能を有するサーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システムに関する。
例えば工作機械等において、サーボモータを用いて被加工物（ワーク）の位置を制御するサーボモータ制御装置が知られている。サーボモータ制御装置は、テーブル（被駆動体）（移動体ともいう）上に被加工物を搭載し、テーブルを連結機構を介してサーボモータで移動させる。連結機構は、サーボモータに連結されるカップリングと、カップリングに固定されるボールねじと、ボールねじに螺合されるとともにテーブルに連結されるナットとを有する。これにより、サーボモータでボールねじを回転させると、ボールねじに螺着されたナットがボールねじの軸方向に移動され、ナットに連結されたテーブルが移動される。
このような連結機構（特に、カップリング及びボールねじ）では、比較的に剛性が低く、弾性変形が生じる。連結機構が弾性変形すると、テーブルの位置に弾性変形量分の誤差が生じる。この点に関し、テーブルの位置を補正する技術が知られている。
特許文献１及び２には、サーボモータにおけるエンコーダで検出されたサーボモータの回転量（セミクローズドフィードバック値）と、テーブルに固定されたリニアスケールで検出されたテーブルの移動量（フルクローズドフィードバック値）とに基づいて、連結機構の剛性の経年変化に起因した位置偏差（位置決め誤差）を補正する技術が開示されている。
ところで、連結機構の剛性の経年変化の度合いによっては、連結機構の保守が必要である。そのため、連結機構の剛性の経年変化、換言すれば連結機構の剛性の大きさを把握する必要がある。
本発明は、連結機構の剛性の大きさを推定するサーボモータ制御装置、及び、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。
（１） 本発明に係るサーボモータ制御装置（例えば、後述のサーボモータ制御装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）は、サーボモータ（例えば、後述のサーボモータ５０）と、前記サーボモータの回転位置を検出する検出部（例えば、後述のエンコーダ４０）と、前記サーボモータにより駆動される被駆動体（例えば、後述のテーブル７０）と、前記サーボモータと前記被駆動体とを連結し、前記サーボモータの動力を前記被駆動体へ伝える連結機構（例えば、連結機構６０）と、前記サーボモータを位置指令値に基づいて制御するモータ制御部（例えば、後述のモータ制御部１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）とを備え、前記モータ制御部は、前記連結機構と前記被駆動体との連結部において前記被駆動体に作用する駆動力を推定する力推定部（例えば、後述の力推定部２０）と、前記力推定部で推定された駆動力と補正の係数とに基づいて、前記位置指令値を補正するための補正量を生成する補正量生成部（例えば、後述の補正量生成部２１）と、前記位置指令値の生成を停止した状態で、前記補正量生成部の補正の係数を徐々に増加させ、前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の挙動に変化点が生じるときの補正の係数に基づいて、前記連結機構の剛性の大きさを推定する剛性推定部（例えば、後述の剛性推定部２２）とを有する。
（２） （１）に記載のモータ駆動装置において、前記剛性推定部は、前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の挙動に極大値が現れるときを、前記変化点としてもよい。
（３） （１）に記載のモータ駆動装置において、前記剛性推定部は、前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の挙動に極大値が現れ、当該極大値と補正の係数の変更時の値との差が、所定値以上、又は、補正の係数の変更時の値と補正の係数の変更後の収束値との差の所定倍以上となるときを、前記変化点としてもよい、又は、前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の微分値の挙動に極大値が現れ、当該極大値と補正の係数の変更時の値との差が、所定値以上となるときを、前記変化点としてもよい。
（４） （１）から（３）のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記挙動は、時間経過における変化であってもよい。
（５） （１）から（４）のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記モータ制御部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさに基づいて、前記連結機構の劣化を検出する劣化検出部（例えば、後述の劣化検出部２８Ａ）を更に有していてもよい。
（６） （５）に記載のサーボモータ制御装置において、前記劣化検出部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさが所定の第１閾値以下に低下したときに、前記連結機構の劣化を検出してもよい。
（７） （１）から（４）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして保存する保存部（例えば、後述の保存部２４）と、前記保存部に保存された剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部（例えば、後述の剛性変化検出部２８Ｂ）とを更に有していてもよい。
（８） （１）から（４）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、他のサーボモータ制御装置と通信を行う通信部（例えば、後述の通信部２６）と、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記通信部で取得された他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを保存する保存部（例えば、後述の保存部２４）と、前記保存部に保存された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部（例えば、後述の稼働量推定部２８Ｃ）とを更に有していてもよい。
（９） （１）から（４）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記連結機構の剛性の変化の傾向を示す傾向データを予め保存する保存部（例えば、後述の保存部２４）と、前記保存部に保存された傾向データが示す剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部（例えば、後述の稼働量推定部２８Ｃ）とを更に有していてもよい。
（１０） （５）又は（６）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記劣化検出部で検出された劣化を示す情報を通知する通知部（例えば、後述の表示部３０）を更に有していてもよい。
（１１） （７）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記剛性変化検出部で検出された剛性の変化及び変化量の少なくとも１つを示す情報を通知する通知部（例えば、後述の表示部３０）を更に有していてもよい。
（１２） （８）又は（９）に記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、前記稼働量推定部で推定された稼働可能量を示す情報を通知する通知部（例えば、後述の表示部３０）を更に有していてもよい。
（１３） （１０）から（１２）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記通知部は、情報を表示する表示装置であってもよい。
（１４） （１）から（４）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記剛性データを取得する通信部（例えば、後述の通信部２６）と、前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部（例えば、後述の剛性変化検出部２８Ｂ）とを更に有していてもよい。
（１５） （１）から（４）のいずれかに記載のサーボモータ制御装置において、前記モータ制御部は、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて自装置の剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記自装置の剛性データ、及び、他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する通信部（例えば、後述の通信部２６）と、前記外部の保存部から前記通信部で取得された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部（例えば、後述の稼働量推定部２８Ｃ）とを更に有していてもよい。
（１６） 本発明に係るサーボモータ制御システム（例えば、後述のサーボモータ制御システム１００）は、（１４）又は（１５）に記載のサーボモータ制御装置と、前記サーボモータ制御装置に接続され、前記外部の保存部を備えるサーバ装置（例えば、後述のサーバ装置４）とを備える。
本発明によれば、連結機構の剛性の大きさを推定するサーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システムを提供することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
（サーボモータ制御システム）
図１は、本発明の実施形態に係るサーボモータ制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、サーボモータ制御システム１００では、複数のサーボモータ制御装置１とサーバ装置４とがネットワーク６を介して接続されている。
図１は、本発明の実施形態に係るサーボモータ制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、サーボモータ制御システム１００では、複数のサーボモータ制御装置１とサーバ装置４とがネットワーク６を介して接続されている。
サーボモータ制御装置１は、モータ制御部１０によりサーボモータ５０を駆動制御し、サーボモータ５０の動力を連結機構６０を介してテーブル（被駆動体）７０に伝える。また、サーボモータ制御装置１は、連結機構６０の剛性の経年変化を定期的に監視する。
複数のサーボモータ制御装置１とサーバ装置４とは、ネットワーク６を介して、各サーボモータ制御装置１で監視する連結機構６０の剛性の経年変化に関する情報を共有する。複数のサーボモータ制御装置１は、共有する情報をモータ制御部１０における保存部（後述参照）に保存する。サーバ装置４は、共有する情報を保存部５に保存する。
複数のサーボモータ制御装置１は、例えば、同一の工作機械におけるサーボモータ制御装置であり、同一の連結機構６０を備える。また、複数のサーボモータ制御装置１は、同一の環境条件で同一の加工を行う。
以下、複数のサーボモータ制御装置１のうちの１つ（以下、自装置ともいう。）について説明するが、他のサーボモータ制御装置１（以下、他装置ともいう。）も同様である。以下に、サーボモータ制御装置１として３つの実施形態を例示する。
（第１実施形態のサーボモータ制御装置）
図２は、本発明の実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図２に示すように、サーボモータ制御装置１Ａは、モータ制御部１０Ａと、サーボモータ５０と、連結機構６０と、テーブル（被駆動体）７０とを備える。サーボモータ制御装置１Ａ及びモータ制御部１０Ａは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
図２は、本発明の実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図２に示すように、サーボモータ制御装置１Ａは、モータ制御部１０Ａと、サーボモータ５０と、連結機構６０と、テーブル（被駆動体）７０とを備える。サーボモータ制御装置１Ａ及びモータ制御部１０Ａは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
サーボモータ制御装置１Ａは、サーボモータ５０で連結機構６０を介してテーブル７０を移動させ、テーブル７０の上に搭載された被加工物（ワーク）を加工する。連結機構６０は、サーボモータ５０に連結されたカップリング６１と、カップリング６１に固定されるボールねじ６２とを有し、ボールねじ６２にナット６３が螺合されている。サーボモータ５０の回転駆動によって、ボールねじ６２に螺着されたナット６３がボールねじ６２の軸方向に移動され、ナット６３に連結されたテーブル７０が移動される。
サーボモータ５０の回転角度位置は、サーボモータ５０に設けられたエンコーダ（位置検出部）４０によって検出され、検出された回転位置（回転量）は位置フィードバック（位置ＦＢ）として利用される。ここで、サーボモータ５０の回転角度位置とテーブル７０の位置とは対応関係にあるため、エンコーダ４０で検出された回転位置、すなわち位置ＦＢ値は、テーブル７０の位置を示す。なお、エンコーダ４０は回転速度を検出可能であり、検出された速度は速度フィードバック（速度ＦＢ）として利用可能である。
モータ制御部１０Ａは、位置指令生成部１２と、減算器１３，１５と、速度指令生成部１４と、トルク指令生成部１６と、加算器１７と、力推定部２０と、補正量生成部２１と、剛性推定部２２と、保存部２４と、通信部２６と、劣化検出部（剛性変化検出部）２８Ａと、表示部（通知部）３０とを備える。
位置指令生成部１２は、図示しない上位制御装置や外部入力装置等から入力されるプログラムや命令に従って、サーボモータ５０の位置指令値を作成する。減算器１３は、位置指令生成部１２で作成された位置指令値とエンコーダ４０で検出された位置検出値との差を求める。加算器１７は、後述するように、減算器１３で求められた差分と補正量生成部２１で生成された補正値との和を求める。速度指令生成部１４は、減算器１３で求められて加算器１７で補正された差分に基づいてサーボモータ５０の速度指令値を作成する。減算器１５は、速度指令生成部１４で作成された速度指令値とエンコーダ４０で検出された速度検出値との差を求める。トルク指令生成部１６は、減算器１５で求められた差分に基づいてサーボモータ５０のトルク指令値を作成し、サーボモータ５０に供給する。
ここで、サーボモータ５０が駆動すると、連結機構６０を介してテーブル７０が移動する。このとき、連結機構６０に弾性変形が生じ、サーボモータ５０を指令値通りに回転させた場合であっても、テーブル７０の位置に弾性変形量分の誤差が生じる。
この誤差を解消するために、力推定部２０、補正量生成部２１及び加算器１７により、連結機構６０の弾性変形量分だけ位置指令値を補正する。連結機構６０の弾性変形量は、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動力に比例し、駆動力は連結部において作用する駆動トルクにより表すことができる。
この誤差を解消するために、力推定部２０、補正量生成部２１及び加算器１７により、連結機構６０の弾性変形量分だけ位置指令値を補正する。連結機構６０の弾性変形量は、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動力に比例し、駆動力は連結部において作用する駆動トルクにより表すことができる。
力推定部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令値に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルク（駆動力）を推定する。なお、力推定部２０は、電流検出器を用いて検出したサーボモータ５０の駆動電流、すなわち実電流（実トルク）に基づいて駆動トルクを推定してもよい。
補正量生成部２１は、力推定部２０で推定された駆動トルクに基づいて、位置指令生成部１２で生成される位置指令値を補正するための補正量を生成する。具体的には、補正量生成部２１は、力推定部２０で推定された駆動トルクＴと、補正の係数αとに基づいて、下式（１）より補正量を求める。
補正量＝α×Ｔ ・・・（１）
補正の係数αは、連結機構６０（カップリング６１、ボールねじ６２）に発生する回転軸まわりのねじり弾性変形の補正の係数と、軸方向の伸縮弾性変形の補正の係数とを含む。
補正量＝α×Ｔ ・・・（１）
補正の係数αは、連結機構６０（カップリング６１、ボールねじ６２）に発生する回転軸まわりのねじり弾性変形の補正の係数と、軸方向の伸縮弾性変形の補正の係数とを含む。
加算器１７は、減算器１３で求められた差分に、補正量生成部２１で生成された補正量を加算する。これにより、連結機構６０の弾性変形量分だけ位置指令値が補正される。
ここで、連結機構６０の剛性は、経年変化（低下）する。例えば、連結機構６０におけるボールねじ６２の剛性は、経時的に予圧が弱まることにより低下する。剛性が低下すると工作機械の加工精度が低下するため、連結機構６０の保守が必要となる。
なお、本実施形態では、後述する剛性推定部２２で推定される剛性は、弾性変形とガタの影響とを含む。
なお、本実施形態では、後述する剛性推定部２２で推定される剛性は、弾性変形とガタの影響とを含む。
そこで、本願発明者らは、連結機構６０の剛性の経年変化を検出することを考案する。本願発明者らは、補正量生成部２１による補正量、すなわち補正の係数αにより計算された補正量が、実際の連結機構６０の弾性変形量よりも大きくなると、サーボモータ制御装置１Ａの停止時、すなわち位置指令値の生成停止時においても、補正量生成部２１から生成される補正量が位置指令値に加わり、サーボモータ５０の回転位置、力推定部２０で推定される駆動トルク、及び、補正量生成部２１で生成される補正量の挙動に変化点（極大値）が生じることを見出した（詳細は後述する）。本実施形態では、これらの挙動の変化点の発生を検出することにより、連結機構６０の剛性の大きさを推定し、連結機構６０の剛性の経年変化を検出する。
具体的には、剛性推定部２２は、位置指令生成部１２による位置指令値の生成を停止した状態で、補正量生成部２１で生成される補正量、具体的には補正の係数αを徐々に増加させ、エンコーダ４０で検出されたサーボモータ５０の回転位置（位置ＦＢ）の挙動に変化点（極大値）が生じるときの補正の係数αに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。より具体的には、剛性推定部２２は、補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性の大きさとして推定する。
なお、剛性推定部２２は、サーボモータ５０の回転位置に代えて、力推定部２０で推定された駆動トルク（力推定値）、又は、補正量生成部２１で生成される補正量の挙動に変化点が生じるときの補正の係数αに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定してもよい。
また、剛性推定部２２は、補正の係数そのままの値に限らず、機械の製造・出荷時に設定した補正の係数で正規化した値など、補正の係数に基づいた値に基づいて、剛性の大きさを推定してもよい。
なお、剛性推定部２２は、サーボモータ５０の回転位置に代えて、力推定部２０で推定された駆動トルク（力推定値）、又は、補正量生成部２１で生成される補正量の挙動に変化点が生じるときの補正の係数αに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定してもよい。
また、剛性推定部２２は、補正の係数そのままの値に限らず、機械の製造・出荷時に設定した補正の係数で正規化した値など、補正の係数に基づいた値に基づいて、剛性の大きさを推定してもよい。
保存部２４は、連結機構６０の劣化検出のための閾値として、加工精度の仕様を満たすための連結機構６０の剛性の下限値（第１閾値及び第２閾値）を予め保存する。保存部２４は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。
通信部２６は、ネットワーク６を介して他のサーボモータ制御装置１及びサーバ装置４とデータの送受信を行う。通信部２６は、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の有線又は無線通信規格、又は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ等の近距離通信規格などに従う通信インタフェースである。
劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化（剛性の変化）を検出する。具体的には、劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさが保存部２４に保存された閾値以下に低下したときに、連結機構６０の劣化を検出する。
表示部３０は、劣化検出部２８Ａで検出された連結機構６０の劣化を示す情報（例えば、数値、文字、画像等）を表示する。表示部３０は、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさを示す情報、又は、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じたときの補正の係数αを示す情報を表示してもよい。表示部３０は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置である。
モータ制御部１０Ａ（及び、後述するモータ制御部１０Ｂ，１０Ｃ）は、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の演算プロセッサで構成される。モータ制御部１０Ａ（モータ制御部１０Ｂ，１０Ｃ）の各種機能（位置指令生成部１２、減算器１３，１５、速度指令生成部１４、トルク指令生成部１６、加算器１７、力推定部２０、補正量生成部２１、剛性推定部２２、劣化検出部２８Ａ、及び、後述する剛性変化検出部２８Ｂ、稼働量推定部２８Ｃ）は、記憶部（例えば、保存部２４）に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現される。モータ制御部１０Ａの各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。
次に、図３〜図６Ｄを参照して、第１実施形態のサーボモータ制御装置１Ａによる連結機構６０の剛性推定及び劣化検出の動作について説明する。図３は、第１実施形態のサーボモータ制御装置１Ａによる連結機構６０の剛性推定及び劣化検出の動作を示すフローチャートである。図４Ａは、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係の経年変化（低下）を示す図である。図４Ｂは、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係（実線）、及び、補正の係数により計算された補正量と駆動トルクとの関係（破線）を示す図である。図５Ａは、位置指令値を停止した状態で、実際の連結機構の弾性変形量よりも、補正の係数により計算された補正量が大きいときの、サーボモータ５０の位置、推定した駆動トルク（力推定値）、及び、補正量の挙動を示す図である。図５Ｂは、位置指令値を停止した状態で、実際の連結機構の弾性変形量よりも、補正の係数により計算された補正量が大きくなる時点における、サーボモータ５０の位置、推定した駆動トルク（力推定値）、及び、補正量の挙動を示す図である。図５Ｃは、図５Ｂに示すサーボモータ５０の位置、推定した駆動トルク（力推定値）、及び、補正量の微分値の挙動を示す図である。図６Ａ〜図６Ｄは、位置指令値を停止した状態で、補正の係数を徐々に増加させたときのサーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量の挙動の実験結果を示す図である。
前述したように、連結機構６０では弾性変形が生じ、テーブル７０の位置に弾性変形量分の誤差が生じる。この誤差を解消するために、力推定部２０、補正量生成部２１及び加算器１７により、連結機構６０の弾性変形量分だけ位置指令値を補正する。
連結機構６０の剛性は、経年変化（低下）する。図４Ａに示すように、連結機構６０の剛性が経年変化（低下）すると、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係の傾きが大きくなる。すなわち、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係の傾きは、連結機構６０の剛性と反比例の関係にある。剛性が低下すると工作機械の加工精度が低下するため、連結機構６０の保守が必要となる。
連結機構６０の剛性は、経年変化（低下）する。図４Ａに示すように、連結機構６０の剛性が経年変化（低下）すると、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係の傾きが大きくなる。すなわち、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係の傾きは、連結機構６０の剛性と反比例の関係にある。剛性が低下すると工作機械の加工精度が低下するため、連結機構６０の保守が必要となる。
そこで、本願発明者らは、連結機構６０の剛性の経年変化を検出することを考案する。本願発明者らは、補正量生成部２１による補正量、すなわち、図４Ｂに示すように補正の係数αにより計算された補正量（破線）が、実際の連結機構の弾性変形量（実線）よりも大きくなると（換言すれば、補正の係数α（破線の傾き）が、実際の連結機構の弾性変形量と駆動トルクとの関係（実線の傾き）よりも大きくなると）（過補正）、サーボモータ制御装置１Ａの停止時、すなわち位置指令値の生成停止時においても、補正量生成部２１から生成される補正量が位置指令値に加わり、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、サーボモータ５０の回転位置（及び力推定部２０で推定される駆動トルク、及び補正量生成部２１で生成される補正量）の挙動に変化点Ｐ（極大値）が生じることを見出した。挙動は、時間経過における変化である。
詳説すると、図４Ｂに示すように位置指令値を停止した状態で補正の係数α（破線）を徐々に増加させると、実際の連結機構の弾性変形量（すなわち、駆動トルク値に対して本来補正されるべき量）（実線）よりも補正の係数により計算された補正量（破線）が大きいときに（過補正）、図５Ａに示すように、サーボモータ５０の回転位置（及び推定した駆動トルク、及び補正量）が振れるという現象が生じる。すなわち、サーボモータ５０の回転位置（及び推定した駆動トルク、及び補正量）の挙動に極大値（変化点Ｐ）が現れる。
また、実際の連結機構の弾性変形量（実線）よりも補正の係数により計算された補正量（破線）が大きくなる時点（正補正と過補正との境界付近）において、図５Ｂに示すように、サーボモータ５０の回転位置（及び推定した駆動トルク、及び補正量）が、急激に増加して減少するという現象が生じる。すなわち、サーボモータ５０の回転位置（及び推定した駆動トルク、及び補正量）の挙動に極大値（変化点Ｐ）が現れる。
また、実際の連結機構の弾性変形量（実線）よりも補正の係数により計算された補正量（破線）が大きくなる時点（正補正と過補正との境界付近）において、図５Ｂに示すように、サーボモータ５０の回転位置（及び推定した駆動トルク、及び補正量）が、急激に増加して減少するという現象が生じる。すなわち、サーボモータ５０の回転位置（及び推定した駆動トルク、及び補正量）の挙動に極大値（変化点Ｐ）が現れる。
この点に関し、本願発明者らは、実験検証を行っている。図６Ａ〜図６Ｄでは、補正の係数αを徐々に増加させたときのサーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量の挙動の実験結果を示す。
図６Ａ及び図６Ｂによれば、補正の係数の増加につれて、補正の係数が変化したときのサーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量の変化が大きくなることがわかる（例えば破線内参照）。また、図６Ｃによれば、実際の連結機構の弾性変形量よりも補正の係数により計算された補正量が大きくなる時点（正補正と過補正との境界付近）において、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量が、急激に増加して減少するという現象が生じることがわかる（例えば破線内参照）。更に、図６Ｄによれば、補正の係数αにより計算された補正量（破線）が更に大きくなると（過補正）、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量が振れるという現象が生じることがわかる。これらの現象は、補正係数変化の際に過補正となることに起因している。
図６Ａ及び図６Ｂによれば、補正の係数の増加につれて、補正の係数が変化したときのサーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量の変化が大きくなることがわかる（例えば破線内参照）。また、図６Ｃによれば、実際の連結機構の弾性変形量よりも補正の係数により計算された補正量が大きくなる時点（正補正と過補正との境界付近）において、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量が、急激に増加して減少するという現象が生じることがわかる（例えば破線内参照）。更に、図６Ｄによれば、補正の係数αにより計算された補正量（破線）が更に大きくなると（過補正）、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量が振れるという現象が生じることがわかる。これらの現象は、補正係数変化の際に過補正となることに起因している。
このように、実際の連結機構の弾性変形量よりも補正の係数により計算された補正量が大きくなると、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量の挙動に変化点が生じることから、位置指令値を停止した状態で補正の係数αを徐々に増加させたとき、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、及び、補正量の挙動に変化点が生じるとき又はその直前の補正の係数に基づいて、連結機構６０の剛性を推定することができる。
例えば、位置指令値を停止した状態で補正の係数αを徐々に増加させたとき、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、又は、補正量が振れ始めるとき又はその直前の補正の係数αの逆数を連結機構６０の剛性として推定できる。
また、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、又は、補正量が急激に増加して減少するとき又はその直前の補正の係数αの逆数を連結機構６０の剛性として推定できる。
例えば、位置指令値を停止した状態で補正の係数αを徐々に増加させたとき、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、又は、補正量が振れ始めるとき又はその直前の補正の係数αの逆数を連結機構６０の剛性として推定できる。
また、サーボモータ５０の回転位置、推定した駆動トルク、又は、補正量が急激に増加して減少するとき又はその直前の補正の係数αの逆数を連結機構６０の剛性として推定できる。
そこで、ステップＳ１１において、モータ制御部１０Ａは、位置指令生成部１２による位置指令値の生成を停止した状態で、図４Ｂに示すように、補正量生成部２１の補正の係数α（破線）を徐々に増加する。すると、補正量分のみに応じたトルク指令値がサーボモータ５０に供給され、補正量の増加に応じてこのトルク指令値が増加する。
このとき、サーボモータ５０におけるエンコーダ４０により、サーボモータ５０の回転位置を検出し、位置ＦＢ値としてモータ制御部１０Ａに送信する。また、力推定部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを推定する。また、補正量生成部２１は、力推定部２０で推定された駆動トルクＴと補正の係数αとに基づいて、上式（１）より補正量を生成する。
このとき、サーボモータ５０におけるエンコーダ４０により、サーボモータ５０の回転位置を検出し、位置ＦＢ値としてモータ制御部１０Ａに送信する。また、力推定部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを推定する。また、補正量生成部２１は、力推定部２０で推定された駆動トルクＴと補正の係数αとに基づいて、上式（１）より補正量を生成する。
次に、ステップＳ１２において、剛性推定部２２は、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数αに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。具体的には、剛性推定部２２は、補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性の大きさとして推定する。
例えば、剛性推定部２２は、図５Ｂに示すように、補正の係数αの変更時の値Ａ１と極大値Ａ２との差Ａ２−Ａ１が所定値以上となるときの補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性として推定してもよい。
または、剛性推定部２２は、補正の係数αの変更時の値Ａ１と極大値Ａ２との差Ａ２−Ａ１が、補正の係数αの変更時の値Ａ１と補正の係数αの変更後の収束値Ａ３との差Ａ３−Ａ１の所定倍以上となるときの補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性として推定してもよい。
または、剛性推定部２２は、図５Ｃに示すように、サーボモータ５０の回転位置（又は推定された駆動トルク、又は補正量）の微分値の挙動に極大値が現れ、補正の係数の変更時の値Ａ１と極大値Ａ２との差Ａ２−Ａ１が所定値以上となるときの補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性として推定してもよい。
例えば、剛性推定部２２は、図５Ｂに示すように、補正の係数αの変更時の値Ａ１と極大値Ａ２との差Ａ２−Ａ１が所定値以上となるときの補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性として推定してもよい。
または、剛性推定部２２は、補正の係数αの変更時の値Ａ１と極大値Ａ２との差Ａ２−Ａ１が、補正の係数αの変更時の値Ａ１と補正の係数αの変更後の収束値Ａ３との差Ａ３−Ａ１の所定倍以上となるときの補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性として推定してもよい。
または、剛性推定部２２は、図５Ｃに示すように、サーボモータ５０の回転位置（又は推定された駆動トルク、又は補正量）の微分値の挙動に極大値が現れ、補正の係数の変更時の値Ａ１と極大値Ａ２との差Ａ２−Ａ１が所定値以上となるときの補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性として推定してもよい。
次に、ステップＳ１３において、劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出する。具体的には、劣化検出部２８Ａは、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさが保存部２４に保存された閾値以下に低下したか否かを判定する。一般に、連結機構６０の剛性が低下しても加工精度の仕様を満たすように、モータ制御部１０Ａの制御ループのゲインにおいて２０％〜３０％程度のマージンが設定されている。これより、閾値は、例えば剛性の初期値の７０％程度に設定される。
ステップＳ１３において、剛性の大きさが閾値以下に低下した場合、劣化検出部２８Ａは、連結機構６０の劣化を検出する。このとき、ステップＳ１４において、表示部３０は、連結機構６０の劣化を示す情報を表示する。
一方、ステップＳ１３において、剛性の大きさが閾値よりも大きい場合、モータ制御部１０Ａは、所定時間経過後にステップＳ１１に戻り、上述した動作を繰り返す。なお、モータ制御部１０Ａは、予め定めた一定時間（所定時間）経過後に限らず、不規則な時間経過後に（不定時間間隔で）上述した動作を繰り返してもよい。
なお、ステップＳ１２において、剛性推定部２２は、推定した剛性の大きさを保存部２４に保存してもよい。また、ステップＳ１３において、劣化検出部２８Ａは、保存部２４に保存された最新の剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出してもよい。
以上説明したように、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでは、剛性推定部２２が、位置指令値の生成を停止した状態で、補正量生成部２１の補正の係数を徐々に増加させ、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数に基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定することができる。
連結機構６０の剛性が低下すると、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数が大きくなるので、このときの補正の係数に基づいて推定された剛性の大きさにより、剛性の変化（低下、劣化）を検出することができる。
また、連結機構６０がサーボモータ５０に接続されている状態で、連結機構６０の剛性の変化（劣化）を検出することができる。また、サーボモータ５０から測定されるデータのみを用いて、連結機構６０の剛性の変化を検出することができる。加工中でなければ、条件なくデータ測定ができる。
連結機構６０の剛性が低下すると、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数が大きくなるので、このときの補正の係数に基づいて推定された剛性の大きさにより、剛性の変化（低下、劣化）を検出することができる。
また、連結機構６０がサーボモータ５０に接続されている状態で、連結機構６０の剛性の変化（劣化）を検出することができる。また、サーボモータ５０から測定されるデータのみを用いて、連結機構６０の剛性の変化を検出することができる。加工中でなければ、条件なくデータ測定ができる。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでは、劣化検出部２８Ａが、剛性推定部２２で推定された剛性の大きさに基づいて、連結機構６０の劣化を検出するので、連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでは、表示部３０が、連結機構６０の劣化を示す情報を表示するので、ユーザは連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
なお、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ａは、自装置の情報のみで連結機構６０の劣化検出を行う形態であるので、ネットワークに接続されていなくても劣化検出を行うことができる。この場合、サーボモータ制御装置１Ａにおけるモータ制御部１０Ａは、図２に示す通信部２６を備えていなくてもよい。
（第２実施形態に係るサーボモータ制御装置）
第１実施形態では、自装置の剛性の大きさを推定する度に連結機構６０の劣化を検出した。第２実施形態では、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに自装置の剛性の大きさを推定して、これらの複数の剛性の大きさを剛性データとして保存し、保存した剛性データに基づいて剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
第１実施形態では、自装置の剛性の大きさを推定する度に連結機構６０の劣化を検出した。第２実施形態では、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに自装置の剛性の大きさを推定して、これらの複数の剛性の大きさを剛性データとして保存し、保存した剛性データに基づいて剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
図７は、本発明の第２実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図７に示す第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂは、図２に示すサーボモータ制御装置１Ａにおいてモータ制御部１０Ａに代えてモータ制御部１０Ｂを備える点で第１実施形態と異なる。また、モータ制御部１０Ｂは、図２に示すモータ制御部１０Ａにおいて劣化検出部２８Ａに代えて剛性変化検出部２８Ｂを備える点で第１実施形態と異なる。なお、サーボモータ制御装置１Ｂ及びモータ制御部１０Ｂは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
保存部２４は、所定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された自装置の複数の剛性の大きさをそのときの稼働量（例えば時間）と関連付けて、剛性データとして保存する。なお、保存部２４は、予め定めた一定時間間隔（所定時間間隔）ごとに限らず、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに自装置の複数の剛性の大きさをそのときの稼働量（例えば時間）と関連付けて保存してもよい。
剛性変化検出部２８Ｂは、保存部２４に保存された剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
表示部３０は、剛性変化検出部２８Ｂで検出された連結機構６０の剛性の変化（低下）及びその変化量（低下量）を示す情報を表示する。
次に、図８及び図９を参照して、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによる連結機構６０の剛性推定動作及び剛性変化検出動作について説明する。図８は、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによる連結機構６０の剛性推定動作を示すフローチャートであり、図９は、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによる連結機構６０の剛性変化検出動作を示すフローチャートである。
（剛性推定動作）
まず、図８のステップＳ２１において、上述した図３のステップＳ１１と同様に、モータ制御部１０Ｂは、位置指令生成部１２による位置指令値の生成を停止した状態で、図４Ｂに示すように、補正量生成部２１の補正の係数α（破線）を徐々に増加する。このとき、サーボモータ５０におけるエンコーダ４０により、サーボモータ５０の回転位置を検出し、位置ＦＢ値としてモータ制御部１０Ａに送信する。また、力推定部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを推定する。また、補正量生成部２１は、力推定部２０で推定された駆動トルクＴと補正の係数αとに基づいて、上式（１）より補正量を生成する。
まず、図８のステップＳ２１において、上述した図３のステップＳ１１と同様に、モータ制御部１０Ｂは、位置指令生成部１２による位置指令値の生成を停止した状態で、図４Ｂに示すように、補正量生成部２１の補正の係数α（破線）を徐々に増加する。このとき、サーボモータ５０におけるエンコーダ４０により、サーボモータ５０の回転位置を検出し、位置ＦＢ値としてモータ制御部１０Ａに送信する。また、力推定部２０は、トルク指令生成部１６からのトルク指令に基づいて、テーブル７０（ナット６３）と連結機構６０との連結部においてテーブル７０に作用する駆動トルクを推定する。また、補正量生成部２１は、力推定部２０で推定された駆動トルクＴと補正の係数αとに基づいて、上式（１）より補正量を生成する。
次に、ステップＳ２２において、上述した図３のステップＳ１２と同様に、剛性推定部２２は、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数αに基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定する。具体的には、剛性推定部２２は、補正の係数αの逆数を、連結機構６０の剛性の大きさとして推定する。
次に、ステップＳ２３において、剛性推定部２２は、推定した剛性の大きさを現在の稼働量と関連付けて剛性データとして保存部２４に保存する。
モータ制御部１０Ｂは、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３の動作を、所定時間間隔ごとに繰り返す。これにより、保存部２４には、所定時間間隔ごとに推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
なお、モータ制御部１０Ｂは、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３の動作を、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに繰り返してもよい。この場合、保存部２４には、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
なお、モータ制御部１０Ｂは、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３の動作を、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに繰り返してもよい。この場合、保存部２４には、不規則な時間間隔（不定時間間隔）ごとに推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
（剛性変化検出動作）
図９のステップＳ３１において、剛性変化検出部２８Ｂは、保存部２４に保存された剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
図９のステップＳ３１において、剛性変化検出部２８Ｂは、保存部２４に保存された剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出する。
次に、ステップＳ３２において、表示部３０は、剛性変化検出部２８Ｂで検出された剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を示す情報を表示する。
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでも、剛性推定部２２が、位置指令値の生成を停止した状態で、補正量生成部２１の補正の係数を徐々に増加させ、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数に基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定することができる。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでは、剛性変化検出部２８Ｂが、保存部２４に保存された剛性データであって、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された複数の剛性の大きさを含む剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を検出するので、連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでは、表示部３０が、連結機構６０の剛性の経年変化（低下）及びその変化量（低下量）を示す情報を表示するので、ユーザは連結機構６０の保守の必要性の有無を確認することができる。
なお、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂは、自装置の情報のみで連結機構６０の剛性変化検出を行う形態であるので、ネットワークに接続されていなくても剛性変化検出を行うことができる。この場合、サーボモータ制御装置１Ｂにおけるモータ制御部１０Ｂは、図７に示す通信部２６を備えていなくてもよい。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでは、剛性データを外部のサーバ装置４の保存部５に保存していてもよい。この場合、図８の剛性推定動作において、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データは、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５に送信され、保存部５に保存される。そして、図９の剛性変化検出動作において、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５から剛性データを取得し、剛性変化検出部２８Ｂは、取得した剛性データに基づいて、連結機構６０の剛性の変化及び変化量を検出する。
（第３実施形態に係るサーボモータ制御装置）
第３実施形態では、他装置と互いに剛性データを共有し、例えば稼働量が多い他装置の剛性データに基づいて剛性の経年変化の傾向を導出し、この傾向と自装置の現在の剛性の大きさとに基づいて連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
第３実施形態では、他装置と互いに剛性データを共有し、例えば稼働量が多い他装置の剛性データに基づいて剛性の経年変化の傾向を導出し、この傾向と自装置の現在の剛性の大きさとに基づいて連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。図１０に示す第３実施形態に係るサーボモータ制御装置１Ｃは、図２に示すサーボモータ制御装置１Ａにおいてモータ制御部１０Ａに代えてモータ制御部１０Ｃを備える点で第１実施形態と異なる。また、モータ制御部１０Ｃは、図２に示すモータ制御部１０Ａにおいて劣化検出部２８Ａに代えて稼働量推定部２８Ｃを備える点で第１実施形態と異なる。なお、サーボモータ制御装置１Ｃ及びモータ制御部１０Ｃは、図１のサーボモータ制御装置１及びモータ制御部１０の一例である。
保存部２４は、他装置１の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさとそのときの稼働量とが関連付けされた剛性データを保存する。
稼働量推定部２８Ｃは、保存部２４に保存された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と保存部２４に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが閾値以下に低下するまでの連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
表示部３０は、稼働量推定部２８Ｃで推定された連結機構６０の残りの稼働可能量を示す情報を表示する。
次に、図８、図１１〜図１３を参照して、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃによる連結機構６０の剛性推定動作、剛性データ共有動作及び稼働量推定動作について説明する。図１１は、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃによる剛性データ共有動作を示すフローチャートであり、図１２は、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃによる連結機構６０の稼働量推定動作を示すフローチャートである。図１３は、剛性と稼働量との関係、すなわち剛性の経年変化の傾向を示す図である。
（剛性推定動作）
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでも、上述した図８と同様に剛性推定動作が行われる。これにより、保存部２４には、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでも、上述した図８と同様に剛性推定動作が行われる。これにより、保存部２４には、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データが保存される。
（剛性データ共有動作）
まず、図１１のステップＳ４１において、通信部２６により、保存部２４に保存された自装置の剛性データをネットワーク６を介して他装置に送信する。また、ステップＳ４２において、通信部２６により、他装置１からネットワーク６を介して、他装置１の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する。そして、ステップＳ４３において、取得した他装置１の剛性データを保存部２４に保存する。
まず、図１１のステップＳ４１において、通信部２６により、保存部２４に保存された自装置の剛性データをネットワーク６を介して他装置に送信する。また、ステップＳ４２において、通信部２６により、他装置１からネットワーク６を介して、他装置１の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する。そして、ステップＳ４３において、取得した他装置１の剛性データを保存部２４に保存する。
（稼働量推定動作）
図１２のステップＳ５１において、稼働量推定部２８Ｃは、保存部２４に保存された他装置１の剛性データに基づいて、図１３に示すように、剛性の経年変化の傾向Ｄを導出する。
図１２のステップＳ５１において、稼働量推定部２８Ｃは、保存部２４に保存された他装置１の剛性データに基づいて、図１３に示すように、剛性の経年変化の傾向Ｄを導出する。
次に、ステップＳ５２において、稼働量推定部２８Ｃは、導出した剛性の経年変化の傾向Ｄと保存部２４に保存された自装置の剛性データとに基づいて、図１３に示すように、剛性の大きさが閾値Ｒｔｈ以下に低下するまでの連結機構６０の残りの稼働可能量Ｔを推定する。
次に、ステップＳ５３において、表示部３０は、稼働量推定部２８Ｃで推定された連結機構６０の残りの稼働可能量を示す情報を表示する。
本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでも、剛性推定部２２が、位置指令値の生成を停止した状態で、補正量生成部２１の補正の係数を徐々に増加させ、サーボモータ５０の回転位置の挙動に変化点が生じるときの補正の係数に基づいて、連結機構６０の剛性の大きさを推定することができる。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでは、稼働量推定部２８Ｃが、他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの連結機構の残りの稼働可能量を推定するので、連結機構６０の保守の必要性の有無、及び、保守が必要となるまでの稼働量を確認することができる。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでは、表示部３０が、連結機構６０の残りの稼働可能量を示す情報を表示するので、ユーザは連結機構６０の保守の必要性の有無、及び、保守が必要となるまでの稼働量を確認することができる。
なお、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃは、他装置の剛性データに基づいて剛性の経年変化の傾向を導出したが、予め測定した剛性の経年変化の傾向を示す傾向データを保存部２４に保存しておいてもよい。この場合、稼働量推定部２８Ｃは、この傾向データが示す剛性の変化の傾向と自装置の剛性データとに基づいて、連結機構６０の残りの稼働可能量を推定してもよい。この形態では、ネットワークに接続されていなくても残りの稼働可能量を推定することができる。この場合、サーボモータ制御装置１Ｃにおけるモータ制御部１０Ｃは、図１０に示す通信部２６を備えていなくてもよい。
また、本実施形態のサーボモータ制御装置１Ｃでは、自装置の剛性データも外部のサーバ装置４の保存部５に保存していてもよい。この場合、図８の剛性推定動作において、所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに剛性推定部２２で推定された複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた自装置の剛性データは、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５に送信され、保存部５に保存される。そして、図１２の稼働量推定動作において、通信部２６によってネットワーク６を介してサーバ装置４の保存部５から自装置の剛性データ及び他装置の剛性データを取得し、稼働量推定部２８Ｃは、取得した他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と取得した自装置の剛性データとに基づいて、連結機構６０の残りの稼働可能量を推定する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態は、適宜変更されてもよいし、組み合わされて実施されてもよい。例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、現在の剛性の大きさが閾値よりも大きい場合に剛性の変化及び変化量を検出して表示し、現在の剛性の大きさが閾値以下に低下した場合に剛性の劣化を検出して表示してもよい。また、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせ、現在の剛性の大きさが閾値よりも大きい場合に残りの稼働可能量を推定して表示し、現在の剛性の大きさが閾値以下に低下した場合に剛性の劣化を検出して表示してもよい。
また、上述した実施形態では、通知部の一例として表示部を例示したが、通知部はこれに限定されない。例えば、通知部は、１又は複数のＬＥＤ等の発光部であってもよい。１つのＬＥＤの場合、点灯及び点滅等により異なる情報を通知してもよい。また、複数のＬＥＤの場合、同色の点灯数、又は、異なる色により異なる情報を通知してもよい。また、例えば、通知部は、ブザー音又は音声等の発音部であってもよい。
また、上述した実施形態では、剛性推定部２２が、サーボモータ５０の回転位置（又は推定した駆動トルク、又は補正量）の挙動の変化点を所定の条件に基づいて自動的に検出したが、手動で検出してもよい。例えば、サーボモータ５０の回転位置（又は推定した駆動トルク、又は補正量）の挙動をモニタ等に表示し、使用者が補正の係数を変化させた際のサーボモータ５０の回転位置（又は推定した駆動トルク、又は補正量）の挙動に変化点が生じることを目視で検出し、このときの補正の係数をモータ制御部１０Ａ〜１０Ｃに手動で入力してもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ サーボモータ制御装置
４ サーバ装置
５ 保存部
６ ネットワーク
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ モータ制御部
１２ 位置指令生成部
１３，１５ 減算器
１４ 速度指令生成部
１６ トルク指令生成部
１７ 加算器
２０ 力推定部
２１ 補正量生成部
２２ 剛性推定部
２４ 保存部
２６ 通信部
２８Ａ 劣化検出部
２８Ｂ 剛性変化検出部
２８Ｃ 稼働量推定部
３０ 表示部（通知部）
４０ エンコーダ
５０ サーボモータ
６０ 連結機構
６１ カップリング
６２ ボールねじ
６３ ナット
７０ テーブル（被駆動体）
１００ サーボモータ制御システム
４ サーバ装置
５ 保存部
６ ネットワーク
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ モータ制御部
１２ 位置指令生成部
１３，１５ 減算器
１４ 速度指令生成部
１６ トルク指令生成部
１７ 加算器
２０ 力推定部
２１ 補正量生成部
２２ 剛性推定部
２４ 保存部
２６ 通信部
２８Ａ 劣化検出部
２８Ｂ 剛性変化検出部
２８Ｃ 稼働量推定部
３０ 表示部（通知部）
４０ エンコーダ
５０ サーボモータ
６０ 連結機構
６１ カップリング
６２ ボールねじ
６３ ナット
７０ テーブル（被駆動体）
１００ サーボモータ制御システム
Claims (16)
- サーボモータと、
前記サーボモータの回転位置を検出する検出部と、
前記サーボモータにより駆動される被駆動体と、
前記サーボモータと前記被駆動体とを連結し、前記サーボモータの動力を前記被駆動体へ伝える連結機構と、
前記サーボモータを位置指令値に基づいて制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、
前記連結機構と前記被駆動体との連結部において前記被駆動体に作用する駆動力を推定する力推定部と、
前記力推定部で推定された駆動力と補正の係数とに基づいて、前記位置指令値を補正するための補正量を生成する補正量生成部と、
前記位置指令値の生成を停止した状態で、前記補正量生成部の補正の係数を徐々に増加させ、前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の挙動に変化点が生じるときの補正の係数に基づいて、前記連結機構の剛性の大きさを推定する剛性推定部と、
を有する、サーボモータ制御装置。 - 前記剛性推定部は、前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の挙動に極大値が現れるときを、前記変化点とする、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記剛性推定部は、
前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の挙動に極大値が現れ、当該極大値と補正の係数の変更時の値との差が、所定値以上、又は、補正の係数の変更時の値と補正の係数の変更後の収束値との差の所定倍以上となるときを、前記変化点とする、又は、
前記検出部で検出された前記サーボモータの回転位置情報、前記力推定部で推定された駆動力、又は、前記補正量生成部で生成された補正量の微分値の挙動に極大値が現れ、当該極大値と補正の係数の変更時の値との差が、所定値以上となるときを、前記変化点とする、
請求項１に記載のサーボモータ制御装置。 - 前記挙動は、時間経過における変化である、請求項１〜３の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記モータ制御部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさに基づいて、前記連結機構の劣化を検出する劣化検出部を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記劣化検出部は、前記剛性推定部で推定された剛性の大きさが所定の第１閾値以下に低下したときに、前記連結機構の劣化を検出する、請求項５に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして保存する保存部と、
前記保存部に保存された剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部と、
を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。 - 前記モータ制御部は、
他のサーボモータ制御装置と通信を行う通信部と、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記通信部で取得された他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを保存する保存部と、
前記保存部に保存された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部と、
を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。 - 前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて剛性データとして保存するとともに、前記連結機構の剛性の変化の傾向を示す傾向データを予め保存する保存部と、
前記保存部に保存された傾向データが示す剛性の変化の傾向と前記保存部に保存された自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部と、
を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。 - 前記モータ制御部は、前記劣化検出部で検出された劣化を示す情報を通知する通知部を更に有する、請求項５又は６に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記モータ制御部は、前記剛性変化検出部で検出された剛性の変化及び変化量の少なくとも１つを示す情報を通知する通知部を更に有する、請求項７に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記モータ制御部は、前記稼働量推定部で推定された稼働可能量を示す情報を通知する通知部を更に有する、請求項８又は９に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記通知部は、情報を表示する表示装置である、請求項１０〜１２の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。
- 前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された複数の剛性の大きさを剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記剛性データを取得する通信部と、
前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記剛性データに基づいて、前記連結機構の剛性の変化及び変化量を検出する剛性変化検出部と、
を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。 - 前記モータ制御部は、
所定時間間隔又は不定時間間隔ごとに前記剛性推定部で推定された自装置の複数の剛性の大きさと稼働量とを関連付けて自装置の剛性データとして外部の保存部に送信し、前記外部の保存部に保存された前記自装置の剛性データ、及び、他装置の所定時間間隔又は不定時間間隔ごとの複数の剛性の大きさと稼働量とが関連付けされた剛性データを取得する通信部と、
前記外部の保存部から前記通信部で取得された他装置の剛性データに基づいて剛性の変化の傾向を導出し、導出した剛性の変化の傾向と前記外部の保存部から前記通信部で取得された前記自装置の剛性データとに基づいて、剛性の大きさが所定の第２閾値以下に低下するまでの前記連結機構の残りの稼働可能量を推定する稼働量推定部と、
を更に有する、請求項１〜４の何れか１項に記載のサーボモータ制御装置。 - 請求項１４又は１５に記載のサーボモータ制御装置と、前記サーボモータ制御装置に接続され、前記外部の保存部を備えるサーバ装置とを備える、サーボモータ制御システム。
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