JP6542844B2 - サーボモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、被駆動体を駆動するサーボモータを制御するサーボモータ制御装置であって、被駆動体の位置制御と被駆動体に作用する力制御とを行うサーボモータ制御装置に関する。

プレス、鍛造、屈曲、圧延、切断、圧着（リベット）等を行う鍛圧機械が知られている。このような鍛圧機械において、一方の型を有するスライド（可動部）と他方の型を有するボルスタ（固定部）とを備え、スライド、又はボルスタにおけるダイクッション機構をサーボモータで駆動制御する機械がある。スライド、又はボルスタにおけるダイクッション機構を駆動制御する方法としては、以下の２つの方法がある。

第１の方法は、スライドをサーボモータで駆動制御する方法である。第１の方法では、一方の型が他方の型に搭載された対象物に接近して接触するようにスライドの位置を制御する位置制御を行い、一方の型が対象物に接触した後は、スライドによって対象物に作用する力を一定に制御する力制御を行う。

第２の方法は、スライドを所定のストロークで往復動作させ、ボルスタにおけるダイクッション機構をサーボモータで駆動制御する方法である。第２の方法では、一方の型が他方の型に搭載された対象物に接触するまでは、ダイクッション機構を待機位置に位置決めする位置制御を行い、一方の型が対象物に接触した後は、ダイクッション機構をスライドと共に移動させることによって対象物に作用する力を一定に制御する力制御を行う。
特許文献１及び２には、第２の方法を用いたサーボモータ制御装置において、位置制御から力制御へ切り換えるタイミングに関する発明が記載されている。

特許文献１に記載のサーボモータ制御装置は、位置制御のための速度指令と力制御のための速度指令とを比較し、対象物を圧する方向への速度指令の値が小さい方を実際の速度指令として選択する。これにより、力制御のための速度指令が位置制御のための速度指令よりも小さくなるタイミングで位置制御から力制御に切り換わる。そのため、位置制御から力制御への移行をスムーズに行うことができる。

特許文献２に記載のサーボモータ制御装置は、更に、位置制御のための速度指令が選択されているときに、力制御のための力指令を小さい値に補正する。これにより、力制御のための速度指令（力指令と力フィードバックとの偏差）が位置制御のための速度指令よりも小さくなるタイミング、すなわち位置制御から力制御に切り換わるタイミングを早めることができる。なお、位置制御から力制御に切り換わった後、補正された力指令は元の値に戻される。

特許第４０１５１３９号公報 特許第４３５７４０５号公報

本発明は、上述した第１の方法を用いたサーボモータ制御装置に関する。
第１の方法を用いたサーボモータ制御装置において、特許文献１に記載の速度指令の選択方法を採用すると、位置制御のための速度指令よりも力制御のための速度指令が小さい場合、第１の型が対象物に接触する前に、位置制御の速度指令よりも小さい力制御の速度指令が選択されることがある。この場合、スライド（被駆動体）が対象物に接触するまでに時間を要する。
この問題の解決方法として、第１の型が対象物に接触するまでは強制的に位置制御の速度指令が選択されるようにすることが考えられる。

また、第１の方法を用いたサーボモータ制御装置において、特許文献２に記載の速度指令の選択方法を採用することを考える。このとき、位置制御のための速度指令よりも力制御のための速度指令が小さい場合における上記した問題点を考慮して、第１の型が対象物に接触するまでは強制的に位置制御の速度指令が選択されるようにする。
この場合、第１の型と対象物との接触前の補正された力指令に、位置制御から力制御に切り換えるための力閾値としての役割も持たせており、力閾値（補正された力指令）を超えるまで強制的に位置指令のための速度指令を選択し、力閾値（補正された力指令）を超えた時点で本来の力指令に切り替えて力制御を行う。
しかし、位置制御から力制御に切り換わった後に力指令が補正値から元の値に戻る（上昇する）ことにより、力制御の速度指令（力指令と力フィードバックとの偏差）が急峻に増加し、機械的なショックが発生することがある。この点に関し、図１Ａ及び図１Ｂを参照して、詳細に説明する。

図１Ａにおいて、破線が力指令を示し、実線が力フィードバック（以下、力ＦＢという。）を示す。図１Ｂにおいて、破線が位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）、及び力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）を示し、実線が選択された速度指令Ｖｃｍｄ（選択）を示す。

時刻ｔ０〜ｔ１において、速度指令Ｖｃｍｄ（位置）よりも速度指令Ｖｃｍｄ（力）が小さい場合であっても強制的に速度指令Ｖｃｍｄ（位置）が選択され、位置制御にてスライドが対象物に近づく。このとき、力指令は小さい値に補正されている（力閾値）。
時刻ｔ１において、スライドが対象物に接触し、時刻ｔ１〜ｔ２において、力ＦＢが大きくなり、速度指令Ｖｃｍｄ（力）（力指令と力ＦＢとの偏差）が小さくなる。
時刻ｔ２において、力ＦＢが力指令（力閾値）に達し、速度指令Ｖｃｍｄ（力）が０になる。このとき、速度指令Ｖｃｍｄ（位置）に代えて速度指令Ｖｃｍｄ（力）が選択され、位置制御から力制御に切り換わる。
また、このとき、補正された力指令が元の値（本来の力指令値）に戻される。そのため、速度指令Ｖｃｍｄ（力）（力指令と力ＦＢとの偏差）、すなわち選択された速度指令Ｖｃｍｄ（選択）が０から急峻に増加する。この速度指令の急峻な増加により、機械的なショックが発生することがある。
その後、力ＦＢが大きくなるにつれて、速度指令Ｖｃｍｄ（力）（力指令と力ＦＢとの偏差）が小さくなり、時刻ｔ３において、力ＦＢが力指令に達し、力ＦＢが一定となるように速度指令Ｖｃｍｄ（力）が一定に制御される。

本発明は、被駆動体が対象物に接触するまでの時間の増加を抑制すると共に、制御方式切換時の機械的なショックを抑制するサーボモータ制御装置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）は、被駆動体（例えば、後述のスライド（被駆動体）３）を駆動するサーボモータ（例えば、後述のサーボモータ２）を制御するサーボモータ制御装置であって、前記被駆動体の位置制御と、前記被駆動体によって対象物（例えば、後述のリベット（対象物）５）に作用する力制御とを行うサーボモータ制御装置において、前記被駆動体の位置を指令する位置指令を作成する位置指令作成部（例えば、後述の位置指令作成部１０）と、前記被駆動体の位置を検出する位置検出部（例えば、後述の位置検出部１２）と、前記位置指令作成部で作成された位置指令と前記位置検出部で検出された位置とに基づいて、前記位置制御のための前記サーボモータの速度指令を作成する位置制御部（例えば、後述の位置制御部１４）と、前記被駆動体によって前記対象物に作用する力を指令する力指令を作成する力指令作成部（例えば、後述の力指令作成部２０）と、前記被駆動体によって前記対象物に作用する力を検出する力検出部（例えば、後述の力検出部２２）と、前記力指令作成部で作成された力指令と前記力検出部で検出された力とに基づいて、前記力制御のための前記サーボモータの速度指令を作成する力制御部（例えば、後述の力制御部２４）と、前記位置制御と前記力制御とのいずれかを選択する選択部（例えば、後述の選択部４０）と、前記選択部の選択のための力閾値を記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部３０）とを備え、前記選択部は、前記位置制御部で作成された前記位置制御のための速度指令と前記力制御部で作成された前記力制御のための速度指令とを比較して、いずれか小さい方を選択し、かつ、前記力検出部で検出された力が前記力閾値よりも小さいときには、前記比較の結果によらず前記位置制御のための速度指令を選択する。

（２） （１）に記載のサーボモータ制御装置は、前記選択部で選択された速度指令に基づいて、前記サーボモータのトルク指令を作成する速度制御部（例えば、後述の速度制御部５０）と、前記速度制御部の前段及び／又は後段に設けられたフィルタ（例えば、後述のフィルタ４５）とを更に備えてもよく、前記フィルタは、前記選択部によって前記位置制御から前記力制御に切り換えられる際に、前記位置制御のための速度指令から前記力制御のための速度指令への変化、及び／又は、当該速度指令への変化に対応するトルク指令の変化を平滑化してもよい。

（３） （２）に記載のサーボモータ制御装置において、前記フィルタは、１次のローパスフィルタを含んでいてもよい。

（４） （１）に記載のサーボモータ制御装置は、前記選択部で選択された速度指令に基づいて、前記サーボモータのトルク指令を作成する速度制御部（例えば、後述の速度制御部５０Ｂ）を更に備えてもよく、前記速度制御部は、積分器を有し、前記積分器における関数は、前記選択部によって前記位置制御から前記力制御に切り換えられる際に、前記トルク指令が連続になるように変更される。

本発明によれば、被駆動体が対象物に接触するまでの時間の増加を抑制すると共に、制御方式切換時の機械的なショックを抑制するサーボモータ制御装置を提供することができる。

従来のサーボモータ制御装置の各部波形を示す図である。 従来のサーボモータ制御装置の各部波形を示す図である。 第１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。 第１実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を詳細に示す図である。 第１実施形態に係るサーボモータ制御装置による制御方式選択動作を示すフローチャートである。 第１実施形態のサーボモータ制御装置の各部波形を示す図である。 第１実施形態のサーボモータ制御装置の各部波形を示す図である。 第１実施形態のサーボモータ制御装置の各部波形を示す図である。 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。 第２実施形態の変形例に係るサーボモータ制御装置の構成を示す図である。 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。

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。

［第１実施形態］
図２は、第１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り、図３は、第１実施形態に係るサーボモータ制御装置の構成を詳細に示す図である。図２に示すように、サーボモータ制御装置１は、例えばリベット圧着機におけるサーボモータ２を制御する。

リベット圧着機は、例えば２つの金属板同士をリベットで圧着する機器である。リベット圧着機では、ボルスタ（固定部）４に対してスライド（可動部）３を移動させてスライド３とボルスタ４とでリベット５を挟み込み、リベット５に力を作用してリベット５を変形させる。

サーボモータ制御装置１は、スライド（以下、被駆動体という。）３を駆動するサーボモータ２を制御する。その際、サーボモータ制御装置１は、被駆動体３の位置を制御する位置制御と、被駆動体３によってリベット（以下、対象物という。）５に作用する力（圧力）を制御する力制御との２つの制御を行う（上述した第１の方法）。

サーボモータ制御装置１は、図２及び図３に示すように、位置指令作成部１０と、位置検出部（速度検出部）１２と、位置制御部１４と、力指令作成部２０と、力検出部２２と、力制御部２４と、記憶部３０と、選択部４０と、速度制御部５０とを備える。

位置指令作成部１０は、被駆動体３の位置を指令する位置指令（位置制御のための位置指令）を作成する。位置指令作成部１０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、被駆動体３の位置指令を作成する。

位置検出部１２は、例えばサーボモータ２に設けられたエンコーダである。位置検出部１２は、サーボモータ２の回転位置を検出する。サーボモータ２の回転位置は被駆動体３の位置に対応するので、位置検出部１２は、被駆動体３の位置を検出することとなる。検出された位置は位置フィードバック（位置ＦＢ）として利用される。
また、位置検出部１２は、速度検出器としても機能し、サーボモータ２の回転速度を検出する。サーボモータ２の回転速度は被駆動体３の速度に対応するので、位置検出部１２は、被駆動体３の速度を検出することとなる。検出された速度は速度フィードバック（速度ＦＢ）として利用される。

位置制御部１４は、位置指令作成部１０で作成された位置指令と位置検出部１２で検出された位置ＦＢとに基づいて、位置制御のためのサーボモータ２の速度指令を作成する。位置制御部１４は、減算器１５と、増幅器１６と、微分器１７と、加算器１８とを有する。

減算器１５は、位置指令作成部１０で作成された位置指令と位置検出部１２で検出された位置ＦＢから得られる位置偏差を求める。増幅器１６は、減算器１５で求められた位置偏差にポジションゲインを乗算する。微分器１７は、位置指令作成部１０で作成された位置指令を微分する。加算器１８は、増幅器１６からのフィードバック値と、微分器１７からのフィードフォワード値とを加算して、位置制御のための速度指令を生成する。

力指令作成部２０は、被駆動体３によって対象物５に作用する力（圧力）を指令する力指令（力制御のための力指令）を作成する。力指令作成部２０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、被駆動体３の力指令を作成する。

力検出部２２は、例えば被駆動体３に設けられた圧力センサである。力検出部２２は、被駆動体３によって対象物５に作用する力（圧力）を検出する。検出された力は力フィードバック（力ＦＢ）として利用される。

力制御部２４は、力指令作成部２０で作成された力指令と力検出部２２で検出された力ＦＢとに基づいて、力制御のためのサーボモータ２の速度指令を作成する。力制御部２４は、減算器２５と増幅器２６とを有する。

減算器２５は、力指令作成部２０で作成された力指令と力検出部２２で検出された力ＦＢから得られる力偏差を求める。増幅器２６は、減算器２５で求められた力偏差にフォースゲインを乗算して、力制御のための速度指令を生成する。

記憶部３０は、後述する選択部４０の選択のための力閾値を予め記憶する。記憶部３０は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。

選択部４０は、位置制御と力制御とのいずれかを選択することにより、位置制御と力制御とを切り換える。具体的には、選択部４０は、位置制御部１４で作成された位置制御のための速度指令と力制御部２４で作成された力制御のための速度指令とを比較して、いずれか小さい方を選択する。このとき、選択部４０は、力検出部２２で検出された力ＦＢが記憶部３０に記憶された力閾値よりも小さいときには、上記比較結果によらず位置制御のための速度指令を選択する。

速度制御部５０は、選択部４０で選択された速度指令と速度検出部（位置検出部）１２で検出された速度ＦＢとに基づいて、サーボモータ２のトルク指令を生成する。速度制御部５０は、減算器５１と、増幅器５２と、増幅器５３と、積分器５４と、加算器５５とを備える。

減算器５１は、選択部４０で選択された速度指令と位置検出部１２で検出された速度ＦＢから得られる速度偏差を求める。増幅器５２は、減算器５１で求められた速度偏差に比例ゲインを乗算する。増幅器５３は、減算器５１で求められた速度偏差に積分ゲインを乗算する。積分器５４は、増幅器５３からの出力値を積分する。加算器５５は、増幅器５２からの出力値と、積分器５４からの出力値とを加算して、トルク指令を作成する。

サーボモータ制御装置１（及び、後述するサーボモータ制御装置１Ａ，１Ｂ）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。サーボモータ制御装置１（サーボモータ制御装置１Ａ，１Ｂ）の各種機能（位置指令作成部１０、位置制御部１４、力指令作成部２０、力制御部２４、選択部４０、速度制御部５０、及び、後述する速度制御部５０Ｂ及びフィルタ４５）は、例えば記憶部３０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。サーボモータ制御装置１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４を参照して、第１実施形態のサーボモータ制御装置１による制御方式選択動作について説明する。図４は、第１実施形態のサーボモータ制御装置１による制御方式選択動作を示すフローチャートである。

まず、位置検出部１２は、サーボモータ２の回転位置、すなわち被駆動体３の位置ＦＢを検出する（Ｓ１１）。また、力検出部２２は、被駆動体３によって対象物５に作用する力ＦＢを検出する（Ｓ１１）。

次に、位置制御部１４は、位置指令作成部１０で作成された位置指令と位置ＦＢから得られる位置偏差に基づいて、位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）を作成する（Ｓ１２）。また、力制御部２４は、力指令作成部２０で作成された力指令と力ＦＢから得られる力偏差に基づいて、力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）を作成する（Ｓ１３）。

次に、選択部４０は、力ＦＢが力閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
力ＦＢが力閾値以上であるとき（Ｓ１４においてＹＥＳ）、選択部４０は、力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）が位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）以下であるか否かを判定する（Ｓ１５）。
速度指令Ｖｃｍｄ（力）が速度指令Ｖｃｍｄ（位置）以下であるとき（Ｓ１５においてＹＥＳ）、選択部４０は、力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）を選択する（Ｓ１６）。

一方、ステップＳ１４において、力ＦＢが力閾値よりも小さいとき（Ｓ１４においてＮＯ）、又は、ステップＳ１５において、速度指令Ｖｃｍｄ（力）が速度指令Ｖｃｍｄ（位置）よりも大きいとき（Ｓ１５においてＮＯ）、選択部４０は、位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）を選択する（Ｓ１７）。

これにより、選択部４０は、位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）と力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）とを比較して、いずれか小さい方を選択することとなる（Ｓ１５においてＹＥＳ→Ｓ１６、又はＳ１５においてＮＯ→Ｓ１７）。
また、選択部４０は、力ＦＢが力閾値よりも小さいときには、上記比較結果によらず位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）を選択することとなる（Ｓ１４においてＮＯ→Ｓ１７）。

次に、速度制御部５０は、選択された速度指令と速度検出部（位置検出部）１２で検出された速度ＦＢから得られる速度偏差に基づいてトルク指令を作成し、サーボモータ２に供給する。

次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、第１実施形態のサーボモータ制御装置１による制御方式選択動作をより詳細に説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、第１実施形態のサーボモータ制御装置１の各部波形を示す図である。
図５Ａにおいて、破線が力指令を示し、実線が力ＦＢを示す。図５Ｂ及び図５Ｃにおいて、破線が位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）、及び力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）を示し、実線が選択された速度指令Ｖｃｍｄ（選択）を示す。
図５Ｂは、力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）が位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）よりも小さいときの各部波形を示し、図５Ｃは、力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）が位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）よりも大きいときの各部波形を示す。

時刻ｔ０〜ｔ１において、力ＦＢ＝０であるので、選択部４０は、ステップＳ１５における比較結果によらず位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）を選択する（Ｓ１４においてＮＯ→Ｓ１７）。これにより、位置制御にて被駆動体３が対象物５に近づく。

ここで、Ｖｃｍｄ（位置）及びＶｃｍｄ（力）は、以下のように表される。
Ｖｃｍｄ（位置）＝（位置指令−位置ＦＢ）×ポジションゲイン＋位置ＦＦ
Ｖｃｍｄ（力）＝（力指令−力ＦＢ）×フォースゲイン
位置ＦＦ＝微分器１７によるフィードフォワード
ここで、機器の剛性や対象物５の剛性により、フォースゲインを高く設定できない場合があり、図５Ｂに示すように、Ｖｃｍｄ（力）がＶｃｍｄ（位置）よりも小さくなってしまうことがある。この場合、選択部４０が、位置制御のための速度指令よりも小さい力制御のための速度指令を選択すると、被駆動体３が対象物５に接触するまでに時間を要する。
この点に関し、本実施形態では、選択部４０は、速度指令の比較結果によらず、力ＦＢが力閾値よりも小さいうちは、位置制御のための速度指令を選択するので、被駆動体３が対象物５に接触するまでの時間の増加を抑制することができる。
本実施形態では、力指令と力閾値とを切り離して力指令を本来の値のままとし、力ＦＢが力閾値に達するまでは速度指令Ｖｃｍｄ（位置）を強制的に選択する点で、図１Ａ及び図１Ｂに示す形態と相違する。

時刻ｔ１において、被駆動体３が対象物５に接触すると、時刻ｔ１〜ｔ２において、力ＦＢが大きくなり、速度指令Ｖｃｍｄ（力）（力指令と力ＦＢとの偏差）が小さくなる。

時刻ｔ２において、力ＦＢが力閾値に達すると（Ｓ１４においてＹＥＳ）、選択部４０は、位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）と力制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（力）とのいずれか小さい方を選択する。
図５Ｂに示すように、速度指令Ｖｃｍｄ（力）が速度指令Ｖｃｍｄ（位置）以下であるとき（Ｓ１５においてＹＥＳ）、選択部４０は、速度指令Ｖｃｍｄ（位置）に代えて速度指令Ｖｃｍｄ（力）を選択する。これにより、位置制御から力制御に切り換わる。
このとき、速度指令Ｖｃｍｄ（位置）と速度指令Ｖｃｍｄ（力）との差が小さいため、選択された速度指令Ｖｃｍｄ（選択）の変化は小さい。そのため、制御方式切換時の機械的なショックを抑制することができる。
例えば、リベット圧着機のようにリベット（対象物）を変形させる場合、リベットに一定な力を加え、リベットを均一に潰すことが重要であるが、切替時のショックが発生すると、リベットを均一に潰すことができない可能性がある。しかし、本実施形態によれば、制御方式切換時の機械的なショックを抑制することができるので、リベットを均一に潰すことができる。
その後、力ＦＢが大きくなるにつれて、速度指令Ｖｃｍｄ（力）（力指令と力ＦＢとの偏差）が小さくなり、時刻ｔ３において、力ＦＢが力指令に達し、力ＦＢが一定となるように速度指令Ｖｃｍｄ（力）が一定に制御される。

一方、図５Ｃに示すように、速度指令Ｖｃｍｄ（力）が速度指令Ｖｃｍｄ（位置）よりも大きいとき（Ｓ１５においてＮＯ）、選択部４０は、位置制御のための速度指令Ｖｃｍｄ（位置）を選択し続ける（Ｓ１７）。そして、速度指令Ｖｃｍｄ（力）が速度指令Ｖｃｍｄ（位置）以下になるときに（Ｓ１５においてＹＥＳ）、選択部４０は、速度指令Ｖｃｍｄ（位置）に代えて速度指令Ｖｃｍｄ（力）を選択する。この場合、位置制御から力制御に連続的に切り換わる。

なお、被駆動体３が元の位置に戻る場合、図５Ａ〜図５Ｃの逆の動作となる。

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１では、選択部４０は、位置制御のための速度指令と力制御のための速度指令とを比較して、いずれか小さい方を選択し、かつ、力ＦＢが力閾値よりも小さいときには、速度指令の比較結果によらず位置制御のための速度指令を選択する。
これにより、被駆動体３が対象物に接触する前に、位置制御のための速度指令よりも小さい力指令のための速度指令が選択されることがなく、被駆動体３が対象物５に接触するまでの時間の増加を抑制することができる。
また、力制御のための速度指令が位置制御のための速度指令以下である場合、力ＦＢが力閾値以上になったときに、すなわち力制御のための速度指令と位置制御のための速度指令との差が小さいうちに、位置制御のための速度指令から力指令のための速度指令に切り換わるので、制御方式切換時の機械的なショックを抑制することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、位置制御から力制御への切換時の機械的なショックを更に低減する。

図６は、第２実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。図６に示すサーボモータ制御装置１Ａは、図１に示すサーボモータ制御装置１においてフィルタ４５を更に備える構成で、第１実施形態と異なる。

フィルタ４５は、速度制御部５０の前段、すなわち選択部４０と速度制御部５０との間に設けられる。フィルタ４５は、１次のローパスフィルタを含み、選択部４０によって位置制御から力制御に切り換えられる際に、入力信号がローパスフィルタを通過し、それ以外では入力信号がローパスフィルタをバイパスするように構成される。
これにより、フィルタ４５は、選択部４０によって位置制御から力制御に切り換えられる際に、位置制御のための速度指令から力制御のための速度指令への変化を平滑化する（図５Ｂにおける時刻ｔ２）。

なお、図７に示すように、フィルタ４５は、速度制御部５０の後段に設けられてもよい。この場合、フィルタ４５は、選択部４０によって位置制御から力制御に切り換えられる際に、位置制御のための速度指令から力制御のための速度指令への変化に対応したトルク指令の変化を平滑化する（図５Ｂにおける時刻ｔ２）。

この第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ａでも、第１実施形態のサーボモータ制御装置１と同様の利点を有する。

更に、第２実施形態のサーボモータ制御装置１Ａによれば、位置制御のための速度指令から力制御のための速度指令への変化をより低減することができ、制御方式切換時の機械的なショックをより低減することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、位置制御から力制御への切換時の機械的なショックを更に低減する別の形態を示す。

図８は、第３実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す図である。図８に示すサーボモータ制御装置１Ｂは、図１に示すサーボモータ制御装置１において速度制御部５０に代えて速度制御部５０Ｂを備える構成で、第１実施形態と異なる。

速度制御部５０Ｂは、速度制御部５０において積分器５４に代えて積分器５４Ｂを更に備える。

積分器５４Ｂは、関数を変更可能な積分器である。積分器５４Ｂにおける関数は、選択部４０によって位置制御から力制御に切り換えられる際に、トルク指令が連続になるように変更される。
例えば、位置制御時の速度指令と速度ＦＢとの偏差を（Ｖ１−Ｖ１ｆｂ）、積分器５４Ｂの出力をΣ１とし、力制御時の速度指令と速度ＦＢとの偏差を（Ｖ２−Ｖ２ｆｂ）、積分器５４Ｂの出力をΣ２とすると、位置制御時のトルク指令Ｔｃｍｄ１及び力制御時のトルク指令Ｔｃｍｄ２は、次式のように表される。
Ｔｃｍｄ１＝（Ｖ１−Ｖ１ｆｂ）×比例ゲイン＋Σ１
Ｔｃｍｄ２＝（Ｖ２−Ｖ２ｆｂ）×比例ゲイン＋Σ２
積分器５４Ｂの出力Σ２は、位置制御から力制御に切り換えられる際に、トルク指令が連続になるように、すなわちＴｃｍｄ２＝Ｔｃｍｄ１となるように、次式のように変更されればよい。
Σ２＝｛Ｔｃｍｄ１−（Ｖ２−Ｖ２ｆｂ）×比例ゲイン}
換言すれば、積分器５４Ｂにおける関数は、上式による出力Σ２を満たすように変更されればよい。
なお、速度制御部５０Ｂで生成されたトルク指令は記憶部３０等の記憶装置に記憶され、積分器５４Ｂは、位置制御から力制御への切り換え時、前回における位置制御時のトルク指令Ｔｃｍｄ１を記憶装置から取得すればよい。

この第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂでも、第１実施形態のサーボモータ制御装置１と同様の利点を有する。

更に、第３実施形態のサーボモータ制御装置１Ｂによれば、位置制御のための速度指令から力制御のための速度指令への変化に対応するトルク指令の変化をより低減することができ、制御方式切換時の機械的なショックをより低減することができる。

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、リベット圧着機におけるスライド（可動部）（被駆動体）を駆動するサーボモータの制御装置を例示したが、本発明の特徴は、プレス、鍛造、屈曲、圧延、切断、圧着（リベット）等を行う鍛圧機械におけるスライドを駆動するサーボモータの制御装置にも適用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ サーボモータ制御装置
２ サーボモータ
３ スライド（被駆動体）
４ ボルスタ
５ リベット（対象物）
１０ 位置指令作成部
１２ 位置検出部（速度検出部）
１４ 位置制御部
１５ 減算器
１６ 増幅器
１７ 微分器
１８ 加算器
２０ 力指令作成部
２２ 力検出部
２４ 力制御部
２５ 減算器
２６ 増幅器
３０ 記憶部
４０ 選択部
４５ フィルタ
５０，５０Ｂ 速度制御部
５１ 減算器
５２，５３ 増幅器
５４，５４Ｂ 積分器
５５ 加算器

Claims (4)

1. 被駆動体を駆動するサーボモータを制御するサーボモータ制御装置であって、前記被駆動体の位置制御と、前記被駆動体によって対象物に作用する力制御とを行うサーボモータ制御装置において、
   前記被駆動体の位置を指令する位置指令を作成する位置指令作成部と、
   前記被駆動体の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置指令作成部で作成された位置指令と前記位置検出部で検出された位置とに基づいて、前記位置制御のための前記サーボモータの速度指令を作成する位置制御部と、
   前記被駆動体によって前記対象物に作用する力を指令する力指令を作成する力指令作成部と、
   前記被駆動体によって前記対象物に作用する力を検出する力検出部と、
   前記力指令作成部で作成された力指令と前記力検出部で検出された力とに基づいて、前記力制御のための前記サーボモータの速度指令を作成する力制御部と、
   前記位置制御と前記力制御とのいずれかを選択する選択部と、
   前記選択部の選択のための力閾値を記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記選択部は、
   前記位置制御部で作成された前記位置制御のための速度指令と前記力制御部で作成された前記力制御のための速度指令とを比較して、いずれか小さい方を選択し、かつ、
   前記力検出部で検出された力が前記力閾値よりも小さいときには、前記比較の結果によらず前記位置制御のための速度指令を選択する、
   サーボモータ制御装置。
2. 前記選択部で選択された速度指令に基づいて、前記サーボモータのトルク指令を作成する速度制御部と、
   前記速度制御部の前段及び／又は後段に設けられたフィルタと、
   を更に備え、
   前記フィルタは、前記選択部によって前記位置制御から前記力制御に切り換えられる際に、前記位置制御のための速度指令から前記力制御のための速度指令への変化、及び／又は、当該速度指令への変化に対応するトルク指令の変化を平滑化する、
   請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
3. 前記フィルタは、１次のローパスフィルタを含む、請求項２に記載のサーボモータ制御装置。
4. 前記選択部で選択された速度指令に基づいて、前記サーボモータのトルク指令を作成する速度制御部を更に備え、
   前記速度制御部は、積分器を有し、
   前記積分器における関数は、前記選択部によって前記位置制御から前記力制御に切り換えられる際に、前記トルク指令が連続になるように変更される、
   請求項１に記載のサーボモータ制御装置。

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