WO2025041260A1 - サーボモータ制御装置 - Google Patents

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WO2025041260A1
WO2025041260A1 PCT/JP2023/030135 JP2023030135W WO2025041260A1 WO 2025041260 A1 WO2025041260 A1 WO 2025041260A1 JP 2023030135 W JP2023030135 W JP 2023030135W WO 2025041260 A1 WO2025041260 A1 WO 2025041260A1
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WO
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servo motor
operation pattern
cutoff frequency
learning
control unit
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PCT/JP2023/030135
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English (en)
French (fr)
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瑞生 杉本
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Fanuc Corp
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Fanuc Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/20—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors for controlling one motor used for different sequential operations

Definitions

  • This disclosure relates to a servo motor control device that drives a servo motor with multiple periodic operation patterns for the feed axis.
  • a servo motor control device used in a machine tool or industrial machine, when machining or the like is performed by commands of a periodic operating pattern, a servo motor control device that uses learning control to converge position deviation to near zero, thereby improving machining accuracy, is described in, for example, Patent Document 1.
  • learning control may become unstable when multiple operations with different operation pattern bands are performed.
  • a first representative aspect of the present disclosure is a servo motor control device including a servo motor control unit that drives a servo motor with a plurality of periodic operation patterns of a feed axis, and a learning control unit that corrects a position deviation of the servo motor control unit,
  • the learning control unit is a learning controller which stores correction data generated by attenuating high frequency components of a position deviation in an operation pattern using a band limiting filter in a learning memory and corrects the position deviation; a cutoff frequency storage unit that stores a plurality of cutoff frequencies of the band limiting filter; an operation pattern switching detection unit that determines which of a plurality of operation patterns is being executed and detects switching of the operation pattern; a cutoff frequency switching unit that, when the operation pattern switching detection unit detects a switching of the operation pattern, acquires a cutoff frequency corresponding to the switched operation pattern from the cutoff frequency storage unit and switches the cutoff frequency of the band-limiting filter to the acquired cutoff frequency;
  • the servo motor control device
  • a second representative aspect of the present disclosure is a servo motor control device including a servo motor control unit that drives a servo motor with a plurality of periodic operation patterns of a feed axis, and a learning control unit that corrects a position deviation of the servo motor control unit,
  • the learning control unit is a learning controller that converts a position deviation for each sampling period in the operation pattern into a position deviation at a divided position obtained by dividing a position range in the sampling period into a plurality of regions, stores compensation data created based on the converted position deviation in a learning memory, converts the compensation data corresponding to the divided positions into compensation data for each sampling period, and compensates for the position deviation; a division number storage unit configured to store a plurality of division numbers for dividing a position range in the sampling period into the plurality of regions; an operation pattern switching detection unit that determines which of a plurality of operation patterns is being executed and detects switching of the operation pattern; a division number switching unit that, when the operation pattern switching detection unit detects
  • a third representative aspect of the present disclosure is a servo motor control device including a servo motor control unit that drives a servo motor with a plurality of periodic operation patterns of a feed axis, and a learning control unit that corrects a position deviation of the servo motor control unit,
  • the learning control unit is a learning controller which stores correction data generated by attenuating high frequency components of a position deviation in an operation pattern using a band limiting filter in a learning memory and corrects the position deviation; an operating frequency acquisition unit for acquiring an operating frequency of the operating pattern; a magnification setting unit that sets a magnification of the operating frequency; a cutoff frequency setting unit that sets a cutoff frequency of the band-limiting filter to a cutoff frequency obtained by multiplying the operating frequency by the magnification;
  • the servo motor control device includes:
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a servo motor control device according to a first embodiment of the present disclosure
  • 3 is a block diagram showing a configuration example of a learning control unit in the first embodiment.
  • FIG. 4A to 4C are diagrams showing waveforms of a position command and a position feedback, and a waveform diagram of a position deviation, when the position command is a repetitive command, in the first embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating how disturbances are removed by a band-limiting filter in a case where a position deviation includes high-frequency disturbances that are not synchronized with a position command in the first embodiment.
  • FIGS. 4A to 4C are waveform diagrams showing a position deviation under normal control and a position deviation under learning control in the first embodiment, when a position command is a repetitive command.
  • 4 is a diagram showing first and second operation patterns, bands required for the first and second operation patterns, and a cutoff frequency of a band-limiting filter in the first embodiment.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining eccentric turning.
  • FIG. 1 illustrates a workpiece produced by eccentric turning.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing X-axis and Y-axis movements of a tool in eccentric turning.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining normal turning and servo learning oscillation turning.
  • 4 is a flowchart showing the operation of a learning control unit of the servo motor control device of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of a process of converting a position deviation ⁇ obtained during sampling by a time-position converter into a position deviation at a predetermined reference position ⁇ (n) of a reference position ⁇ in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a waveform diagram showing how a time-position converter converts a position deviation that is a function of time into a position deviation that is a function of a reference axis position in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the sampling period of the position deviation, which is a function of time, and the division number of the position deviation, which is a function of the reference axis position, in the time-position converter in the second embodiment.
  • 11 is a waveform diagram of a position deviation showing the relationship between the conversion process of a time-position converter and a position-time converter, and the filtering process of a band-limiting filter.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of a learning control unit of the servo motor control device of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a servo motor control device according to a first embodiment of the present disclosure
  • Fig. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a learning control unit.
  • the servo motor control device 10 includes a servo motor control unit 100 and a learning control unit 110.
  • the servo motor control unit 100 includes a subtractor 101, an adder 102, a position control unit 103, a subtractor 104, a speed control unit 105, a current control unit 106, a servo motor 107, and an integrator 108.
  • the servo motor 107 is a motor with a rotating shaft or a linear motor.
  • the object driven by the servo motor 107 is, for example, a mechanical part of a machine tool or industrial machine.
  • the servo motor 107 may be provided as a part of the machine tool or industrial machine. In the following explanation, the case where the servo motor 107 is a motor with a rotating shaft will be explained.
  • the learning control unit 110 includes an adder 111, a band-limiting filter 112, a learning memory 113, a dynamic characteristic compensation element 114, a cutoff frequency storage unit 115, an operation pattern switching detection unit 116, and a cutoff frequency switching unit 117.
  • the adder 111, the band-limiting filter 112, the learning memory 113, and the dynamic characteristic compensation element 114 constitute a learning controller 200.
  • FIG. 2 also shows the adder 102 and the position control unit 103 of the servo motor control unit 100.
  • the learning control unit 110 may be provided as part of a machine tool, industrial machine, or the like, together with the servo motor control unit 100.
  • the servo motor control unit 100 controls the operation of a machine tool or industrial machine by controlling the servo motor 107 based on a position command.
  • the servo motor control unit 100 calculates the difference between the detected position detected by a position detector consisting of the servo motor 107 and integrator 108 and a position command input to the servo motor control unit 100 from a numerical control device or the like, and outputs this difference as a position deviation to the learning control unit 110.
  • the servo motor control unit 100 adds the correction data output from the learning control unit 110 to the position deviation using the adder 102, and controls so that the position deviation converges to zero.
  • the learning control unit 110 adds the correction data stored in the learning memory 113 to the input position deviation using an adder 111, band-limits the output from the adder 111 using a band-limiting filter 112, and stores the result as correction data in the learning memory 113.
  • the learning control unit 110 stores correction data consisting of position deviation data in one pattern period of the same repeated command pattern in the learning memory 113, and in the next pattern period, outputs the correction data stored in the learning memory 113 to the adder 102 via the dynamic characteristic compensation element 114.
  • the learning control unit 110 changes the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 using a cutoff frequency storage unit 115, an operation pattern switch detection unit 116, and a cutoff frequency switch unit 117.
  • the configurations and operations of the servo motor control unit 100 and the learning control unit 110 will be described in detail below.
  • the speed control unit 105 performs PI control (Proportional-Integral Control), adds the integrated value of the speed deviation multiplied by integral gain K1v to the value of the speed deviation multiplied by proportional gain K2v, and outputs the result as a torque command to the current control unit 106.
  • PI control Proportional-Integral Control
  • PID control Proportional-Integral-Differential Control
  • the current control unit 106 calculates the value of the current (current value) to be passed through the servo motor 107 based on the torque command, and controls the servo motor 107 based on this current value.
  • the rotational speed of servo motor 107 is detected by a rotary encoder (not shown) provided on servo motor 107, and the detected speed is input to subtractor 104 as speed feedback.
  • the detected position obtained by integrating the detected position in integrator 108 is input to subtractor 101 as position feedback (hereinafter referred to as position FB).
  • position FB position feedback
  • the rotary encoder serves as a speed detector, and the rotary encoder and integrator 108 serve as a position detector.
  • the adder 111 shown in FIG. 2 adds the position deviation output from the servo motor control unit 100 and the correction data stored in the learning memory 113 , and outputs the sum to the band limiting filter 112 .
  • the band-limiting filter 112 is a filter for stabilizing the learning control system, for example, a low-pass filter for cutting signals in the high-frequency range in a certain frequency domain, and stores the added value output from the adder 111 in the learning memory 113 as correction data.
  • the position FB when the position command is a repetitive command, the position FB also has a repetitive waveform, and the position deviation, which is the difference between the position command and the position FB, also has a repetitive waveform synchronized with the position command.
  • the band-limiting filter 112 when the position deviation includes a high-frequency disturbance that is not synchronized with the position command, the band-limiting filter 112 removes this disturbance and extracts the component synchronized with the position command, thereby stabilizing the learning control.
  • the learning memory 113 stores the correction data from one previous period that has been subjected to band limiting processing by the band limiting filter 112.
  • the correction data stored in the learning memory 113 is output to the adder 111 and also to the dynamic characteristic compensation element 114.
  • the dynamic characteristic compensation element 114 compensates for the phase delay and gain reduction of the controlled object using the correction data, and outputs the result to the adder 102.
  • the adder 102 adds the position deviation and the correction data output from the dynamic characteristic compensation element 114 to the position deviation, and outputs the result to the position control unit 103.
  • a cutoff frequency corresponding to a plurality of different operation patterns is stored in the cutoff frequency storage unit 115.
  • the cutoff frequency is a frequency at which the gain characteristic of the Bode diagram is ⁇ 3 dB, or a frequency at which the phase characteristic is ⁇ 180 degrees.
  • 2 shows an example in which the cutoff frequency storage unit 115 stores two cutoff frequencies as a plurality of cutoff frequencies. As shown in FIG. 2, the cutoff frequency storage unit 115 includes a cutoff frequency storage unit 114A (shown as a first cutoff frequency 114A in FIG.
  • the motion pattern switching detection unit 116 detects switching of the motion pattern between the first motion pattern P1 and the second motion pattern P2, and outputs a signal indicating that the switched motion pattern is either the first motion pattern P1 or the second motion pattern P2 to the cutoff frequency switching unit 117.
  • the motion pattern switching detection unit 116 detects the motion pattern based on, for example, the G code of the machining program or a signal output from a numerical control device. Note that when the two different motion patterns are eccentric turning and servo learning oscillation, as described below, eccentric turning and servo learning oscillation each have their own dedicated G code in the machining program.
  • the motion pattern switching detection unit 116 can detect the motion pattern by the dedicated G code of the machining program.
  • the cutoff frequency switching unit 117 acquires the cutoff frequency corresponding to the post-switching operation pattern from the cutoff frequency storage unit 115 based on the input signal, and switches the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 to the acquired cutoff frequency. For example, when the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 is set to the second cutoff frequency F2, the operation pattern switching detection unit 116 detects that the operation pattern has changed from the second operation pattern P2 to the first operation pattern P1. In this case, the operation pattern switching detection unit 116 outputs a signal indicating the first operation pattern P1 to the cutoff frequency switching unit 117.
  • the cutoff frequency switching unit 117 acquires the first cutoff frequency F1 corresponding to the first operation pattern P1 from the cutoff frequency storage unit 115, and switches the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 from the second cutoff frequency F2 to the first cutoff frequency F1.
  • the cutoff frequency of the band-limiting filter is automatically switched depending on the operation pattern by the cutoff frequency memory unit 115, operation pattern switching detection unit 116, and cutoff frequency switching unit 117 described above.
  • FIG. 6 is a diagram showing the first and second operation patterns, the bands required for the first and second operation patterns, and the cutoff frequency of the band limiting filter 112.
  • FIG. 6 is a diagram showing the first and second operation patterns, the bands required for the first and second operation patterns, and the cutoff frequency of the band limiting filter 112.
  • the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 is set to cutoff frequency F2.
  • the servo motor control unit 100 operates in the band B2 required for the second operating pattern P2, as shown in FIG. 6, even if a disturbance of a frequency higher than the cutoff frequency F2 occurs, the disturbance is removed by the band-limiting filter 112.
  • the servo motor control unit 100 operates in the band B1 required for the first operating pattern P1 if an asynchronous disturbance of a frequency higher than band B1 and lower than the cutoff frequency F2 occurs, the disturbance cannot be removed by the band-limiting filter 112 set to cutoff frequency F2. Therefore, the asynchronous disturbance causes the learning control of the learning controller 200 to become unstable.
  • the servo motor control device 10 of the present embodiment aims to stabilize the learning control by switching the cutoff frequency in response to switching of the operation pattern.
  • Two motion patterns requiring different bands include, for example, eccentric turning and servo learning oscillation in the case of machining motion patterns of a machine tool.
  • Eccentric turning is a machining method in which one rotation of the workpiece (direction C in the figure) is synchronized with one circumference of the tool as shown in Fig. 7 to create a workpiece W shown in Fig. 8, which is offset from the center of the workpiece.
  • the X-axis and Y-axis movements of the tool relative to the workpiece produce a repeating waveform as shown in the waveform diagram in Fig. 9, with the horizontal axis representing time.
  • Servo learning oscillation is a machining method in which the tool is oscillated in the feed direction during turning or drilling to shred the chips. For example, as shown in Figure 10, in normal turning, the tool advances at a constant speed in the Z direction, but in turning with servo learning oscillation, the tool advances by oscillating in the Z direction.
  • the oscillation command is a command with a repeating pattern.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the learning control unit 110.
  • the operation pattern switching detection unit 116 detects switching of the operation pattern and outputs a signal indicating that the switched operation pattern is the first operation pattern P1 or the second operation pattern P2 to the cutoff frequency switching unit 117.
  • step S12 the cutoff frequency switching unit 117 acquires the first cutoff frequency F1 or the second cutoff frequency F2 corresponding to the first operation pattern P1 or the second operation pattern P2 after switching from the cutoff frequency memory unit 115 based on the input signal.
  • the cutoff frequency memory unit 115 stores the first cutoff frequency F1 corresponding to the first operation pattern P1 in association with the first operation pattern P1, and stores the second cutoff frequency F2 corresponding to the second operation pattern P2 in association with the second operation pattern P2.
  • the cutoff frequency switching unit 117 switches the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 to the acquired cutoff frequency. For example, if the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 is set to the second cutoff frequency F2 and the acquired cutoff frequency is the first cutoff frequency F1, the cutoff frequency switching unit 117 switches the cutoff frequency F2 of the band-limiting filter 112 to the first cutoff frequency F1.
  • step S14 the adder 111, the band-limiting filter 112 switched to the acquired cutoff frequency, the learning memory 113, and the dynamic characteristic compensation element 114 perform learning control and output correction data to the adder 102.
  • step S15 the learning control unit 110 determines whether to execute the process again, and if so, returns to step S11, and if not, ends the process.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of the process of converting the position deviation ⁇ obtained during sampling by the time-position converter 118 into a position deviation at a predetermined reference position ⁇ (n) of the reference position ⁇ .
  • the horizontal axis represents time (sampling time), and the upward direction of the vertical axis represents the reference position ⁇ . Also, the downward direction of the vertical axis represents the position deviation ⁇ .
  • the position deviation obtained in the previous sampling period t(n-1) is ⁇ (n-1) and the reference position is ⁇ (n-1)
  • the position deviation obtained in the current sampling period t(n) is ⁇ (n) and the reference position is ⁇ (n).
  • the time-position converter 118 divides between the reference position ⁇ (n-1) and the reference position ⁇ (n) to obtain the reference position ⁇ (c), and interpolates the position deviation.
  • FIG. 15 is a waveform diagram for explaining the sampling period of the position deviation, which is a function of time, and the division number of the position deviation, which is a function of the reference axis position, obtained by the time-position converter 118.
  • the position error is sampled for each command generation period of the position command, that is, the sampling period of the position error is the same as the command generation period of the position command.
  • the repetition period ⁇ of the position error after time-position conversion is 360°, as shown in FIG. 15, to match the sampling period of the position error to the scale of the division number, it is set to the division number calculated by Equation 2.
  • the position-time converter 119 performs the reverse operation of the time-position converter 118. That is, the position-time converter 119 converts the position deviation (which becomes correction data) at a predetermined position ⁇ (n) in the reference position ⁇ into a position deviation ⁇ determined at a sampling period based on the input reference position ⁇ .
  • the division numbers used in the conversion by the time-position converter 118 and the position-time converter 119 are set by the motion pattern switch detector 116 , the division number storage unit 120 and the division number switch unit 121 .
  • the dynamic characteristic compensation element 114 compensates for the phase delay and gain reduction of the controlled object for the position deviation (correction data) that has been subjected to position-time conversion, and outputs the result to the adder 102.
  • the adder 102 adds the position deviation and the correction data output from the dynamic characteristic compensation element 114 to the position deviation, and outputs the result to the position control unit 103.
  • the division number storage unit 120 stores a number of division numbers corresponding to a number of different movement patterns.
  • FIG. 12 shows an example in which the division number storage unit 120 includes a first division number storage unit 120A (shown as a first division number 1204A in FIG. 12) that stores a first division number D1 corresponding to a first movement pattern P1 in association with the first movement pattern P1, and a second division number storage unit 120B (shown as a second division number 1204B in FIG. 12) that stores a second division number D2 corresponding to a second movement pattern P2 in association with the second movement pattern P2, for two different movement patterns.
  • a first division number storage unit 120A shown as a first division number 1204A in FIG. 12
  • a second division number storage unit 120B shown as a second division number 1204B in FIG. 12
  • the division number switching unit 121 obtains from the division number memory unit 120 the division number corresponding to the movement pattern output from the movement pattern switching detection unit 116, and switches the division numbers of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 to the obtained division number. For example, when the division number of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 is set to the second division number D2, the movement pattern switching detection unit 116 detects that the movement pattern has changed from the second movement pattern P2 to the first movement pattern P1. In this case, the movement pattern switching detection unit 116 outputs a signal indicating the first movement pattern P1 to the division number switching unit 121.
  • the division number switching unit 121 acquires the first division number D1 corresponding to the first operation pattern P1 from the division number storage unit 120 based on a signal indicating the first operation pattern P1, and switches the division number of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 from the second division number D2 to the first division number D1.
  • the number of divisions of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 are automatically switched depending on the operation pattern by the operation pattern switching detection unit 116, the division number storage unit 120, and the division number switching unit 121.
  • FIG. 16 is a waveform diagram of the position deviation showing the relationship between the conversion process of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 and the filtering process of the band-limiting filter 112.
  • the position deviation before being band-limited by the band-limiting filter contains components with frequencies higher than the sampling period, and the position deviation after being band-limited by the band-limiting filter has had the high-frequency components removed.
  • the black arrows indicate the actual processing paths in learning control
  • the white arrows indicate the apparent processing paths converted into the time domain.
  • the time-position converter 118 performs time-position conversion (conversion from the time domain to the position domain) of the position deviation using the division number set by the division number switching unit 121
  • the band limiting filter 112 performs band limitation at the cutoff frequency F A
  • the position-time converter 119 performs position-time conversion (conversion from the position domain to the time domain) of the band-limited position deviation using the division number set by the division number switching unit 121.
  • the position-time converted position deviation is band-limited by the band limiting filter at the cutoff frequency F T shown in Equation 3 (Equation 3 below).
  • the cutoff frequency F T becomes the actual response band.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the learning control unit 110A.
  • step S21 the operation pattern switching detection unit 116 detects a switch in the operation pattern. Then, the operation pattern switching detection unit 116 outputs a signal indicating that the switched operation pattern is the first operation pattern P1 or the second operation pattern P2 to the division number switching unit 121.
  • step S22 the division number switching unit 121 acquires the first division number D1 or the second division number D2 corresponding to the first operation pattern P1 or the second operation pattern P2 after switching from the division number storage unit 120 based on the input signal.
  • the division number storage unit 120 stores the first division number D1 corresponding to the first operation pattern P1 in association with the first operation pattern P1, and stores the second division number D2 corresponding to the second operation pattern P2 in association with the second operation pattern P2.
  • step S23 the division number switching unit 121 switches the division numbers of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 to the acquired first division number D1 or second division number D2. For example, if the division numbers of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 are set to the second division number D2 and the acquired division number is the first division number D1, the division number switching unit 121 switches the division number D2 of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 to the first division number D1.
  • step S24 the adder 111, the band-limiting filter 112, the learning memory 113, the position-time converter 119, and the dynamic characteristic compensation element 114 perform learning control and output correction data to the adder 102.
  • step S25 the learning control unit 110A determines whether or not to execute the process again, and if the process is to be executed again, the process returns to step S21, and if the process is not to be executed again, the process ends.
  • the learning control of the operation described above is called position synchronous learning control.
  • the servo motor device of the second embodiment described above has the effect of stabilizing learning control for controls with different operating patterns. Furthermore, the servo motor device of the second embodiment has the effect of automatically switching the division numbers of the time-position converter and the position-time converter depending on the operating pattern, eliminating the need to manually switch the settings of the division numbers of the time-position converter and the position-time converter, thereby reducing the burden on the site.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a third embodiment of the present disclosure.
  • the learning control unit 110 shown in Fig. 2 is replaced with a learning control unit 110B shown in Fig. 18.
  • the configuration of the servo motor control unit of the servo motor control device according to this embodiment is the same as that of the servo motor control unit 100 according to the first embodiment.
  • the learning control unit 110B has a configuration in which the time-position converter 118 and the position-time converter 119 of the learning controller 200 of the learning control unit 110A of the second embodiment are added to the learning control unit 110 of the first embodiment.
  • the adder 111, the band-limiting filter 112, the learning memory 113, the dynamic characteristic compensation element 114, the time-position converter 118, and the position-time converter 119 constitute the learning controller 200A (not shown in FIG. 18).
  • the number of divisions of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 is configured to be switched in response to switching of the movement pattern by the movement pattern switching detection unit 116, the number of divisions storage unit 120, and the number of divisions switching unit 121.
  • the number of divisions is set to one in the time-position converter 118 and the position-time converter 119.
  • the operations of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 have been described in the second embodiment, and therefore will not be described in this embodiment.
  • the servo motor device of the third embodiment has the effect of stabilizing learning control for control with different operating patterns. And, in addition to the effect of the servo motor device of the first embodiment, the servo motor device of the third embodiment has the effect of making it possible to apply the learning control of the position synchronization method of the servo motor device of the second embodiment when the division number is one.
  • FIG. 19 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • the learning control unit 110 shown in Fig. 2 is replaced with a learning control unit 110C shown in Fig. 19.
  • the configuration of the servo motor control unit of the servo motor control device according to this embodiment is the same as that of the servo motor control unit 100 according to the first embodiment.
  • the learning control unit 110C is configured by adding to the learning control unit 110 the time-position converter 118, position-time converter 119, division number storage unit 120, and division number switching unit 121 of the learning controller 200 of the learning control unit 110A shown in FIG. 12.
  • the adder 111, band-limiting filter 112, learning memory 113, dynamic characteristic compensation element 114, time-position converter 118, and position-time converter 119 constitute the learning controller 200A (not shown in FIG. 19).
  • the operation pattern switching detection unit 116 is connected to the cutoff frequency switching unit 117 and the division number switching unit 121, detects switching of the operation pattern, and outputs a signal indicating the switched operation pattern to the cutoff frequency switching unit 117 and the division number switching unit 121.
  • the cutoff frequency switching unit 117 acquires the cutoff frequency corresponding to the operation pattern indicated by the signal output from the operation pattern switching detection unit 116 from the cutoff frequency memory unit 115, and switches the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 to the acquired cutoff frequency.
  • the division number switching unit 121 obtains the division number corresponding to the movement pattern indicated by the signal output from the movement pattern switching detection unit 116 from the division number storage unit 120, and switches the division numbers of the time-position converter 118 and the position-time converter 119 to the obtained division number.
  • the learning band shown in formula 1 is the cutoff frequency set by the cutoff frequency switching unit 117
  • the division number shown in formula 1 is the division number set by the division number switching unit 121.
  • the servo motor device of the fourth embodiment has the effect of stabilizing learning control for control with different operating patterns. And, in addition to the effect of the servo motor device of the first embodiment, the servo motor device of the fourth embodiment has the effect of automatically switching the division numbers of the time-position converter and the position-time converter depending on the operating pattern, eliminating the need to manually switch the settings of the division numbers of the time-position converter and the position-time converter, thereby reducing the burden on the site.
  • FIG. 20 is a block diagram showing an example configuration of a learning control unit of a servo motor control device according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • the learning control unit 110B shown in FIG. 18 is replaced with a learning control unit 110D shown in FIG. 20.
  • the configuration of the servo motor control unit of the servo motor control device according to this embodiment is the same as the servo motor control unit 100 according to the first embodiment.
  • the learning control unit 110D has a configuration in which the cutoff frequency memory unit 115, the operation pattern switching detection unit 116, and the cutoff frequency switching unit 117 of the learning control unit 110B have been deleted, and an operation frequency acquisition unit 122, a magnification setting unit 123, and a cutoff frequency setting unit 124 have been added to the learning control unit 110B.
  • the operating frequency acquisition unit 122 outputs the operating frequency to the cutoff frequency setting unit 124 based on the G code of the machining program or a signal output from the numerical control device.
  • the magnification setting unit 123 sets a magnification by which the operating frequency is multiplied, and outputs the set magnification to the cutoff frequency setting unit 124.
  • the magnification is set to 1 or more.
  • the cutoff frequency setting unit 124 obtains the cutoff frequency by multiplying the operating frequency by a magnification factor, and sets the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 .
  • the servo motor device of the fifth embodiment has the effect of stabilizing learning control for controls with different operating frequencies. Furthermore, the servo motor device of the fifth embodiment has the effect of eliminating the need to manually change the cutoff frequency setting of the band-limiting filter, thereby reducing the burden on the site.
  • the servo motor control device can be realized by hardware, software, or a combination of these.
  • being realized by software means being realized by a computer reading and executing a program.
  • each servo motor control device is equipped with an arithmetic processing device such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the servo motor control device also has a main storage device such as a RAM (Random Access Memory) for storing data temporarily required for the arithmetic processing device to execute a program.
  • the servo motor control device disclosed herein, including each embodiment, can stabilize learning control for control with different operating patterns or operating frequencies.
  • the scope of the present invention is not limited to only the above-described embodiments, and the present invention can be implemented in various modified forms without departing from the gist of the present invention.
  • the fifth embodiment may be applied to the second embodiment.
  • the cutoff frequency of the band-limiting filter 112 shown in FIG. 12 is set by the operating frequency acquisition unit 122, the magnification setting unit 123, and the cutoff frequency setting unit 124 shown in FIG. 20.
  • a servo motor control device including a servo motor control unit (100) that drives a servo motor (107) with a plurality of periodic operation patterns for a feed axis, and a learning control unit (110, 110B) that corrects a position deviation of the servo motor control unit,
  • the learning control unit (110, 110B) a learning controller (200, 200A) for storing correction data in a learning memory (113) by attenuating high frequency components of a position deviation in an operation pattern using a band limiting filter (112) and correcting the position deviation; a cutoff frequency storage unit (115) for storing a plurality of cutoff frequencies of the band limiting filter; an operation pattern switching detection unit (116) that determines which of a plurality of operation patterns is being executed and detects switching of the operation pattern; a cutoff frequency switching unit (117) that, when the operation pattern switching detection unit detects a switching of the operation pattern, acquires
  • (Appendix 2) The servo motor control device according to claim 1, wherein the learning controller (200A) converts the position deviation for each sampling period in the operation pattern into position deviations at divided positions obtained by dividing the position range in the sampling period into a plurality of regions, attenuates high-frequency components of the converted position deviation using the band-limiting filter to create correction data, stores the created correction data in the learning memory, converts the correction data corresponding to the divided positions into correction data for each sampling period, and corrects the position deviation.
  • the learning controller (200A) converts the position deviation for each sampling period in the operation pattern into position deviations at divided positions obtained by dividing the position range in the sampling period into a plurality of regions, attenuates high-frequency components of the converted position deviation using the band-limiting filter to create correction data, stores the created correction data in the learning memory, converts the correction data corresponding to the divided positions into correction data for each sampling period, and corrects the position deviation.
  • a servo motor control device including a servo motor control unit (100) that drives a servo motor (107) with a plurality of periodic operation patterns for a feed axis, and a learning control unit (110A, 110C) that corrects a position deviation of the servo motor control unit,
  • the learning control unit (110A, 110C) a learning controller (200A) that converts a position deviation for each sampling period in the operation pattern into a position deviation at a divided position obtained by dividing a position range in the sampling period into a plurality of regions, stores correction data created based on the converted position deviation in a learning memory (113), converts the correction data corresponding to the divided position into correction data for each sampling period, and corrects the position deviation;
  • a division number storage unit 120) for storing a plurality of division numbers for dividing a position range in a sampling period into a plurality of regions; an operation pattern switching detection unit (116) that determines which of a plurality of operation patterns is being executed
  • the learning controller (200A) includes a band-limiting filter (112) that attenuates high-frequency components of a position deviation in an operation pattern, and the correction data stored in the learning memory (113) is correction data created by attenuating high-frequency components using the band-limiting filter; a cutoff frequency storage unit (115) for storing a plurality of cutoff frequencies of the band limiting filter; a cutoff frequency switching unit (117) that, when the operation pattern switching detection unit (116) detects a switching of the operation pattern, acquires a cutoff frequency corresponding to the switched operation pattern from the cutoff frequency storage unit and switches the cutoff frequency of the band limiting filter to the acquired cutoff frequency; 4.
  • the servo motor control device comprising:
  • a servo motor control device including a servo motor control unit (100) that drives a servo motor (107) with a plurality of periodic operation patterns for a feed axis, and a learning control unit (110D) that corrects a position deviation of the servo motor control unit,
  • the learning control unit (110D) a learning controller (200, 200A) for storing correction data in a learning memory (113) by attenuating high frequency components of a position deviation in an operation pattern using a band limiting filter (112) and correcting the position deviation;
  • An operating frequency acquisition unit (122) for acquiring an operating frequency of an operating pattern;
  • a magnification setting unit (123) that sets a magnification of the operating frequency;
  • a cutoff frequency setting unit (124) that sets a cutoff frequency of the band limiting filter to a cutoff frequency obtained by multiplying the operating frequency by the magnification;
  • a servo motor control device comprising:
  • Servo motor control device 100 Servo motor control section 101 Subtractor 102 Adder 103 Position control section 104 Subtractor 105 Speed control section 106 Current control section 107 Servo motor 108 Integrator 110, 110A, 110B, 110C, 110D Learning control section 111 Adder 112 Band limiting filter 113 Learning memory 114 Dynamic characteristic compensation element 115 Cut-off frequency storage section 116 Operation pattern switching detection section 117 Cut-off frequency switching section 118 Time-position converter 119 Position-time converter 120 Division number storage section 121 Division number switching section 200, 200A Learning controller

Landscapes

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Abstract

動作パターン又は動作周波数の異なる制御に対し、学習制御を安定化させる。　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御装置において、位置偏差を補正する学習制御部の帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、動作パターンの切り替わりに対応して、動作パターンに応じたカットオフ周波数に切り換えるか又は動作パターンの動作周波数に設定された倍率を掛けたカットオフ周波数に設定する。送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御装置の、位置偏差を補正する学習制御部で、サンプリング周期毎の位置偏差と、サンプリング周期における位置での位置偏差との間で変換を行うときの分割数を、動作パターンの切り替わりに対応して、動作パターンに応じた分割数に切り換える。

Description

サーボモータ制御装置
　本開示は、送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御装置に関する。
　工作機械又は産業機械において用いられる、サーボモータ制御装置となるサーボモータ制御装置において、周期的な動作パターンの指令によって加工等を行う場合、学習制御により、位置偏差を零近くまで収束させて加工精度を向上させるサーボモータ制御装置が、例えば、特許文献１に記載されている。
　具体的には、特許文献１には、数値制御装置が、基準角度θ（＝ωｔ）を計算する基準角度計算手段と、基準角度θと加工条件に基づいて周期的な揺動指令Ｆ（ｔ）を計算する揺動指令計算手段と、を備え、サーボ制御装置が、サンプリング周期毎に前記揺動指令Ｆ（ｔ）とサーボモータの位置を検出する位置検出手段からの位置フィードバックＰｆとの偏差である位置偏差εを演算する演算器と、基準角度θと揺動指令Ｆ（ｔ）と位置偏差εに基づいて学習制御を行う学習制御手段と、を備え、周期的な高速揺動を行う被駆動体をサーボモータを用いて駆動する工作機械あるいは産業機械の該サーボモータを駆動制御するサーボモータ駆動制御システムが記載されている。
特開２０１１－１２３６１６号公報
　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御装置において、動作パターンの帯域が異なる複数の動作を行う場合に、学習制御が不安定になる場合がある。
　よって、動作パターンの帯域の異なる複数の動作を行うとする場合に、学習制御を安定して行うことができるサーボモータ制御装置が望まれる。
　本開示の代表的な第１の態様は、送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御部と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
　前記学習制御部は、
　動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を帯域制限フィルタにより減衰させて作成した補正データを、学習メモリに記憶し、位置偏差を補正する学習制御器と、
　前記帯域制限フィルタの複数のカットオフ周波数を記憶するカットオフ周波数記憶部と、
　複数の動作パターンのどれが実行中かを判別し、動作パターンの切り換わりを検出する動作パターン切換検出部と、
　前記動作パターン切換検出部で前記動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じたカットオフ周波数を前記カットオフ周波数記憶部から取得して、前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換えるカットオフ周波数切換部と、
　を備える、サーボモータ制御装置である。
　本開示の代表的な第２の態様は、送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御部と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
　前記学習制御部は、
　動作パターンにおけるサンプリング周期毎の位置偏差から、サンプリング周期における位置の範囲を複数の領域に分割した分割位置での位置偏差に変換し、変換した位置偏差に基づいて作成した補正データを、学習メモリに記憶し、分割位置に対応する補正データからサンプリング周期毎の補正データに変換し、位置偏差を補正する学習制御器と、
　前記サンプリング周期における位置の範囲を前記複数の領域に分割する分割数を複数記憶する分割数記憶部と、
　複数の動作パターンのどれが実行中かを判別し、動作パターンの切り換わりを検出する動作パターン切換検出部と、
　前記動作パターン切換検出部で前記動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じた分割数を前記分割数記憶部から取得して、前記学習制御器で分割を行う分割数を取得した分割数に切り換える分割数切換部と、
　を備える、サーボモータ制御装置である。
　本開示の代表的な第３の態様は、送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御部と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
　前記学習制御部は、
　動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を帯域制限フィルタにより減衰させて作成した補正データを、学習メモリに記憶し、位置偏差を補正する学習制御器と、
　動作パターンの動作周波数を取得する動作周波数取得部と、
　前記動作周波数の倍率を設定する倍率設定部と、
　前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、前記動作周波数に前記倍率を掛けて得られるカットオフ周波数に設定するカットオフ周波数設定部と、
　を備える、サーボモータ制御装置である。
本開示の第１の実施形態のサーボモータ制御装置の全体構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態における、学習制御部の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態において、位置指令が繰り返し指令の場合の、位置指令と位置フィードバックの波形図、及び位置偏差の波形図を示す図である。 第１の実施形態において、位置偏差が、位置指令に同期しない高周波の外乱を含む場合の、帯域制限フィルタによって外乱を除去する様子を示す図である。 第１の実施形態において、位置指令が繰り返し指令である場合の、通常制御の位置偏差を示す波形図及び学習制御の位置偏差を示す波形図である。 第１の実施形態における、第１及び第２の動作パターン、第１及び第２の動作パターンに必要な帯域、及び帯域制限フィルタのカットオフ周波数を示す図である。 偏心ターニングを説明するための図である。 偏心ターニングによって作成された加工物を示す図である。 偏心ターニングにおける、工具のＸ軸移動とＹ軸移動とを示す波形図である。 通常の旋削とサーボ学習オシレーションの旋削とを説明するための図である。 第１の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の動作を示すフローチャートである。 本開示の第２の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態において、時間－位置変換器によるサンプリング時に得られた位置偏差εを参照位置θの所定の参照位置θ（ｎ）における位置偏差に変換する処理の説明図である。 第２の実施形態において、時間－位置変換器が時間の関数である位置偏差を参照軸位置の関数である位置偏差に変換する様子を示す波形図である。 第２の実施形態において、時間－位置変換器が、時間の関数である位置偏差のサンプリング周期と、参照軸位置の関数である位置偏差の分割数を説明するための波形図である。 時間－位置変換器及び位置－時間変換器の変換処理と、帯域制限フィルタのフィルタ処理との関係を示す位置偏差の波形図である。 第２の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の動作を示すフローチャートである。 本開示の第３の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。 本開示の第４の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。 本開示の第５の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
（第１実施形態）
　図１は本開示の第１の実施形態のサーボモータ制御装置の全体構成例を示すブロック図である。図２は、学習制御部の構成例を示すブロック図である。
　サーボモータ制御装置１０は、図１に示すように、サーボモータ制御部１００及び学習制御部１１０を備えている。
　サーボモータ制御部１００は、図１に示すように、減算器１０１、加算器１０２、位置制御部１０３、減算器１０４、速度制御部１０５、電流制御部１０６、サーボモータ１０７及び積分器１０８を備えている。サーボモータ１０７は、回転軸を有するモータ又はリニアモータ等を用いる。サーボモータ１０７によって駆動される対象は、例えば、工作機械又は産業機械の機構部である。サーボモータ１０７は、工作機械又は産業機械等の一部として設けられてもよい。以下の説明では、サーボモータ１０７が回転軸を有するモータである場合について説明する。
　学習制御部１１０は、図２に示すように、加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３、動特性補償要素１１４、カットオフ周波数記憶部１１５、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７を備えている。加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３及び動特性補償要素１１４は学習制御器２００を構成する。図２では、サーボモータ制御部１００の加算器１０２及び位置制御部１０３も示されている。学習制御部１１０は、サーボモータ制御部１００とともに、工作機械又は産業機械等の一部として設けられてもよい。
　まず、サーボモータ制御部１００及び学習制御部１１０の動作の概要について説明する。
　サーボモータ制御部１００は、位置指令に基づいてサーボモータ１０７を制御することで、工作機械又は産業機械の動作を制御する。サーボモータ制御部１００は、サーボモータ１０７及び積分器１０８からなる位置検出器で検出された検出位置と、サーボモータ制御部１００に数値制御装置等から入力される位置指令との差を求め、その差を位置偏差として、学習制御部１１０に出力する。サーボモータ制御部１００は、学習制御部１１０から出力された補正データを、加算器１０２で位置偏差に加算して、位置偏差が零に収束するように制御する。
　学習制御部１１０は、加算器１１１で、入力される位置偏差に学習メモリ１１３に記憶された補正データを可算し、加算器１１１からの出力を帯域制限フィルタ１１２によって帯域制限し、補正データとして学習メモリ１１３に記憶する。学習制御部１１０は、学習メモリ１１３に、繰り返される同一指令パターンの１パターン周期における位置偏差データからなる補正データを記憶し、次のパターン周期において、学習メモリ１１３に記憶する補正データを、動特性補償要素１１４を介して、加算器１０２に出力する。学習制御部１１０は、繰り返される同一指令パターンが異なる指令パターンになり、動作パターンが変わった場合、カットオフ周波数記憶部１１５、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７を用いて、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を変更する。
　以下、サーボモータ制御部１００及び学習制御部１１０の構成及び動作の詳細について説明する。
（サーボモータ制御部１００）
　図１に示す、減算器１０１は、入力された位置指令と位置フィードバックされた検出位置との差を求め、その差を位置偏差として学習制御部１１０及び加算器１０２に出力する。
　加算器１０２は、位置偏差と、学習制御部１１０から出力された補正データを位置偏差に加算して、位置制御部１０３に出力する。
　位置制御部１０３は、位置偏差にポジションゲインＫｐを乗じた値を、速度指令値として減算器１０４に出力する。
　減算器１０４は、速度指令値と、速度フィードバックされた速度検出値との差を求め、その差を速度偏差として速度制御部１０５に出力する。
　速度制御部１０５は、ＰＩ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行い、速度偏差に積分ゲインＫ１ｖを乗じて積分した値と、速度偏差に比例ゲインＫ２ｖを乗じた値とを加算して、トルク指令として電流制御部１０６に出力する。速度制御部１０５は、特にＰＩ制御に限定されず、他の制御、例えばＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いてもよい。
　電流制御部１０６は、トルク指令に基づいてサーボモータ１０７に流す電流の値（電流値）を算出し、この電流値に基づいてサーボモータ１０７を制御する。
　サーボモータ１０７の回転速度は、サーボモータ１０７に設けられたロータリーエンコーダ（図示せず）によって検出され、検出速度は速度フィードバックとして減算器１０４に入力される。検出位置を積分器１０８で積分して得られる検出位置は、位置フィードバック（以下、位置ＦＢと記す）として減算器１０１に入力される。ロータリーエンコーダは速度検出器となり、ロータリーエンコーダと積分器１０８は位置検出器となる。
（学習制御部１１０）
　まず、加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３、及び動特性補償要素１１４を備えた学習制御器２００の構成及び動作について説明する。
　図２に示す加算器１１１は、サーボモータ制御部１００から出力された位置偏差と、学習メモリ１１３に記憶された補正データとを加算して、その加算値を帯域制限フィルタ１１２に出力する。
　帯域制限フィルタ１１２は、学習制御系の安定化を図るためのフィルタ、例えば、ある周波数領域における高周波数領域の信号をカットするためのローパスフィルタであり、加算器１１１から出力される、加算値を補正データとして学習メモリ１１３に記憶する。
　図３に示すように、位置指令が繰り返し指令の場合、位置ＦＢも繰り返し波形となり、位置指令と位置ＦＢとの差である位置偏差も、位置指令に同期した繰り返し波形になる。
　図４に示すように、位置偏差が、位置指令に同期しない高周波の外乱を含む場合に、帯域制限フィルタ１１２は、この外乱を除去し、位置指令に同期した成分を抽出することで学習制御を安定化させる。
　学習メモリ１１３は、帯域制限フィルタ１１２で帯域制限処理を行った、一周期前の補正データを記憶する。学習メモリ１１３に記憶された補正データは加算器１１１に出力されるとともに、動特性補償要素１１４に出力される。
　動特性補償要素１１４は、補正データについて、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下の補償を行い、加算器１０２に出力する。加算器１０２は、位置偏差と、動特性補償要素１１４から出力された補正データを位置偏差に加算して、位置制御部１０３に出力する。
　図５に示すように、学習制御部１１０を設けないサーボモータ制御装置１０の制御（通常制御と記す）では、位置指令として繰り返し指令が入力されると、位置偏差の収束が遅い。しかし、加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３及び動特性補償要素１１４を含む学習制御部１１０を設けたサーボモータ制御装置１０の制御（学習制御と記す）では、図５に示すように、繰り返し命令に高速、高精度で追従し、位置偏差の収束が早い。
　次に、カットオフ周波数記憶部１１５、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７の構成及び動作について説明する。
　カットオフ周波数記憶部１１５は、複数の異なる動作パターンに対応する複数のカットオフ周波数を記憶している。カットオフ周波数とは、ボーデ線図のゲイン特性が－３ｄＢとなる周波数、又は位相特性が－１８０度となる周波数である。
　図２は、カットオフ周波数記憶部１１５が、複数のカットオフ周波数として、２つのカットオフ周波数を記憶する例を示している。図２に示すように、カットオフ周波数記憶部１１５は、２つの異なる動作パターンに対して、第１の動作パターンＰ１に対応する第１のカットオフ周波数Ｆ１を、第１の動作パターンＰ１に紐づけて記憶するカットオフ周波数記憶部１１４Ａ（図２では第１カットオフ周波数１１４Ａとして示す）と、第２の動作パターンＰ２に対応する第２のカットオフ周波数Ｆ２を、第２の動作パターンＰ２に紐づけて記憶する第２のカットオフ周波数記憶部１１４Ｂ（図２では第２カットオフ周波数１１４Ｂとして示す）とを備えている。２つの異なる動作パターンの具体例については後述する。
　以下の説明では、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７が、第１のカットオフ周波数Ｆ１と第２のカットオフ周波数Ｆ２とを切り換える場合について説明する。
　動作パターン切換検出部１１６は、第１の動作パターンＰ１と第２の動作パターンＰ２の間の動作パターンの切り換えを検出して、切り換わった動作パターンが第１の動作パターンＰ１か第２の動作パターンＰ２を示す信号をカットオフ周波数切換部１１７に出力する。動作パターン切換検出部１１６は、例えば、加工プログラムのＧコード、又は数値制御装置から出力された信号に基づいて、動作パターンを検出する。なお、２つの異なる動作パターンが、後述するように、偏心ターニングとサーボ学習オシレーションである場合、偏心ターニングとサーボ学習オシレーションは、それぞれ加工プログラムに専用のＧコードを用意している。動作パターン切換検出部１１６は、加工プログラムの専用のＧコードによって動作パターンを検出できる。
　カットオフ周波数切換部１１７は、入力された信号に基づいて、切り換え後の動作パターンに対応するカットオフ周波数をカットオフ周波数記憶部１１５から取得して、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換える。例えば、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数が第２のカットオフ周波数Ｆ２に設定されていた場合、動作パターン切換検出部１１６が、動作パターンが第２の動作パターンＰ２から第１の動作パターンＰ１に変わったことを検出したとする。この場合、動作パターン切換検出部１１６は第１の動作パターンＰ１を示す信号をカットオフ周波数切換部１１７に出力する。カットオフ周波数切換部１１７は、第１の動作パターンＰ１に対応する第１のカットオフ周波数Ｆ１をカットオフ周波数記憶部１１５から取得して、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を第２のカットオフ周波数Ｆ２から第１のカットオフ周波数Ｆ１に切り換える。
　以上説明した、カットオフ周波数記憶部１１５、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７により、帯域制限フィルタのカットオフ周波数が、動作パターンによって、自動的に切り換わる。
　以下、動作パターンに対応してカットオフ周波数を切り換える理由について説明する。
　図６は、第１及び第２の動作パターン、第１及び第２の動作パターンに必要な帯域、及び帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を示す図である。
　帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数は、カットオフ周波数Ｆ２に設定されているとする。サーボモータ制御部１００が第２の動作パターンＰ２に必要な帯域Ｂ２で動作するときは、図６に示すように、カットオフ周波数Ｆ２よりも高い周波数の外乱が生じても、その外乱は帯域制限フィルタ１１２により除去される。しかし、サーボモータ制御部１００が第１の動作パターンＰ１に必要な帯域Ｂ１で動作するときは、帯域Ｂ１よりも高く、カットオフ周波数Ｆ２より低い周波数の非同期の外乱が生じると、その外乱はカットオフ周波数Ｆ２に設定された帯域制限フィルタ１１２では除去できない。そのため、その非同期の外乱により、学習制御器２００の学習制御が不安定になる。
　図６に示すように、第１の動作パターンＰ１の場合は、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数がカットオフ周波数Ｆ１に設定され、第２の動作パターンＰ２の場合は帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数がカットオフ周波数Ｆ２に設定されることが望ましい。
　そこで、本実施形態のサーボモータ制御装置１０は、動作パターンの切り換えに対応してカットオフ周波数を切り換えることで、学習制御の安定化を図る。
　以下、２つの動作パターンの具体例について説明する。
　必要な帯域が異なる２つの動作パターンとしては、例えば、工作機械の加工動作パターンの場合、偏心ターニングとサーボ学習オシレーションとがある。
　偏心ターニングは、図７に示すように、加工対象物となるワークの１回転（図のC方向）と工具の１周円を同期させて、ワーク中心からずれた形状の、図８に示す加工物Ｗを作成する加工方法である。ワークに対する工具のＸ軸移動とＹ軸移動は、横軸を時間にすると図９の波形図に示すような繰り返し波形になる。
　サーボ学習オシレーションは、旋削加工、又は穴あけ加工において、送り方向に工具を揺動させて切り屑を細断する加工方法である。例えば、図１０に示すように、旋削加工において、通常の旋削では工具はＺ方向に一定速度で進むが、サーボ学習オシレーションの旋削では工具はＺ方向に揺動して進む。揺動指令は繰り返しパターンの指令となる。
　次に、学習制御部１１０の動作についてフローチャートを用いて説明する。以下の説明では、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７が、第１のカットオフ周波数Ｆ１と第２のカットオフ周波数Ｆ２とを切り換える場合について説明する。
　図１１は、学習制御部１１０の動作を示すフローチャートである。
　ステップＳ１１において、動作パターン切換検出部１１６は、動作パターンの切り換えを検出する。そして、動作パターン切換検出部１１６は、切り換わった動作パターンが第１の動作パターンＰ１か第２の動作パターンＰ２を示す信号をカットオフ周波数切換部１１７に出力する。
　ステップＳ１２において、カットオフ周波数切換部１１７は、入力された信号に基づいて、切り換え後の第１の動作パターンＰ１又は第２の動作パターンＰ２に対応する、第１のカットオフ周波数Ｆ１又は第２のカットオフ周波数Ｆ２をカットオフ周波数記憶部１１５から取得する。カットオフ周波数記憶部１１５は、第１の動作パターンＰ１に対応する第１のカットオフ周波数Ｆ１を第１の動作パターンＰ１に紐づけて記憶し、第２の動作パターンＰ２に対応する第２のカットオフ周波数Ｆ２を第２の動作パターンＰ２に紐づけて記憶している。
　ステップＳ１３において、カットオフ周波数切換部１１７は、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換える。例えば、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数が第２のカットオフ周波数Ｆ２に設定され、取得したカットオフ周波数が第１のカットオフ周波数Ｆ１であった場合、カットオフ周波数切換部１１７は、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数Ｆ２を第１のカットオフ周波数Ｆ１に切り換える。
　ステップＳ１４において、加算器１１１、取得したカットオフ周波数に切り換えられた帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３及び動特性補償要素１１４は、学習制御を行って補正データを加算器１０２に出力する。
　ステップＳ１５において、学習制御部１１０は、処理を再度実行するかどうかを判断し、処理を実行する場合はステップＳ１１に戻り、処理を実行しない場合は処理を終了する。
　以上説明した第１の実施形態のサーボモータ装置によれば、動作パターンの異なる制御に対し、学習制御を安定化させる効果がある。そして、第１の実施形態のサーボモータ装置によれば、帯域制限フィルタのカットオフ周波数が、動作パターンによって、自動的に切り換わるので、カットオフ周波数の設定を手動で切りかえる手間が省け、現場の負担を軽減することができる効果がある。
（第２実施形態）
　第１の実施形態では、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を動作パターンによって切り換えを行うことで、学習制御の学習帯域を変更していた。本実施形態では、学習制御の学習帯域を変更することなく、学習制御の実際の応答帯域を別な方法で変更する例について説明する。
　図１２は本開示の第２の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。本開示の第２の実施形態のサーボモータ制御装置は、図２に示した学習制御部１１０が図１２に示す学習制御部１１０Ａに置き換わっている。本実施形態のサーボモータ制御装置のサーボモータ制御部の構成は、第１の実施形態のサーボモータ制御部１００と同じである。
　学習制御部１１０Ａは、学習制御部１１０のカットオフ周波数記憶部１１５及びカットオフ周波数切換部１１７が削除され、学習制御部１１０に、時間－位置変換器１１８、位置－時間変換器１１９、分割数記憶部１２０及び分割数切換部１２１が加えられた構成となっている。加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３、動特性補償要素１１４、時間－位置変換器１１８、及び位置－時間変換器１１９は学習制御器２００Ａを構成する。時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の動作は、例えば、特許第４０４３９９６号に記載されている。以下の説明では、第１の実施形態のサーボモータ制御装置と異なる、時間－位置変換器１１８、位置－時間変換器１１９、分割数記憶部１２０及び分割数切換部１２１の構成、及びかかる構成に関する動作について説明し、第１の実施形態と重複する構成及び動作の説明は省略する。
　時間－位置変換器１１８は、所定サンプリング周期毎（位置、速度ループ処理周期毎）の位置偏差εを、入力される参照位置θにおける所定位置θ（ｎ）に対する位置偏差に変換する。ｎは０又は自然数を示す。参照位置θは、サーボモータ１０７で駆動制御される被駆動体と同期する基準となる位置である。参照位置θは、例えば、サーボモータ１０７に指令される位置指令、又は位置検出器からのフィードバック位置である。位置偏差εは所定サンプリング周期（位置、速度ループ処理周期）毎に求められ、時間の関数として求められ、被駆動体の位置又はサーボモータの回転位置に対応して求められるものではない。そこで、時間－位置変換器１１８は、サンプリング周期で求めた位置偏差εを参照位置θに基づいて、参照位置θにおける予め決められている所定位置θ（ｎ）における位置偏差に変換する。
　図１３は、時間－位置変換器１１８によるサンプリング時に得られた位置偏差εを参照位置θの所定の参照位置θ（ｎ）における位置偏差に変換する処理の説明図である。横軸は時間（サンプリング時間）、縦軸の上方向は、参照位置θを示す。又、縦軸の下方向は、位置偏差εを表す。
　前回のサンプリング周期ｔ（ｎ－１）で求められた位置偏差がε（ｎ－１）、参照位置がθ（ｎ－１）であり、今回のサンプリング周期ｔ（ｎ）において求められた位置偏差がε（ｎ）、参照位置がθ（ｎ）とする。時間－位置変換器１１８は、参照位置θ（ｎ－１）と参照位置θ（ｎ）と間を分割して参照位置θ（ｃ）を求めて位置偏差を補間する。
　学習制御では、安定化のため帯域制限フィルタ１１２により、学習制御の応答帯域（周波数）を制限する。帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を学習帯域と呼ぶ。
　本実施形態では、参照位置θ（ｎ－１）と参照位置θ（ｎ）と間の分割数を考慮して、学習制御の実際の応答帯域（カットオフ周波数）を求める。
　実際の応答帯域は、数式１（以下の数１）で求められる。数式１の参照軸速度［Ｈｚ］は、１秒当たりの参照軸の回転数を表す。参照軸は、学習したい動作パターンに同期した軸を示し、図７に示す偏心ターニングでは、ワーク回転主軸が参照軸となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　
　分割数が、数式２（以下の数２）の関係にあるときは、実際の応答帯域は学習帯域となる。実際の応答帯域が学習帯域である場合は、カットオフ周波数切換部１１７で設定されるカットオフ周波数によって、実際の応答帯域が決まることになる。実際の応答帯域の意味については後述する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　なお、参照軸速度は加工条件により変化する場合があり、分割数は、必ずしも数式２のように設定することができない場合がある。
　図１４は、時間－位置変換器１１８が時間の関数である位置偏差を参照軸位置の関数である位置偏差に変換する様子を示す波形図である。
　時間－位置変換器１１８は、図１４に示すように、参照軸位置ωの範囲を分割して、分割した位置偏差を加算器１１１に出力する。
　図１５は、時間－位置変換器１１８が、時間の関数である位置偏差のサンプリング周期と、参照軸位置の関数である位置偏差の分割数を説明するための波形図である。
　位置偏差は、位置指令の指令生成周期毎にサンプリングされる。つまり、位置偏差のサンプリング周期は、位置指令の指令生成周期と同じになる。
　時間－位置変換後の位置偏差の繰り返し周期ωが３６０°の場合、図１５に示すように、位置偏差のサンプリング周期を分割数の目盛りに合わせる場合、数式２で求められる分割数に設定する。
　位置－時間変換器１１９は、時間－位置変換器１１８とは逆の動作を行う。すなわち、位置－時間変換器１１９は、参照位置θにおける予め決められている所定位置θ（ｎ）における位置偏差（補正データとなる）を、入力される参照位置θに基づいて、サンプリング周期で求める位置偏差εに変換する。
　時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の変換で用いられる分割数は、動作パターン切換検出部１１６、分割数記憶部１２０及び分割数切換部１２１で設定される。
　動特性補償要素１１４は、位置－時間変換された位置偏差（補正データ）について、制御対象の位相遅れ、ゲイン低下の補償を行い、加算器１０２に出力する。加算器１０２は、位置偏差と、動特性補償要素１１４から出力された補正データを位置偏差に加算して、位置制御部１０３に出力する。
　分割数記憶部１２０は、複数の異なる動作パターンに対応する複数の分割数を記憶している。図１２は、分割数記憶部１２０が、２つの異なる動作パターンに対して、第１の動作パターンＰ１に対応する第１の分割数Ｄ１を第１の動作パターンＰ１に紐づけて記憶する第１の分割数記憶部１２０Ａ（図１２では第１分割数１２０４Ａとして示す）と、第２の動作パターンＰ２に対応する第２の分割数Ｄ２を第２の動作パターンＰ２に紐づけて記憶する第２の分割数記憶部１２０Ｂ（図１２では第２分割数１２０４Ｂとして示す）とを備えている例を示している。
　分割数切換部１２１は、動作パターン切換検出部１１６から出力される動作パターンに対応する分割数を分割数記憶部１２０から取得して、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数を、取得した分割数に切り換える。例えば、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数が第２の分割数Ｄ２に設定されていた場合、動作パターン切換検出部１１６が、動作パターンが第２の動作パターンＰ２から第１の動作パターンＰ１に変わったことを検出したとする。この場合、動作パターン切換検出部１１６は第１の動作パターンＰ１を示す信号を分割数切換部１２１に出力する。分割数切換部１２１は、第１の動作パターンＰ１を示す信号に基づいて、第１の動作パターンＰ１に対応する第１の分割数Ｄ１を分割数記憶部１２０から取得して、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数を第２の分割数Ｄ２から第１の分割数Ｄ１に切り換える。
　動作パターン切換検出部１１６、分割数記憶部１２０及び分割数切換部１２１により、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数が、動作パターンによって、自動的に切り換わる。
　以下、実際の応答周波数について、図１６を用いて説明する。図１６は、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の変換処理と、帯域制限フィルタ１１２のフィルタ処理との関係を示す位置偏差の波形図である。図１６に示すように、帯域制限フィルタで帯域制限される前の位置偏差は、サンプリング周期よりも高周波の成分を含んでおり、帯域制限フィルタで帯域制限された後の位置偏差は高周波の成分が除去されている。
　図１６において、黒塗り矢印は、学習制御での実際の処理経路を示し、白塗り矢印は、時間領域に換算した見かけ上の処理を示す。
　学習制御での実際の処理経路は、分割数切換部１２１で設定された分割数で、時間－位置変換器１１８が位置偏差の時間－位置変換（時間領域から位置領域への変換）を行い、帯域制限フィルタ１１２がカットオフ周波数ＦＡで帯域制限を行い、分割数切換部１２１で設定された分割数で、位置－時間変換器１１９が、帯域制限された位置偏差の位置－時間変換（位置領域から時間領域への変換）を行う。位置－時間変換された位置偏差は、帯域制限フィルタによって数式３（以下の数３）で示されるカットオフ周波数ＦＴで帯域制限を行われたことになる。カットオフ周波数ＦＴが実際の応答帯域となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　次に、学習制御部１１０Ａの動作についてフローチャートを用いて説明する。
　図１７は、学習制御部１１０Ａの動作を示すフローチャートである。
　ステップＳ２１において、動作パターン切換検出部１１６は、動作パターンの切り換えを検出する。そして、動作パターン切換検出部１１６は、切り換わった動作パターンが第１の動作パターンＰ１か第２の動作パターンＰ２を示す信号を分割数切換部１２１に出力する。
　ステップＳ２２において、分割数切換部１２１は、入力された信号に基づいて、切り換え後の第１の動作パターンＰ１又は第２の動作パターンＰ２に対応する、第１の分割数Ｄ１又は第２の分割数Ｄ２を分割数記憶部１２０から取得する。分割数記憶部１２０は、第１の動作パターンＰ１に対応する第１の分割数Ｄ１を第１の動作パターンＰ１に紐づけて記憶し、第２の動作パターンＰ２に対応する第２の分割数Ｄ２を第２の動作パターンＰ２に紐づけて記憶している。
　ステップＳ２３において、分割数切換部１２１は、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数を、取得した第１の分割数Ｄ１又は第２の分割数Ｄ２に切り換える。例えば、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数が第２の分割数Ｄ２に設定され、取得した分割数数が第１の分割数Ｄ１であった場合、分割数切換部１２１は、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数Ｄ２を第１の分割数Ｄ１に切り換える。
　ステップＳ２４において、加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３、位置－時間変換器１１９及び動特性補償要素１１４は、学習制御を行って補正データを加算器１０２に出力する。
　ステップＳ２５において、学習制御部１１０Ａは、処理を再度実行するかどうかを判断し、処理を実行する場合はステップＳ２１に戻り、処理を実行しない場合は処理を終了する。
　以上説明した動作の学習制御を、位置同期方式の学習制御という。
　以上説明した第２の実施形態のサーボモータ装置によれば、動作パターンの異なる制御に対し、学習制御を安定化させる効果がある。そして、第２の実施形態のサーボモータ装置によれば、時間－位置変換器及び位置－時間変換器の分割数が、動作パターンによって、自動的に切り換わるので、時間－位置変換器及び位置－時間変換器の分割数の設定を手動で切りかえる手間が省け、現場の負担を軽減することができる効果がある。
（第３実施形態）
　図１８は本開示の第３の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。
　本開示の第３の実施形態のサーボモータ制御装置は、図２に示した学習制御部１１０が図１８に示す学習制御部１１０Ｂに置き換わっている。本実施形態のサーボモータ制御装置のサーボモータ制御部の構成は、第１の実施形態のサーボモータ制御部１００と同じである。
　学習制御部１１０Ｂは、第１の実施形態の学習制御部１１０に、第２の実施形態の学習制御部１１０Ａの学習制御器２００の時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９が加えられた構成となっている。加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３、動特性補償要素１１４、時間－位置変換器１１８、及び位置－時間変換器１１９は学習制御器２００Ａ（図１８において不図示）を構成する。
　第３の実施形態では、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数は、動作パターン切換検出部１１６、分割数記憶部１２０及び分割数切換部１２１により、動作パターンの切り換わりに対応して切り換わる構成となっていた。本実施形態では、分割数が一つ、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９に設定される。
　時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の動作は、第２の実施形態において説明したので、本実施形態では説明を省略する。
　第３の実施形態のサーボモータ装置によれば、動作パターンの異なる制御に対し、学習制御を安定化させる効果がある。そして、第３の実施形態のサーボモータ装置によれば、第１の実施形態のサーボモータ装置の効果に加えて、分割数が一つの場合の、第２の実施形態のサーボモータ装置の位置同期方式の学習制御の適用が可能となる効果がある。
（第４実施形態）
　本実施形態では、第１の実施形態の、帯域制限フィルタのカットオフ周波数を動作パターンによって切り換える制御と、第２の実施形態の、時間－位置変換器及び位置－時間変換器の分割数を動作パターンによって切り換える制御とを組み合わせた例について説明する。
　図１９は本開示の第４の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。
　本開示の第４の実施形態のサーボモータ制御装置は、図２に示した学習制御部１１０が図１９に示す学習制御部１１０Ｃに置き換わっている。本実施形態のサーボモータ制御装置のサーボモータ制御部の構成は、第１の実施形態のサーボモータ制御部１００と同じである。
　学習制御部１１０Ｃは、学習制御部１１０に、図１２に示した学習制御部１１０Ａの学習制御器２００の時間－位置変換器１１８、位置－時間変換器１１９、分割数記憶部１２０及び分割数切換部１２１が加えられた構成となっている。加算器１１１、帯域制限フィルタ１１２、学習メモリ１１３、動特性補償要素１１４、時間－位置変換器１１８、及び位置－時間変換器１１９は学習制御器２００Ａ（図１９において不図示）を構成する。
　本実施形態では、動作パターン切換検出部１１６は、カットオフ周波数切換部１１７と分割数切換部１２１に接続され、動作パターンの切り換えを検出して、切り換わった動作パターンを示す信号をカットオフ周波数切換部１１７と分割数切換部１２１に出力する。
　カットオフ周波数切換部１１７は、動作パターン切換検出部１１６から出力される信号で示される動作パターンに対応するカットオフ周波数をカットオフ周波数記憶部１１５から取得して、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換える。
　分割数切換部１２１は、動作パターン切換検出部１１６から出力される信号で示される動作パターンに対応する分割数を分割数記憶部１２０から取得して、時間－位置変換器１１８及び位置－時間変換器１１９の分割数を、取得した分割数に切り換える。
　本実施形態では、数式１で示される学習帯域は、カットオフ周波数切換部１１７で設定されるカットオフ周波数となり、数式１で示される分割数は、分割数切換部１２１で設定される分割数となる。
　第４の実施形態のサーボモータ装置によれば、動作パターンの異なる制御に対し、学習制御を安定化させる効果がある。そして、第４の実施形態のサーボモータ装置によれば、第１の実施形態のサーボモータ装置の効果に加えて、時間－位置変換器及び位置－時間変換器の分割数が、動作パターンによって、自動的に切り換わるので、時間－位置変換器及び位置－時間変換器の分割数の設定を手動で切りかえる手間が省け、現場の負担を軽減することができる効果がある。
（第５実施形態）
　本実施形態では、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を動作パターンの動作周波数に基づいて設定する例について説明する。
　図２０は本開示の第５の実施形態のサーボモータ制御装置の学習制御部の構成例を示すブロック図である。本開示の第５の実施形態のサーボモータ制御装置は、図１８に示した学習制御部１１０Ｂが図２０に示す学習制御部１１０Ｄに置き換わっている。本実施形態のサーボモータ制御装置のサーボモータ制御部の構成は、第１の実施形態のサーボモータ制御部１００と同じである。
　学習制御部１１０Ｄは、学習制御部１１０Ｂのカットオフ周波数記憶部１１５、動作パターン切換検出部１１６及びカットオフ周波数切換部１１７が削除され、学習制御部１１０Ｂに、動作周波数取得部１２２、倍率設定部１２３、及びカットオフ周波数設定部１２４が加えられた構成となっている。
　動作周波数取得部１２２は、加工プログラムのＧコード、又は数値制御装置から出力された信号に基づいて、動作周波数を取得したカットオフ周波数設定部１２４に出力する。
　倍率設定部１２３は、動作周波数に掛ける倍率を設定して、カットオフ周波数設定部１２４に出力する。倍率は１以上に設定される。
　カットオフ周波数設定部１２４は、動作周波数に倍率を掛けてカットオフ周波数を求め、帯域制限フィルタ１１２のカットオフ周波数を設定する。
　第５の実施形態のサーボモータ装置によれば、動作周波数の異なる制御に対し、学習制御を安定化させる効果がある。そして、第５の実施形態のサーボモータ装置によれば、帯域制限フィルタのカットオフ周波数が、動作周波数によって自動的に切り換わるので、帯域制限フィルタのカットオフ周波数の設定を手動で切りかえる手間が省け、現場の負担を軽減することができる効果がある。
　以上、各実施形態における、サーボモータ制御装置に含まれる機能ブロックを実現するために、サーボモータ制御装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
　本実施形態における、サーボモータ制御装置に含まれる機能ブロックをソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現する実現するために、具体的には、サーボモータ制御装置はそれぞれ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の演算処理装置を備える。また、サーボモータ制御装置は、演算処理装置がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の主記憶装置も備える。
　そして、各実施形態を含む本開示のサーボモータ制御装置によれば、動作パターン又は動作周波数の異なる制御に対し、学習制御を安定化させることができる。
　上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
　例えば、第５の実施形態は第２の実施形態に適用してもよく、その場合、図１２に示した帯域制限フィルタ１１２は、図２０に示した動作周波数取得部１２２、倍率設定部１２３、及びカットオフ周波数設定部１２４によって、カットオフ周波数が設定される。
　上記実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
　（付記１）
　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータ（１０７）を駆動するサーボモータ制御部（１００）と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部（１１０、１１０Ｂ）とを備えたサーボモータ制御装置（１０）であって、
　前記学習制御部（１１０、１１０Ｂ）は、
　動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を帯域制限フィルタ（１１２）により減衰させて作成した補正データを、学習メモリ（１１３）に記憶し、位置偏差を補正する学習制御器（２００、２００Ａ）と、
　前記帯域制限フィルタの複数のカットオフ周波数を記憶するカットオフ周波数記憶部（１１５）と、
　複数の動作パターンのどれが実行中かを判別し、動作パターンの切り換わりを検出する動作パターン切換検出部（１１６）と、
　前記動作パターン切換検出部で動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じたカットオフ周波数を前記カットオフ周波数記憶部から取得して、前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換えるカットオフ周波数切換部（１１７）と、
　を備える、サーボモータ制御装置。
　（付記２）
　前記学習制御器（２００Ａ）は、動作パターンにおけるサンプリング周期毎の位置偏差から、サンプリング周期における位置の範囲を複数の領域に分割した分割位置での位置偏差に変換し、変換した位置偏差の高周波成分を前記帯域制限フィルタにより減衰させ作成した補正データを、前記学習メモリに記憶し、分割位置に対応する補正データからサンプリング周期毎の補正データに変換し、位置偏差を補正する、付記１に記載のサーボモータ制御装置。
　（付記３）
　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータ（１０７）を駆動するサーボモータ制御部（１００）と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部（１１０Ａ、１１０Ｃ）とを備えたサーボモータ制御装置（１０）であって、
　前記学習制御部（１１０Ａ、１１０Ｃ）は、
　動作パターンにおけるサンプリング周期毎の位置偏差から、サンプリング周期における位置の範囲を複数の領域に分割した分割位置での位置偏差に変換し、変換された位置偏差に基づいて作成した補正データを、学習メモリ（１１３）に記憶し、分割位置に対応する補正データからサンプリング周期毎の補正データに変換し、位置偏差を補正する学習制御器（２００Ａ）と、
　サンプリング周期における位置の範囲を複数の領域に分割する分割数を複数記憶する分割数記憶部（１２０）と、
　複数の動作パターンのどれが実行中かを判別し、動作パターンの切り換わりを検出する動作パターン切換検出部（１１６）と、
　前記動作パターン切換検出部で動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じた分割数を前記分割数記憶部から取得して、前記学習制御部で分割を行う分割数を取得した分割数に切り換える分割数切換部（１２１）と、
　を備える、サーボモータ制御装置。
　（付記４）
　前記学習制御器（２００Ａ）は、動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を減衰させる帯域制限フィルタ（１１２）を備え、前記学習メモリ（１１３）に記憶する補正データは前記帯域制限フィルタにより高周波成分を減衰させて作成した補正データであり、
　前記帯域制限フィルタの複数のカットオフ周波数を記憶するカットオフ周波数記憶部（１１５）と、
　前記動作パターン切換検出部（１１６）で動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じたカットオフ周波数を前記カットオフ周波数記憶部から取得して、前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換えるカットオフ周波数切換部（１１７）と、
　を備える、付記３に記載のサーボモータ制御装置。
　（付記５）
　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータ（１０７）を駆動するサーボモータ制御部（１００）と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部（１１０Ｄ）とを備えたサーボモータ制御装置（１０）であって、
　前記学習制御部（１１０Ｄ）は、
　動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を帯域制限フィルタ（１１２）により減衰させて作成した補正データを、学習メモリ（１１３）に記憶し、位置偏差を補正する学習制御器（２００、２００Ａ）と、
　動作パターンの動作周波数を取得する動作周波数取得部（１２２）と、
　前記動作周波数の倍率を設定する倍率設定部（１２３）と、
　前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、前記動作周波数に前記倍率を掛けて得られるカットオフ周波数に設定するカットオフ周波数設定部（１２４）と、
　を備える、サーボモータ制御装置。
　（付記６）
　前記動作パターン切換検出部（１１６）は、加工プログラムにより動作パターンの切り換わりを検出する、付記１から４のいずれかに記載のサーボモータ制御装置。
　（付記７）
　前記動作パターン切換検出部（１１６）は、信号により動作パターンの切り換わりを検出する、付記１から４のいずれかに記載のサーボモータ制御装置。
　１０　サーボモータ制御装置
　１００　サーボモータ制御部
　１０１　減算器
　１０２　加算器
　１０３　位置制御部
　１０４　減算器
　１０５　速度制御部
　１０６　電流制御部
　１０７　サーボモータ
　１０８　積分器
　１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ　学習制御部
　１１１　加算器
　１１２　帯域制限フィルタ
　１１３　学習メモリ
　１１４　動特性補償要素
　１１５　カットオフ周波数記憶部
　１１６　動作パターン切換検出部
　１１７　カットオフ周波数切換部
　１１８　時間－位置変換器
　１１９　位置－時間変換器
　１２０　分割数記憶部
　１２１　分割数切換部
　２００、２００Ａ　学習制御器

Claims (7)

  1. 　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御部と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
    　前記学習制御部は、
    　動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を帯域制限フィルタにより減衰させて作成した補正データを、学習メモリに記憶し、位置偏差を補正する学習制御器と、
    　前記帯域制限フィルタの複数のカットオフ周波数を記憶するカットオフ周波数記憶部と、
    　複数の動作パターンのどれが実行中かを判別し、動作パターンの切り換わりを検出する動作パターン切換検出部と、
    　前記動作パターン切換検出部で前記動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じたカットオフ周波数を前記カットオフ周波数記憶部から取得して、前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換えるカットオフ周波数切換部と、
    　を備える、サーボモータ制御装置。
  2. 　前記学習制御器は、動作パターンにおけるサンプリング周期毎の位置偏差から、サンプリング周期における位置の範囲を複数の領域に分割した分割位置での位置偏差に変換し、変換した位置偏差の高周波成分を前記帯域制限フィルタにより減衰させ作成した補正データを、前記学習メモリに記憶し、分割位置に対応する補正データからサンプリング周期毎の補正データに変換し、位置偏差を補正する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
  3. 　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御部と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
    　前記学習制御部は、
    　動作パターンにおけるサンプリング周期毎の位置偏差から、サンプリング周期における位置の範囲を複数の領域に分割した分割位置での位置偏差に変換し、変換した位置偏差に基づいて作成した補正データを、学習メモリに記憶し、分割位置に対応する補正データからサンプリング周期毎の補正データに変換し、位置偏差を補正する学習制御器と、
    　前記サンプリング周期における位置の範囲を前記複数の領域に分割する分割数を複数記憶する分割数記憶部と、
    　複数の動作パターンのどれが実行中かを判別し、動作パターンの切り換わりを検出する動作パターン切換検出部と、
    　前記動作パターン切換検出部で前記動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じた分割数を前記分割数記憶部から取得して、前記学習制御器で分割を行う分割数を取得した分割数に切り換える分割数切換部と、
    　を備える、サーボモータ制御装置。
  4. 　前記学習制御器は、動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を減衰させる帯域制限フィルタを備え、前記学習メモリに記憶する補正データは前記帯域制限フィルタにより高周波成分を減衰させて作成した補正データであり、
    　前記帯域制限フィルタの複数のカットオフ周波数を記憶するカットオフ周波数記憶部と、
    　前記動作パターン切換検出部で動作パターンの切り替わりを検出した場合に、切り換えられた動作パターンに応じたカットオフ周波数を前記カットオフ周波数記憶部から取得して、前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、取得したカットオフ周波数に切り換えるカットオフ周波数切換部と、
    　を備える、請求項３に記載のサーボモータ制御装置。
  5. 　送り軸を複数の周期的な動作パターンでサーボモータを駆動するサーボモータ制御部と、該サーボモータ制御部の位置偏差を補正する学習制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
    　前記学習制御部は、
    　動作パターンにおける位置偏差の高周波成分を帯域制限フィルタにより減衰させて作成した補正データを、学習メモリに記憶し、位置偏差を補正する学習制御器と、
    　動作パターンの動作周波数を取得する動作周波数取得部と、
    　前記動作周波数の倍率を設定する倍率設定部と、
    　前記帯域制限フィルタのカットオフ周波数を、前記動作周波数に前記倍率を掛けて得られるカットオフ周波数に設定するカットオフ周波数設定部と、
    　を備える、サーボモータ制御装置。
  6. 　前記動作パターン切換検出部は、加工プログラムにより動作パターンの切り換わりを検出する、請求項１から４のいずれかに記載のサーボモータ制御装置。
  7. 　前記動作パターン切換検出部は、信号により動作パターンの切り換わりを検出する、請求項１から４のいずれかに記載のサーボモータ制御装置。
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