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JP6363653B2 - モータ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加工機に搭載されるモータを制御するのに好適なモータ駆動装置に関する。
プレス、射出成形等の加工では、被加工物にかかる力（圧力）を制御する動作（圧力動作）と、非接触時の位置決め動作（位置制御）とを両立させてモータを制御する必要がある。被加工物が線形バネ特性を有すると仮定すれば、被加工物にかかる圧力を制御するには、加工時の接触点からの押し込み量を制御すればよい。
一般に、モータ制御装置は、速度制御ループおよび位置制御ループを備えた構成を有するところ、特許文献１は、位置制御ループの代替として、押し込み量を制御する圧力ループを組むことにより、位置制御と圧力制御とを両立させた構成を開示している。
また、ユーザの指令通りに力を制御し、被加工物の成形品質を安定させるためには、力制御器のゲインを安定な範囲で上げるのがよい。この範囲は被加工物の特性により決定づけられ、被加工物が線形バネ特性を有する場合には一定であるが、被加工物が非線形バネ特性を有する場合には可変となる。従って、かかる場合、押し込み量等に応じてゲインを切り替えることが望ましい。
特許文献２は、非線形バネ特性を有する被加工物に対して、力指令値又は力検出値から定まるバネ定数相当量に基づいてゲインが変更されることを開示している。
特許第４０１５１３９号公報 特許第４１１２５７１号公報
しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、弾性変形、すなわち、力を取り除けば元の形状に戻る被加工物を加工対象とするものであり、塑性変形する被加工物を加工対象とするものではない。これは、プレス、射出成形等の加工では、塑性変形による変化量よりも、加工機全体の撓みによる変化量の方が大きいため、従来考慮されることがなかったからである。
一方、航空機用のリベット機におけるリベット打ちでは、加工機全体の撓みによる変化量よりも、リベット自体の塑性変形による変化量の方が大きくなる。そのため、リベットを縮める時に最適となるようにゲインを調整すると、リベットから加工機が離れるときにゲインが過大になり、力が力指令を下回るアンダーシュートが発生する。逆に、リベットから加工機が離れる時に最適となるようにゲインを調整すると、リベットを縮める際のゲインが不足するため、力指令への追従が遅れてしまうという問題点がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、塑性変形する被加工物を加工する加工機の駆動源であるモータを高精度に制御することのできるモータ駆動装置を提供すること目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、モータを駆動源とする加工機により加工される被加工物に作用させる力を指令する力指令部と、前記被加工物に作用させた力を検出する力検出部と、前記指令された力及び前記検出された力に基づいて速度指令を算出する速度指令算出部と、前記速度指令及び前記モータの速度に基づいてトルク指令を算出するトルク指令算出部と、前記トルク指令に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、前記被加工物における塑性変形の状態を判断する判断部と、前記判断された状態に応じて、前記速度指令算出部及び前記トルク指令算出部の夫々が有するゲインのうち少なくとも一つを切り替えるゲイン切替部と、を備えるモータ制御装置である。
本態様に係るモータ制御装置によれば、力指令部で指令された力及び力検出部からフィードバックされた力に基づいて、速度指令算出部によって速度指令が算出される。そして、算出された速度指令及びモータからフィードバックされたモータ速度に基づいて、トルク指令算出部によってトルク指令が算出され、このトルク指令に基づいて、モータ制御部によって、モータが電流制御される。また、判断部によって、被加工物の塑性変形の状態が判断され、この状態に応じて、ゲイン切替部によって、速度指令算出部及びトルク指令算出部の有するゲインのうち少なくとも一つが切り替えられる。
これにより、被加工物の塑性変形の状態に応じてゲインを適切に切り替えることで、モータを高精度に制御することができる。結果として、被加工物の加工品質を高めることができる。
上記態様に係るモータ駆動装置において、前記ゲインは、比例ゲイン及び積分ゲインのうち少なくとも一つであり、前記ゲイン切替部が、各ゲインを独立に切り替え可能に構成されていてもよい。
これにより、力の応答性と力指令に対する漸近特性とを個別に設計することができる。
上記態様に係るモータ駆動装置において、前記判断部が、入力される信号の正負符号によって前記塑性変形の状態を判断する構成であってもよい。
この構成において、上記態様にかかるモータ装置が、前記検出された力から力変化量を算出する力変化量算出部を備え、前記入力される信号は、前記力変化量であってもよい。
上記態様に係るモータ装置が、前記指令された力から該力の変化量である力指令変化量を算出する力指令変化量算出部を備え、前記入力される信号は、前記力指令変化量であってもよい。
上記態様に係るモータ装置が、前記指令された力と前記検出された力との偏差を算出する減算部を備え、前記入力される信号は、前記偏差であってもよい。
上記態様に係るモータ装置において、前記入力される信号は、前記速度指令であってもよい。
本発明によれば、塑性変形する被加工物を加工する加工機の駆動源であるモータを高精度に制御することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るモータ制御システムの概略構成を示すブロック図である。 塑性変形をする被加工物における押し込み量と力の関係を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置における処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置における処理を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置における処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るモータ制御装置における処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態に係るモータ制御システムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示されるように、本実施形態のモータ制御システムは、モータ制御装置１と、モータ２とを備えている。モータ制御装置１は、モータ２に備えられた速度検出部２１で検出されたモータ速度に応じて、モータ２を制御するように構成されている。
本実施形態のモータ制御システムは、例えば、リベット機等の加工機に組み込まれるものである。
リベット機等の加工機においては、典型的には、下記工程が順に行われる。
（工程１）非接触状態から被加工物に力（圧力）をかけるためのアプローチ動作
（工程２）被加工物への接触
（工程３）被加工物への押し込み量増加及び力（圧力）上昇
（工程４）所望の時間、力（圧力）を制御
（工程５）被加工物への押し込み量減少及び力（圧力）下降
（工程６）被加工物から離れる動作
なお、加工機がリベット機の場合、被加工物はリベットである。
リベットのように塑性変形する被加工物の場合、工程３において力を上昇させるときと、工程５において力を下降させるときとでは、被加工物をバネと見做したときのバネ定数ｋが異なる。図２に示されるように、工程３においては、押し込み量ｘに対して緩やかに力Ｆが上昇するが、工程５においては、被加工物が塑性変形していることにより、押し込み量ｘに対し速やかに力Ｆが下降する。つまり、工程３では傾き、すなわち、バネ定数ｋが小さくなり、工程５では、傾き、すなわち、バネ定数ｋが大きくなる。従って、塑性変形する被加工物については、工程（加工段階）に応じて、言い換えると、被加工物の塑性変形の状態に応じて、ゲインの切り替えを行うことが好適である。
（第１の実施形態）
以下、上記モータ制御システムに備えられる、本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置１について、図面を参照して説明する。
図３に示されるように、モータ制御装置１は、機能ブロックとして、力指令部１１と、力検出部１２と、速度指令算出部１３と、トルク指令算出部１４と、モータ制御部１５と、力変化量算出部１６と、判断部１７と、ゲイン切替部１８とを備えている。
また、モータ制御装置１は、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを備えており、プロセッサが各機能を実現するように構成されている。
図３に示されるように、力指令部１１は、速度指令算出部１３に接続されている。速度指令算出部１３は、トルク指令算出部１４に接続されている。トルク指令算出部１４は、モータ制御部１５に接続されている。モータ制御部１５は、モータ２に接続されている。モータ２は、トルク指令算出部１４に接続されている。力検出部１２は、速度指令算出部１３及び力変化量算出部１６に接続されている。力変化量算出部１６は、判断部１７に接続されている。判断部１７は、ゲイン切替部１８に接続されている。ゲイン切替部１８は、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２に接続されている。
力指令部１１は、被加工物に作用させる力の目標値である力指令を生成するように構成されている。
力検出部１２は、被加工物に作用させた力を検出するように加工機等に取り付けられた圧力センサ等により構成されている。
速度指令算出部１３は、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１を有しており、力指令部１１で生成された力指令と力検出部１２からフィードバックされる力との偏差に比例ゲインＫＰ１又は積分ゲインＫＩ１を乗じることによって速度指令を算出するように構成されている。また、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１は、ゲイン切替部１８によって独立に切替可能に構成されている。なお、速度指令は、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１を用いたＰＩ（Proportional-Integral）制御により算出されてもよい。
トルク指令算出部１４は、比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２を有しており、速度指令算出部１３で算出された速度指令とモータ２からフィードバックされるモータ速度との偏差に比例ゲインＫＰ２又は積分ゲインＫＩ２を乗じることによってトルク指令を算出するように構成されている。また、比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２は、ゲイン切替部１８によって独立に切替可能に構成されている。なお、トルク指令は、比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２を用いたＰＩ（Proportional-Integral）制御により算出されてもよい。
モータ制御部１５は、トルク指令算出部１４で算出されたトルク指令に基づいて、モータ２を電流制御するように構成されている。
力変化量算出部１６は、力検出部１２で検出された力の単位時間（制御周期）当たりの変化量である力変化量を算出するように構成されている。
判断部１７は、力変化量算出部１６で算出された力変化量に基づいて、被加工物に対する加工段階を判断するように構成されている。具体的には、力変化量がゼロより大きい場合、すなわち、符号が正の場合は、被加工物に対する力が上昇中であり、バネ定数ｋが小さい加工段階にあると判断部１７は判断する。力変化量がゼロより小さい場合、すなわち、符号が負の場合は、被加工物に対する力が下降中であり、バネ定数ｋが大きい加工段階にあると判断部１７は判断する。言い換えると、判断部１７は、正負符号によって、被加工物の塑性変形の状態を判断する。
ゲイン切替部１８は、判断部１７で判断された状態に基づいて、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２を夫々独立して切り替え可能に構成されている。具体的には、バネ定数ｋが小さい状態にあると判断された場合には、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定される。バネ定数ｋが大きい状態にあると判断された場合には、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定される。特に、被加工物に作用する力が力指令を大きく下回るアンダーシュートの発生を抑えるためには、積分ゲインＫＩ１，ＫＩ２を小さくする必要がある。
このように、比例ゲインＫＰ１，ＫＰ２及び積分ゲインＫＩ１，ＫＩ２の夫々を独立して切り替えることができるので、力の応答性と力指令に対する漸近特性とを個別に設計することができる。
次に、上記構成を備えるモータ制御装置１の作用について、図３及び図４を参照しながら説明する。図４は、モータ制御装置１に備えられる不図示のプロセッサが一制御周期において実行する処理を示している。
まず、力指令部１１によって、被加工物に作用させる力の目標値である力指令が生成される（図４のステップＳＡ１）。また、力検出部１２によって、被加工物に作用させた力が検出される（図４のステップＳＡ２）。そして、力変化量算出部１６によって、一制御周期前に被加工物に作用させた力に対する変化量が算出される（図４のステップＳＡ３）。続いて、判断部１７によって、力変化量の正負符号が判断されて（図４のステップＳＡ４）、符号が正の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定され、符号が負の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定される（図４のステップＳＡ５）。
なお、力変化量がゼロの場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定されてもよいし、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定されてもよい。例えば、直前のゲインが保持されることとしてもよい。
次に、速度指令算出部１３によって、力指令部１１で生成された力指令と力検出部１２からフィードバックされる力との偏差にゲインが乗じられて速度指令が算出される（図４のステップＳＡ６）。続いて、トルク指令算出部１４によって、速度指令算出部１３で算出された速度指令とモータ２からフィードバックされるモータ速度との偏差にゲインが乗じられてトルク指令が算出される（図４のステップＳＡ７）。
そして、モータ制御部１５によって、トルク指令算出部１４で算出されたトルク指令とモータ２からフィードバックされる電流値に基づいて、モータ制御が行われる（図４のステップＳＡ８）。
このように、塑性変形する被加工物を加工する際に、加工段階に応じて、制御周期毎に力変化量に基づくゲイン調整が行われるため、モータを高精度に制御することができる。結果として、被加工物の加工精度を高めることができる。
（第２の実施形態）
以下、上記モータ制御システムに備えられる、第２の実施形態に係るモータ制御装置３について、図面を参照して説明する。
図５に示されるように、モータ制御装置３は、機能ブロックとして、力指令部１１と、力検出部１２と、速度指令算出部１３と、トルク指令算出部１４と、モータ制御部１５と、ゲイン切替部１８と、力指令変化量算出部３１と、判断部３２とを備えている。
また、モータ制御装置３は、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリとを備えており、プロセッサが各機能を実現するように構成されている。
図５に示されるように、力指令部１１は、速度指令算出部１３及び力指令変化量算出部３１に接続されている。速度指令算出部１３は、トルク指令算出部１４に接続されている。トルク指令算出部１４は、モータ制御部１５に接続されている。モータ制御部１５は、モータ２に接続されている。モータ２は、トルク指令算出部１４に接続されている。力検出部１２は、速度指令算出部１３に接続されている。力指令変化量算出部３１は、判断部３２に接続されている。判断部３２は、ゲイン切替部１８に接続されている。ゲイン切替部１８は、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２に接続されている。
このように、本実施形態に係るモータ制御装置３は、力変化量算出部１６及び判断部１７の代わりに、力指令変化量算出部３１及び判断部３２を備える点で第１の実施形態に係るモータ制御装置１と構成が異なる。以下の説明においては、第１の実施形態に係るモータ制御装置１と構成を共通とする箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
力指令変化量算出部３１は、力指令部１１で生成された力指令の単位時間（制御周期）当たりの変化量である力指令変化量を算出するように構成されている。
判断部３２は、力指令変化量算出部３１で算出された力指令変化量に基づいて、被加工物に対する加工段階を判断するように構成されている。具体的には、力指令変化量がゼロより大きい場合、すなわち、符号が正の場合は、被加工物に対する力が上昇中であり、バネ定数ｋが小さい加工段階にあると判断部３２は判断する。力指令変化量がゼロより小さい場合、すなわち、符号が負の場合は、被加工物に対する力が下降中であり、バネ定数ｋが大きい加工段階にあると判断部３２は判断する。言い換えると、判断部３２は、正負符号によって、被加工物の塑性変形の状態を判断する。
ゲイン切替部１８は、判断部３２で判断された状態に基づいて、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２を夫々独立して切り替え可能に構成されている。
次に、上記構成を備えるモータ制御装置３の作用について、図５及び図６を参照しながら説明する。図６は、モータ制御装置３に備えられる不図示のプロセッサが一制御周期において実行する処理を示している。
まず、力指令部１１によって、被加工物に作用させる力の目標値である力指令が生成される（図６のステップＳＡ１）。また、力検出部１２によって、被加工物に作用させた力が検出される（図６のステップＳＡ２）。そして、力指令変化量算出部３１によって、一制御周期前に生成された力指令に対する変化量が算出される（図６のステップＳＢ１）。続いて、判断部３２によって、力指令変化量の正負符号が判断されて（図６のステップＳＢ２）、符号が正の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定され、符号が負の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定される（図６のステップＳＡ５）。
なお、力指令変化量がゼロの場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定されてもよいし、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定されてもよい。例えば、直前のゲインが保持されることとしてもよい。
以後の処理は、上述の第１の実施形態と同様であるため省略する。
このように、塑性変形する被加工物を加工する際に、加工段階に応じて、制御周期毎に力指令変化量に基づくゲイン調整が行われるため、モータ２を高精度に制御することができる。結果として、被加工物の加工精度を高めることができる。
（第３の実施形態）
以下、上記モータ制御システムに備えられる、第３の実施形態に係るモータ制御装置４について、図面を参照して説明する。
図７に示されるように、モータ制御装置４は、機能ブロックとして、力指令部１１と、力検出部１２と、速度指令算出部１３と、トルク指令算出部１４と、モータ制御部１５と、ゲイン切替部１８と、減算部４１と、判断部４２とを備えている。
また、モータ制御装置４は、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリとを備えており、プロセッサが各機能を実現するように構成されている。
図７に示されるように、力指令部１１は、速度指令算出部１３及び減算部４１に接続されている。速度指令算出部１３は、トルク指令算出部１４に接続されている。トルク指令算出部１４は、モータ制御部１５に接続されている。モータ制御部１５は、モータ２に接続されている。モータ２は、トルク指令算出部１４に接続されている。力検出部１２は、速度指令算出部１３及び減算部４１に接続されている。減算部４１は、判断部４２に接続されている。判断部４２は、ゲイン切替部１８に接続されている。ゲイン切替部１８は、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２に接続されている。
このように、本実施形態に係るモータ制御装置４は、力変化量算出部１６及び判断部１７の代わりに、減算部４１及び判断部４２を備える点で第１の実施形態に係るモータ制御装置１と構成が異なる。以下の説明においては、第１の実施形態に係るモータ制御装置１と構成を共通とする箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
減算部４１は、力指令部１１で生成された力指令から、力検出部１２で検出された力が減算された力偏差を算出するように構成されている。
判断部４２は、減算部４１で得られた力偏差に基づいて、被加工物に対する加工段階を判断するように構成されている。具体的には、力偏差がゼロより大きい場合、すなわち、符号が正の場合は、被加工物に対する力が上昇中であり、バネ定数ｋが小さい加工段階にあると判断部４２は判断する。力偏差がゼロより小さい場合、すなわち、符号が負の場合は、被加工物に対する力が下降中であり、バネ定数ｋが大きい加工段階にあると判断部４２は判断する。言い換えると、判断部４２は、正負符号によって、被加工物の塑性変形の状態を判断する。
ゲイン切替部１８は、判断部４２で判断された状態に基づいて、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２を夫々独立して切り替え可能に構成されている。
次に、上記構成を備えるモータ制御装置４の作用について、図７及び図８を参照しながら説明する。図８は、モータ制御装置４に備えられる不図示のプロセッサが一制御周期において実行する処理を示している。
まず、力指令部１１によって、被加工物に作用させる力の目標値である力指令が生成される（図８のステップＳＡ１）。また、力検出部１２によって、被加工物に作用させた力が検出される（図８のステップＳＡ２）。そして、減算部４１によって、力指令部１１で生成された力指令と力検出部１２によって検出された力との力偏差が算出される（図８のステップＳＣ１）。続いて、判断部４２によって、力偏差の正負符号が判断されて（図８のステップＳＣ２）、符号が正の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定され、符号が負の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定される（図８のステップＳＡ５）。
なお、力偏差がゼロの場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定されてもよいし、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定されてもよい。例えば、直前のゲインが保持されることとしてもよい。
以後の処理は、上述の第１の実施形態と同様であるため省略する。
このように、塑性変形する被加工物を加工する際に、加工段階に応じて、制御周期毎に力偏差に基づくゲイン調整が行われるため、モータ２を高精度に制御することができる。結果として、被加工物の加工精度を高めることができる。
（第４の実施形態）
以下、上記モータ制御システムに備えられる、第４の実施形態に係るモータ制御装置５について、図面を参照して説明する。
図９に示されるように、モータ制御装置５は、機能ブロックとして、力指令部１１と、力検出部１２と、速度指令算出部１３と、トルク指令算出部１４と、モータ制御部１５と、ゲイン切替部１８と、判断部５１とを備えている。
また、モータ制御装置５は、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリとを備えており、プロセッサが各機能を実現するように構成されている。
図９に示されるように、力指令部１１は、速度指令算出部１３に接続されている。速度指令算出部１３は、トルク指令算出部１４及び判断部５１に接続されている。トルク指令算出部１４は、モータ制御部１５に接続されている。モータ制御部１５は、モータ２に接続されている。モータ２は、トルク指令算出部１４に接続されている。力検出部１２は、速度指令算出部１３に接続されている。判断部５１は、ゲイン切替部１８に接続されている。ゲイン切替部１８は、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２に接続されている。
このように、本実施形態に係るモータ制御装置５は、力変化量算出部１６及び判断部１７の代わりに、判断部５１を備える点で第１の実施形態に係るモータ制御装置１と構成が異なる。以下の説明においては、第１の実施形態に係るモータ制御装置１と構成を共通とする箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
判断部５１は、一制御周期前に速度指令算出部１３で算出された速度指令に基づいて、被加工物に対する加工段階を判断するように構成されている。具体的には、一制御周期前の速度指令がゼロより大きい場合、すなわち、符号が正の場合は、被加工物に対する力が上昇中であり、バネ定数ｋが小さい加工段階にあると判断部５１は判断する。一制御周期前の速度指令がゼロより小さい場合、すなわち、符号が負の場合は、被加工物に対する力が下降中であり、バネ定数ｋが大きい加工段階にあると判断部５１は判断する。言い換えると、判断部５１は、正負符号によって、被加工物の塑性変形の状態を判断する。
ゲイン切替部１８は、判断部５１で判断された状態に基づいて、速度指令算出部１３の比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びにトルク指令算出部１４の比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２を夫々独立して切り替え可能に構成されている。
次に、上記構成を備えるモータ制御装置５の作用について、図９及び図１０を参照しながら説明する。図１０は、モータ制御装置５に備えられる不図示のプロセッサが一制御周期において実行する処理を示している。
まず、力指令部１１によって、被加工物に作用させる力の目標値である力指令が生成される（図１０のステップＳＡ１）。また、力検出部１２によって、被加工物に作用させた力が検出される（図１０のステップＳＡ２）。そして、判断部５１によって、一制御周期前の速度指令の正負符号が判断されて（図１０のステップＳＤ１）、符号が正の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定され、符号が負の場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定される（図１０のステップＳＡ５）。
なお、速度指令がゼロの場合には、ゲイン切替部１８によって、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが高くなるように設定されてもよいし、比例ゲインＫＰ１及び積分ゲインＫＩ１並びに比例ゲインＫＰ２及び積分ゲインＫＩ２のうち少なくとも一つのゲインが低くなるように設定されてもよい。例えば、直前のゲインが保持されることとしてもよい。
以後の処理は、上述の第１の実施形態と同様であるため省略する。
このように、塑性変形する被加工物を加工する際に、加工段階に応じて、制御周期毎に速度指令に基づくゲイン調整が行われるため、モータ２を高精度に制御することができる。結果として、被加工物の加工精度を高めることができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、速度指令算出部１３及びトルク指令算出部１４の夫々は、比例ゲイン及び積分ゲインのほかに、微分ゲインを有していてもよく、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御によりモータ２が制御されることとしてもよい。
１，３，４，５ モータ制御装置
２ モータ
１１ 力指令部
１３ 速度指令算出部
１４ トルク指令算出部
１５ モータ制御部
１６ 力変化量算出部
１７，３２，４２，５１ 判断部
１８ ゲイン切替部
３１ 力指令変化量算出部
４１ 減算部

Claims (7)

  1. モータを駆動源とする加工機により加工される被加工物に作用させる力を指令する力指令部と、
    前記被加工物に作用させた力を検出する力検出部と、
    前記指令された力及び前記検出された力に基づいて速度指令を算出する速度指令算出部と、
    前記速度指令及び前記モータの速度に基づいてトルク指令を算出するトルク指令算出部と、
    前記トルク指令に基づいて前記モータを制御するモータ制御部と、
    前記被加工物における塑性変形の状態を判断する判断部と、
    前記判断された状態に応じて、前記速度指令算出部及び前記トルク指令算出部の夫々が有するゲインのうち少なくとも一つを切り替えるゲイン切替部と、
    を備えるモータ制御装置。
  2. 前記ゲインは、比例ゲイン及び積分ゲインのうち少なくとも一つであり、
    前記ゲイン切替部が、各ゲインを独立に切り替え可能に構成される請求項１に記載のモータ制御装置。
  3. 前記判断部が、入力される信号の正負符号によって前記塑性変形の状態を判断する請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
  4. 前記検出された力から力変化量を算出する力変化量算出部を備え、
    前記入力される信号は、前記力変化量である請求項３に記載のモータ制御装置。
  5. 前記指令された力から該力の変化量である力指令変化量を算出する力指令変化量算出部を備え、
    前記入力される信号は、前記力指令変化量である請求項３に記載のモータ制御装置。
  6. 前記指令された力と前記検出された力との偏差を算出する減算部を備え、
    前記入力される信号は、前記偏差である請求項３に記載のモータ制御装置。
  7. 前記入力される信号は、前記速度指令である請求項３に記載のモータ制御装置。
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