特開 2024-100163 サーボモータのゲイン調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100163

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】サーボモータのゲイン調整方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 13/02 20060101AFI20240719BHJP

   G05D 3/12 20060101ALI20240719BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

G05B13/02 B

G05D3/12 304

H02P5/46 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003950

(22)【出願日】2023-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 健治

(72)【発明者】

【氏名】原田 浩行

【テーマコード（参考）】

5H004

5H303

5H572

【Ｆターム（参考）】

5H004HA07

5H004HA10

5H004HB07

5H004HB10

5H004KC48

5H303BB08

5H303CC01

5H303DD01

5H303KK14

5H303KK24

5H572AA14

5H572BB10

5H572DD01

5H572EE04

5H572GG01

5H572GG02

5H572GG08

5H572HC07

5H572JJ03

5H572JJ17

5H572JJ25

5H572KK05

5H572LL01

5H572LL29

5H572LL32

5H572MM09

(57)【要約】

【課題】軸干渉する複数のサーボモータが連携する装置において、軸間の位置ずれを抑制しつつゲイン調整を実施する。
【解決手段】本サーボモータのゲイン調整方法は、第１のサーボモータと第２のサーボモータのゲインの調整時に、上記第１のサーボモータからの第１のフィードバック信号から第１の移動量に係るパラメータと、上記第２のサーボモータからの第２のフィードバック信号から第２の移動量に係るパラメータと、を取得し、上記ゲインの調整時に、上記第１のフィードバック信号が示す第１のトルクと、上記第２のフィードバック信号が示す第２のトルクと、を取得し、上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差及び上記第１のトルク及び上記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が記憶部に予め記憶された閾値以上となった場合、上記調整ステップを終了する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平行に配置された第１の軸と第２の軸と、前記第１の軸と前記第２の軸に跨って架設される第３の軸と、前記第１の軸を駆動する第１のサーボモータと、前記第２の軸を駆動する第２のサーボモータと、前記第３の軸を駆動する第３のサーボモータと、を含むサーボシステムのゲインを調整する方法であって、
前記第１のサーボモータ及び前記第２のサーボモータを駆動して、前記第３の軸を前記第１の軸及び前記第２の軸の軸方向に移動させて前記第１のサーボモータと前記第２のサーボモータのゲインを調整する調整ステップと、
前記ゲインの調整時に、前記第１のサーボモータからの第１のフィードバック信号から第１の移動量に係るパラメータと、前記第２のサーボモータからの第２のフィードバック信号から第２の移動量に係るパラメータと、を取得する第１の取得ステップと、
前記ゲインの調整時に、前記第１のフィードバック信号が示す第１のトルクと、前記第２のフィードバック信号が示す第２のトルクと、を取得する第２の取得ステップと、
前記第１の移動量に係るパラメータと前記第２の移動量に係るパラメータの差及び前記第１のトルク及び前記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が記憶部に予め記憶された閾値以上となった場合、前記調整ステップを終了する制御ステップと、を含む、
サーボモータのゲイン調整方法。

【請求項2】

前記調整ステップにおいて、前記第１のサーボモータ及び前記第２のサーボモータは、位置制御で駆動され、
前記第１の取得ステップでは、前記第１のフィードバック信号が示す第１の位置を取得するとともに、前記第２のフィードバック信号が示す第２の位置を取得する、
請求項１に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項3】

前記調整ステップは、前記第１の位置及び前記第２の位置の差に応じた位置補正指令を前記第２のサーボモータに出力する処理をさらに含む、
請求項２に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項4】

前記調整ステップは、前記第１のサーボモータと前記第２のサーボモータに対して同一の速度比例ゲインが設定され、かつ、前記第１のサーボモータと前記第２のサーボモータに対して同一の位置比例ゲインが設定されている場合に、前記第１のサーボモータのトルクと前記第２のサーボモータのトルクとの差、前記第２のサーボモータの総イナーシャ、前記速度比例ゲイン、及び、前記位置比例ゲインに応じた位置補正指令を前記第２のサーボモータに出力する処理をさらに含む、
請求項２に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項5】

前記調整ステップは、前記第１のサーボモータの第１のエンコーダが示す位置と前記第２のサーボモータの第２のエンコーダが示す位置との差に応じて、前記第２のサーボモータに設定するゲインを調整する処理をさらに含む、
請求項１に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項6】

前記調整ステップは、前記第１のサーボモータのトルクと前記第２のサーボモータのトルクとの差、前記第２のサーボモータの総イナーシャ、前記速度比例ゲイン、及び、前記位置比例ゲインに応じて前記第２のサーボモータに設定するゲインを調整する処理をさらに含む、
請求項１に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項7】

前記調整ステップにおいて、前記第１のサーボモータ及び前記第２のサーボモータは、速度制御駆動され、
前記第１の取得ステップでは、前記第１のフィードバック信号が示す第１の速度を取得するとともに、前記第２のフィードバック信号が示す第２の速度を取得する、
請求項１に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項8】

前記第１の移動量に係るパラメータ及び前記第２の移動量に係るパラメータの差を出力する出力ステップをさらに含む、
請求項１に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【請求項9】

前記制御ステップは、前記第１の移動量に係るパラメータと前記第２の移動量に係るパラメータの差及び前記第１のトルク及び前記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が前記閾値以上となったことを出力部に出力する処理をさらに含む、
請求項１から８のいずれか一項に記載のサーボモータのゲイン調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーボモータのゲイン調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガントリ機構やタンデム機構のように複数のサーボモータが協調動作するサーボシステムが利用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－０１４７１９号公報

【特許文献2】特開２００７－０１８４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

サーボモータでは、実運用の開始前等にゲインの調整が行われる。複数のサーボモータが協調して動作するサーボシステムの場合、ゲイン調整中に軸間に位置ずれが生じる場合がある。軸間に位置ずれが生じた状態でゲインを高くし続けると、サーボシステムに大きな負担を与える虞がある。

【0005】

開示の技術の１つの側面は、軸干渉する複数のサーボモータが連携する装置において、軸間の位置ずれを抑制しつつゲイン調整を実施できるサーボモータのゲイン調整方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示の技術の１つの側面は、次のようなサーボモータのゲイン調整方法によって例示される。本サーボモータのゲイン調整方法は、平行に配置された第１の軸と第２の軸と、上記第１の軸と上記第２の軸に跨って架設される第３の軸と、上記第１の軸を駆動する第１のサーボモータと、上記第２の軸を駆動する第２のサーボモータと、上記第３の軸を駆動する第３のサーボモータと、を含むサーボシステムのゲインを調整する方法であって、上記第１のサーボモータ及び上記第２のサーボモータを駆動して、上記第３の軸を上記第１の軸及び上記第２の軸の軸方向に移動させて上記第１のサーボモータと上記第２のサーボモータのゲインを調整する調整ステップと、上記ゲインの調整時に、上記第１のサーボモータからの第１のフィードバック信号から第１の移動量に係るパラメータと、上記第２のサーボモータからの第２のフィードバック信号から第２の移動量に係るパラメータと、を取得する第１の取得ステップと、上記ゲインの調整時に、上記第１のフィードバック信号が示す第１のトルクと、上記第２のフィードバック信号が示す第２のトルクと、を取得する第２の取得ステップと、上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差及び上記第１のトルク及び上記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が記憶部に予め記憶された閾値以上となった場合、上記調整ステップを終了する制御ステップと、を含む。

【0007】

上記サーボモータのゲイン調整方法では、ゲインの調整時において、上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差及び上記第１のトルク及び上記第２のトルクのトルク偏差が監視される。上記第１の軸上における上記第３の軸の位置と、上記第２の軸上における上記第３の軸の位置がずれると、位置偏差や速度偏差によって例示される上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差が大きくなる。ここで、サーボシステムの制御ループは、上記移動量に係るパラメータ
の差が縮小するように構築されることが多い。そのため、上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差のみを監視していると、上記第１の軸上における第３の軸の位置と上記第２の軸上における上記第３の位置の位置ずれを検出できない虞がある。そこで、上記サーボモータのゲイン調整方法では、さらに、トルク偏差が監視される。トルク偏差も監視されることで、上記位置ずれを高精度に検知できるようになる。そして、上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差及び上記第１のトルク及び上記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が記憶部に予め記憶された閾値以上となった場合、上記調整ステップが終了されることで、軸干渉する複数のサーボモータが連携する装置において、軸間の位置ずれを抑制しつつゲイン調整を実施できる。

【0008】

上記サーボモータのゲイン調整方法は、次の特徴を含んでもよい。上記調整ステップにおいて、上記第１のサーボモータ及び上記第２のサーボモータは、位置制御で駆動され、上記第１の取得ステップでは、上記第１のフィードバック信号が示す第１の位置を取得するとともに、上記第２のフィードバック信号が示す第２の位置を取得する。また、上記調整ステップにおいて、上記第１のサーボモータ及び上記第２のサーボモータは、速度制御駆動され、上記第１の取得ステップでは、上記第１のフィードバック信号が示す第１の速度を取得するとともに、上記第２のフィードバック信号が示す第２の速度を取得する。位置制御で上記第１のサーボモータ及び上記第２のサーボモータが駆動されている場合に上記第３の軸の位置がずれると、位置偏差が大きくなる。また、速度制御で上記第１のサーボモータ及び上記第２のサーボモータが駆動されている場合に上記第３の軸の位置がずれると、速度偏差が大きくなる。本サーボモータのゲイン調整方法は、位置制御のときには位置偏差を用い、速度制御のときには速度偏差を用いることで、上記調整ステップの終了を好適に判定できる。

【0009】

ここで、上記調整ステップは、上記第１の位置及び上記第２の位置の差に応じた位置補正指令を上記第２のサーボモータに出力する処理をさらに含んでもよい。また、上記調整ステップは、上記第１のサーボモータと上記第２のサーボモータに対して同一の速度比例ゲインが設定され、かつ、上記第１のサーボモータと上記第２のサーボモータに対して同一の位置比例ゲインが設定されている場合に、上記第１のサーボモータのトルクと上記第２のサーボモータのトルクとの差、上記第２のサーボモータの総イナーシャ、上記速度比例ゲイン、及び、上記位置比例ゲインに応じた位置補正指令を前記第２のサーボモータに出力する処理をさらに含んでもよい。上記調整ステップにこのような処理が含まれることで、第１のサーボモータと第２のサーボモータの位置偏差が縮小される。

【0010】

また、上記調整ステップは、上記第１のサーボモータの第１のエンコーダが示す位置と上記第２のサーボモータの第２のエンコーダが示す位置との差に応じて、上記第２のサーボモータに設定するゲインを調整する処理をさらに含んでもよい。また、上記調整ステップは、上記第１のサーボモータのトルクと上記第２のサーボモータのトルクとの差、上記第２のサーボモータの総イナーシャ、上記速度比例ゲイン、及び、上記位置比例ゲインに応じて上記第２のサーボモータに設定するゲインを調整する処理をさらに含んでもよい。上記調整ステップにこのような処理が含まれることで、第１のサーボモータ及び第２のサーボモータのゲインが異なる場合でも、位置ずれが大きい状態でゲインが高くされることが抑制される。

【0011】

上記サーボモータのゲイン調整方法は、上記第１の移動量に係るパラメータ及び上記第２の移動量に係るパラメータの差を出力する出力ステップをさらに含んでもよい。本サーボモータのゲイン調整方法は、このような特徴を備えることで、ゲイン調整時における上記第１の移動量に係るパラメータ及び上記第２の移動量に係るパラメータの差及びトルク偏差の変動をユーザに確認させることができる。

【0012】

上記サーボモータのゲイン調整方法は、次の特徴をさらに備えてもよい。上記制御ステップは、上記第１の移動量に係るパラメータと上記第２の移動量に係るパラメータの差及び上記第１のトルク及び上記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が上記閾値以上となったことを出力部に出力する処理をさらに含む。本サーボモータのゲイン調整方法は、このような特徴を備えることで、ゲイン調整が終了した理由をユーザに確認させることができる。

【発明の効果】

【0013】

開示の技術によれば、軸干渉する複数のサーボモータが連携する装置において、軸間の位置ずれを抑制しつつゲイン調整を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態に係るサーボシステムの一例を示す図である。

【図2】図２は、負荷機械の概略構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態におけるサーボドライバと調整支援装置の概略構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、ゲイン調整時における位置偏差及びトルク偏差のデータの一例を示す図である。

【図5】図５は、位置偏差の位置閾値とトルク偏差のトルク閾値によって区画される矩形領域を模式的に示す図である。

【図6】図６は、実施形態におけるゲイン調整処理の処理フローの一例を示す図である。

【図7】図７は、第１変形例におけるサーボドライバと調整支援装置の概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜適用例＞
本発明の適用例について説明する。本適用例に係るサーボシステム１は、図１に例示するように、負荷機械２、サーボモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、サーボドライバ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、コントローラ７及び調整支援装置９を備える。サーボシステム１は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂ、４Ｃの協働によって負荷機械２を駆動するシステムである。

【0016】

負荷機械２は、例えば、ガントリ機構やタンデム機構によって例示される軸干渉を生じ得る複数の軸を有する多軸構成の機械である。図２は、負荷機械２の概略構成の一例を示す図である。負荷機械２は、サーボモータ３Ａによって駆動される第１軸２１と、サーボモータ３Ｂによって駆動される第２軸２２と、サーボモータ３Ｃによって駆動される第３軸２３と、を含む。第１軸２１と第２軸２２とは、平行に並んで配置される。第３軸２３は、平行に並んで配置された第１軸２１と第２軸２２に渡って架設される。第３軸２３は、例えば、第１軸２１及び第２軸２２に対して機械的に接続される。第３軸２３は、平行に配置された第１軸２１と第２軸２２とに直交するよう架設されてもよい。第３軸２３には、精密ステージ２４が配置される。

【0017】

負荷機械２では、第１軸２１がサーボモータ３Ａによって駆動され、第２軸２２がサーボモータ３Ｂによって駆動されることで、第３軸２３が第１軸２１及び第２軸２２の軸方向に沿って移動する。また、第３軸２３がサーボモータ３Ｃによって駆動されることで、精密ステージ２４が第３軸２３の軸方向に沿って移動する。

【0018】

ここで、ゲイン調整時において、第１軸２１と第２軸２２とは、第３軸２３によって連結されていることから、第３軸２３の第１軸２１上における位置と第２軸２２上における
第３軸２３の位置ずれが大きい状態でゲインを大きくし続けると、サーボシステム１に対して機械的な負担を与えることになる。このような位置ずれが生じると、サーボモータ３Ａ、３Ｂが位置制御で駆動されている場合には位置偏差が大きくなり、サーボモータ３Ａ、３Ｂが速度制御で駆動されている場合には速度偏差が大きくなる。そこで、本適用例では、ゲイン調整時において、サーボモータ３Ａとサーボモータ３Ｂの移動量に係るパラメータの監視を行う。

【0019】

ところで、サーボシステム１では、サーボモータ３Ａとサーボモータ３Ｂの位置偏差を解消するように、制御ループが組まれることが多い。そのため、サーボモータ３Ａとサーボモータ３Ｂの位置偏差の監視のみでは、上記位置ずれの検知が遅れたり、検知できなかったりする虞がある。そこで、本適用例では、上記移動量に係るパラメータの監視に加えて、第１軸２１を駆動するサーボモータ３Ａのトルクと、第２軸２２を駆動するサーボモータ３Ｂのトルクとの間におけるトルク偏差も監視する。

【0020】

すなわち、本適用例では、サーボモータ３Ａとサーボモータ３Ｂの移動量に係るパラメータを監視するとともに、サーボモータ３Ａとサーボモータ３Ｂとのトルク偏差を監視しながら、サーボモータ３Ａ、３Ｂのゲイン調整が行われる。そして、本適用例では、調整支援装置９は、監視された移動量に係るパラメータ及びトルク偏差の少なくとも一方が、調整支援装置９の記憶部に記憶された閾値以上となった場合には、ゲインの調整を終了する。本適用例では、このような処理が実行されることで、位置ずれが大きい状態でゲインが高くされることが抑制され、ひいては、第１軸２１、第２軸２２間における精密ステージ２４の位置ずれを抑制しつつサーボモータ３Ａ、３Ｂに設定するゲインを可及的に高く設定することができる。

【0021】

＜実施形態＞
以下、図面を参照して実施形態について説明する。図１は、実施形態に係るサーボシステム１の一例を示す図である。サーボシステム１は、適用例でも説明したように、負荷機械２、サーボモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、サーボドライバ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、コントローラ７及び調整支援装置９を備える。第３軸２３は、例えば、第１軸２１と第２軸２２とに直交するように機械的に接続される。本実施形態では、サーボモータ３Ａ、３Ｂは位置制御で駆動されるものと仮定し、移動量に係るパラメータとして位置偏差が採用される。

【0022】

サーボモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃには、サーボドライバ４Ａ、４Ｂ、４Ｃが夫々接続される。サーボドライバ４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、コントローラ７からの指令信号にしたがってサーボモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの駆動信号を出力する。サーボドライバ４Ａ、４Ｂ、４Ｃには、ユーザ又は外部装置からの入力に応じて指令信号を出力するコントローラ７が接続される。また、コントローラ７には、サーボドライバ４Ａ、４Ｂによるゲインの調整を支援する調整支援装置９が設けられる。調整支援装置９は、例えば、所定のプログラムを実行するパーソナルコンピュータやＰＬＣによって実現することができる。

【0023】

なお、図１では、軸干渉を生じ得る軸を第１軸２１、第２軸２２の二軸とし、軸干渉を生じない軸を第３軸２３の一軸として構成を例示しているが、軸干渉を生じ得る軸が三軸以上である負荷機械が採用されてもよい。軸干渉を生じ得る軸が三軸以上である負荷機械が採用される場合、各軸に対してサーボモータ、サーボドライバ及びコントローラが設けられ、各サーボドライバに調整支援装置９が接続されればよい。

【0024】

図３は、実施形態におけるサーボドライバ４Ａ、４Ｂと調整支援装置９の概略構成を示すブロック図である。図３では、軸干渉が生じ得る第１軸２１及び第２軸２２を制御するサーボドライバ４Ａ、４Ｂが記載されている。また、図３では、コントローラ７についても記載されている。以下、図３を参照して、サーボドライバ４Ａ、４Ｂと調整支援装置９
の概略構成について説明する。

【0025】

サーボドライバ４Ａは、コントローラ７から入力される指令に基づいてサーボモータ３Ａに駆動電流を出力する制御部４１Ａを備える。制御部４１Ａは、位置制御器、速度制御器、トルク制御器等を含むが、これらは公知の構成を適宜採用することができるので詳細な説明は省略する。

【0026】

サーボドライバ４Ａは、サーボモータ３Ａの位置を取得する第１取得部４２Ａ及びサーボモータ３Ａのトルクを取得する第２取得部４３Ａを備える。サーボモータ３Ａの位置及びトルクは、例えば、サーボモータ３Ａから受けるフィードバック信号を基に取得される。サーボドライバ４Ａは、各種情報を記憶する記憶部４４Ａ及び外部と通信するための通信部４５Ａを有する。サーボドライバ４Ｂも同様に、制御部４１Ｂ、第１取得部４２Ｂ、第２取得部４３Ｂ、記憶部４４Ｂ及び通信部４５Ｂを備えるが、各部の構成はサーボドライバ４Ａと同様であるので説明を省略する。

【0027】

コントローラ７は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂと調整支援装置９との間での信号の送受信を中継する信号中継部７１を含む。コントローラ７は、数値制御プログラム等を実行するＣＰＵからなるプロセッサ、メモリ、通信部等を有するが、これらは公知の構成を適宜採用することができるので詳細な説明は省略する。

【0028】

調整支援装置９は、例えば、後述するゲインを調整するためのプログラムを実行するＣＰＵや当該プログラムやデータを記憶する記憶装置を有するコンピュータにより構成される。調整支援装置９は、第１取得部９１、第２取得部９２、設定制御部９３、記憶部９４及び出力部９５を備える。

【0029】

第１取得部９１は、第１取得部４２Ａ、４２Ｂによって取得されたサーボモータ３Ａ、３Ｂの位置を、通信部４５Ａ、４４ｂ及び信号中継部７１を介して、サーボドライバ４Ａ、４Ｂから取得する。第２取得部９２は、第２取得部４３Ａ、４３Ｂによって取得されたサーボモータ３Ａ、３Ｂのトルクを、通信部４５Ａ、４５Ｂ及び信号中継部７１を介して、サーボドライバ４Ａ、４Ｂから取得する。記憶部９４は、例えば、サーボドライバ４Ａ、４Ｂの位置偏差に対する位置閾値やトルク偏差に対するトルク閾値を記憶する。出力部９５は、設定制御部９３による処理の結果等を出力する。出力部９５は、例えば、ディスプレイ、スピーカー、警告灯等である。

【0030】

サーボモータ３Ａ、３Ｂを駆動してゲイン調整を行うと、サーボモータ３Ａ、３Ｂ間において、位置偏差、トルク偏差が生じ得る。例えば、相互に干渉する軸に接続されたサーボモータ３Ａ、３Ｂにおいては、第１軸２１及び第２軸２２に対して第３軸２３が架設されたことによる機械剛性の影響で、サーボモータ３Ａ、３Ｂのフィードバック信号が示す位置と、実際の精密ステージ２４の第１軸２１、２２の長手方向に沿った位置とにずれが生じ得る。

【0031】

図４は、ゲイン調整時における位置偏差及びトルク偏差のデータの一例を示す図である。図４Ａは、サーボモータ３Ａ、３Ｂのゲイン調整時における動作速度の変動を例示する。図４Ｂ及び図４Ｃは、図４Ａに例示される速度でサーボモータ３Ａ、３Ｂが駆動されたときに生じる位置偏差の変動及びトルク偏差の変動を夫々例示する。図４Ａの縦軸は動作速度を例示する。図４Ｂの縦軸は位置偏差を例示する。図４Ｃの縦軸はトルク偏差を例示する。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃの横軸は、時間を例示する。なお、図４Ｂ及び図４Ｃにおいて、実線はゲインが高いときの変動を例示し、点線はゲインが低いときの変動を例示する。図４に例示するように、ゲイン調整時において、サーボモータ３Ａ、３Ｂの動作速度の変動に応じて、位置偏差及びトルク偏差は様々な値に変動する。

【0032】

図３に戻り、設定制御部９３は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂによるゲイン調整時において、第１取得部９１によって取得されたサーボモータ３Ａ、３Ｂ間の位置偏差、及び、第２取得部９２によって取得されたサーボモータ３Ａ、３Ｂ間のトルク偏差の少なくとも一方が、記憶部９４に記憶された閾値以上であるか否かを判定する。設定制御部９３は、閾値以上である場合には、サーボドライバ４Ａ、４Ｂによるゲイン調整を終了させる調整終了指令を、信号中継部７１及び通信部４５Ａ、４５Ｂを介して、サーボドライバ４Ａ、４Ｂに送信する。

【0033】

ここで、設定制御部９３は、位置偏差とトルク偏差を縦軸及び横軸に夫々取った二次元座標空間上において、位置偏差の位置閾値とトルク偏差のトルク閾値によって形成される矩形領域内であるか否かによって、調整終了指令を送信するか否かを判定することができる。

【0034】

図５は、位置偏差の位置閾値Ｔ_Ｐとトルク偏差のトルク閾値Ｔ_Ｔによって区画される矩形領域Ｒ１を模式的に示す図である。図５では、縦軸は位置偏差を例示し、横軸がトルク偏差を例示する。そして、位置閾値Ｔ_Ｐとトルク閾値Ｔ_Ｔによって矩形領域Ｒ１が形成される。例えば、位置偏差が位置閾値Ｔ_Ｐ未満のＰ１であり、トルク偏差がトルク閾値Ｔ_Ｔ未満のＴ２である場合は座標空間上の点Ｃ１に対応する。点Ｃ１は、矩形領域Ｒ１内に位置するため、設定制御部９３は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂに対して調整終了指令を送信しない。一方、位置偏差が位置閾値Ｔ_Ｐ以上のＴ２となっている点Ｃ２や、トルク偏差がトルク閾値Ｔ_Ｔ以上のＴ２となっている点Ｃ３、位置偏差及びトルク偏差がいずれも閾値以上となっている点Ｃ４は、矩形領域Ｒ１外に位置するため、設定制御部９３は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂに対して調整終了指令を送信することでゲイン調整を終了させる。

【0035】

＜処理フロー＞
図６は、実施形態におけるゲイン調整処理の処理フローの一例を示す図である。以下、図６を参照して、実施形態におけるゲイン調整処理の処理フローの一例について説明する。

【0036】

ステップＳ１では、サーボドライバ４Ａ、４Ｂは、サーボモータ３Ａ、３Ｂのゲイン調整を行う。ゲイン調整としては、例えば、サーボモータ３Ａ、３Ｂのゲインを高くすることが行われる。ゲイン調整の対象としては、速度比例ゲインや位置比例ゲインが挙げられる。なお、本実施形態では、サーボモータ３Ａ、３Ｂに対して等しいゲインが設定される。

【0037】

ステップＳ２では、サーボドライバ４Ａ、４Ｂは、サーボモータ３Ａ、３Ｂからフィードバック信号を受ける。第１取得部４２Ａ、４２Ｂは、フィードバック信号を基に、サーボモータ３Ａ、３Ｂの位置を取得する。第１取得部９１は、信号中継部７１及び通信部４５Ａ、４５Ｂを介して、サーボモータ３Ａ、３Ｂの位置を取得する。

【0038】

ステップＳ３では、第２取得部４３Ａ、４３Ｂは、ステップＳ２で受けたフィードバック信号を基に、サーボモータ３Ａ、３Ｂのトルクを取得する。第２取得部９２は、信号中継部７１及び通信部４５Ａ、４５Ｂを介して、サーボモータ３Ａ、３Ｂのトルクを取得する。

【0039】

ステップＳ４では、設定制御部９３は、ステップＳ２で取得したサーボモータ３Ａ、３Ｂの位置の差を算出する。また、設定制御部９３は、ステップＳ３で取得したサーボモータ３Ａ、３Ｂのトルク偏差を算出する。設定制御部９３は、算出した位置偏差及びトルク偏差を、例えばディスプレイである出力部９５に表示させる。

【0040】

ステップＳ５では、設定制御部９３は、ステップＳ４で算出した位置偏差が、記憶部９４に記憶された位置閾値Ｔ_Ｐ以上であるか否かを判定する。位置閾値Ｔ_Ｐ以上である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、処理はステップＳ７に進められる。位置閾値Ｔ_Ｐ未満である場合（ステップＳ５でＮＯ）、処理はステップＳ６に進められる。

【0041】

ステップＳ６では、設定制御部９３は、ステップＳ４で算出したトルク偏差が、記憶部９４に記憶されたトルク閾値Ｔ_Ｔ以上であるか否かを判定する。トルク閾値Ｔ_Ｔ以上である場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、処理はステップＳ７に進められる。トルク閾値Ｔ_Ｔ未満である場合（ステップＳ６でＮＯ）、処理はステップＳ１に進められて、ゲイン調整が継続される。

【0042】

ステップＳ７では、設定制御部９３は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂによるゲイン調整を終了させる終了指令を、信号中継部７１及び通信部４５Ａ、４５Ｂを介して、サーボドライバ４Ａ、４Ｂに送信する。設定制御部９３は、例えば、出力部９５に位置偏差及びトルク偏差の少なくとも一方が閾値を超えたことを出力部９５に出力させてもよい。

【0043】

＜実施形態の作用効果＞
本実施形態では、サーボモータ３Ａ、３Ｂの位置偏差を設定制御部９３が監視するとともに、サーボモータ３Ａ、３Ｂのトルク偏差を設定制御部９３が監視しながら、サーボモータ３Ａ及びサーボモータ３Ｂのゲイン調整が行われる。そして、本実施形態では、設定制御部９３は、監視された位置偏差及びトルク偏差の少なくとも一方が、記憶部９４に記憶された閾値以上となった場合には、ゲインの調整を終了させる指示をサーボドライバ４Ａ、４Ｂに対して送信する。本実施形態では、このような処理が実行されることで、位置ずれが大きい状態でゲインが高くされることが抑制されるため、サーボシステム１への機械的な負荷が低減される。ひいては、第１軸２１、第２軸２２間の位置ずれを抑制しつつサーボモータ３Ａ、３Ｂに設定するゲインを可及的に高く設定することができる。

【0044】

本実施形態では、算出された位置偏差及びトルク偏差が出力部９５に出力される。そのため、本実施形態によれば、ゲイン調整時における位置偏差及びトルク偏差の変動をユーザが確認できる。

【0045】

本実施形態では、終了指令を送信する際に、位置偏差及びトルク偏差の少なくとも一方が閾値を超えたことが出力部９５に出力される。そのため、本実施形態によれば、ゲイン調整が終了した理由をユーザが確認できる。

【0046】

＜第１変形例＞
以上説明した実施形態では、ゲイン調整中に位置偏差を縮小する（改善する）処理は行われなかった。第１変形例では、ゲイン調整中に位置偏差を縮小する処理をさらに実行する例について説明する。

【0047】

図７は、第１変形例におけるサーボドライバ１４Ａ、１４Ｂと調整支援装置９の概略構成を示すブロック図である。サーボドライバ１４Ａは、制御部１４１Ａを備える点でサーボドライバ４Ａとは異なる。サーボドライバ１４Ｂは、制御部１４１Ｂを備える点でサーボドライバ４Ｂとは異なる。調整支援装置１９は、設定制御部９３に代えて設定制御部１９３を備える点で、調整支援装置９とは異なる。第１変形例では、サーボドライバ１４Ａに接続されたサーボモータ３Ａを主軸、サーボドライバ１４Ｂに接続されたサーボモータ３Ｂを従軸と仮定する。

【0048】

調整支援装置１９の記憶部９４には、閾値Ｔ_Ｐ及び閾値Ｔ_Ｔよりも小さい値に設定され
た閾値Ｔ_Ｐ１がさらに記憶される。設定制御部１９３は、位置偏差がＴ_Ｐ１以上閾値Ｔ_Ｐ未満である場合に、位置調整指令をサーボドライバ１４Ａに送信する。

【0049】

位置調整指令を受けたサーボドライバ１４Ａでは、制御部１４１Ａがサーボドライバ１４Ｂに対して、通信部４５Ａ、信号中継部７１、通信部４５Ｂを介して、位置変更指令を送信する。位置変更指令では、サーボドライバ１４Ｂの位置比例ゲインや速度比例ゲインの変更がサーボドライバ１４Ｂに対して指示される。位置変更指令によるサーボドライバ１４Ｂの位置の変更量Δｐｏｓは、サーボモータ３Ａのトルクとサーボモータ３Ｂのトルクとの差（トルク偏差）Δトルク、位置比例ゲイン、速度比例ゲイン及び総イナーシャを基に決定される。変更量Δｐｏｓは、例えば、数式（１）「Δｐｏｓ＝Δトルク［Ｎｍ］／（総イナーシャ×速度比例ゲイン×位置比例ゲイン）」によって決定することができる。ここで、数式（１）における「総イナーシャ」は、例えば、位置変更指令の対象となるサーボモータ３Ｂのロータイナーシャと負荷イナーシャの和である。また、変更量Δｐｏｓは、主軸と従軸の位置の差によって決定されてもよい。すなわち、変更量Δｐｏｓは、数式（２）「Δｐｏｓ＝（サーボモータ３Ａのエンコーダが示す主軸の位置）－（サーボモータ３Ｂのエンコーダが示す従軸の位置）」によって決定されてもよい。

【0050】

サーボドライバ１４Ｂの制御部１４１Ｂは、位置変更指令で指示された変更量Δｐｏｓだけサーボモータ３Ｂの第２軸２２の位置を変更する位置補正指令をサーボドライバ１４Ｂに出力する。また、制御部１４１Ａは、位置変更指令で通知した変更量Δｐｏｓを調整支援装置１９に通知する。設定制御部１９３は、制御部１４１Ａから受け取った変更量Δｐｏｓを閾値Ｔ_Ｐに加算した値を新たな閾値Ｔ_Ｐとして、記憶部９４に記憶させる。

【0051】

第１変形例によれば、変更量Δｐｏｓだけサーボドライバ１４Ｂに対する位置調整指令が補正されることで、サーボドライバ１４Ａ、１４Ｂ間の位置偏差が縮小される。

【0052】

＜第２変形例＞
以上説明した実施形態では、サーボモータ３Ａ、３Ｂに対して等しいゲインが設定された。しかしながら、サーボモータ３Ａ、３Ｂに対しては、互いに異なるゲインが設定されてもよい。このような場合、サーボモータ３Ａ、３Ｂの一方を主軸、他方を従軸とし、主軸に設定するゲインを基準として従軸のゲインが決定されればよい。例えば、サーボモータ３Ａを主軸、サーボモータ３Ｂを従軸とする場合、サーボモータ３Ｂに設定するゲインをサーボモータ３Ａに設定するゲインのα倍（α＞０）とすればよい。ここで、αは、サーボモータ３Ｂの指令に対する遅れ、サーボモータ３Ｂのトルク、位置比例ゲイン、速度比例ゲイン及び総イナーシャを用いて、決定することができる。ここで、αは、サーボモータ３Ｂの指令に対する遅れ（軸間位置偏差）を用いて決定する場合には、数式（３）「α＝（１＋Δｐｏｓ）」によって決定されてもよい。ここで、Δｐｏｓは、例えば、上記数式（１）または数式（２）によって決定される。

【0053】

例えば、サーボモータ３Ｂの位置比例ゲインは、サーボモータ３Ａの位置比例ゲインにαを乗じることで算出できる。また、サーボモータ３Ｂの速度比例ゲインは、サーボモータ３Ａの速度比例ゲインにαを乗じることで算出できる。ただし、αを乗じた後のサーボモータ３Ｂの位置比例ゲイン及び速度比例ゲインは、主軸の速度比例ゲインの０．５倍未満であることが好ましい。主軸の速度比例ゲインの０．５倍未満であれば、位置制御の位相悪化が抑制される。

【0054】

第２変形例によれば、サーボモータ３Ａ、３Ｂのゲインが異なる場合でも、位置ずれが大きい状態でゲインが高くされることが抑制される。

【0055】

＜その他の変形＞
以上説明した実施形態では、第１軸２１及び第２軸２２の２本の軸が互いに干渉するサーボシステム１が例示されたが、互いに干渉する軸は３本以上であってもよい。このような場合、互いに干渉する軸夫々の位置のうち、位置の最大値と最小値の差を位置偏差とすればよい。また、互いに干渉する軸夫々のトルクのうち、トルクの最大値と最小値の差をトルク偏差とすればよい。

【0056】

以上説明した実施形態では、サーボドライバ４Ａ、４Ｂと調整支援装置９との間にコントローラ７が介在したが、サーボドライバ４Ａ、４Ｂと調整支援装置９とが直接接続されてもよい。このような場合、調整支援装置９は、サーボドライバ４Ａ、４Ｂの通信部４５Ａ、４５Ｂを介して、サーボモータ３Ａ、３Ｂの位置及びトルクを取得すればよい。

【0057】

また、調整支援装置９の機能をサーボドライバ４Ａ、４Ｂの一方が担ってもよい。例えば、サーボドライバ４Ａが調整支援装置９の機能を担う場合、サーボドライバ４Ａは、通信部４５Ａ、４５Ｂを介して、サーボモータ３Ｂの位置及びトルクを取得し、取得した位置及びトルクを基に位置偏差及びトルク偏差を算出する。そして、サーボドライバ４Ａは、位置偏差及びトルク偏差と記憶部４４Ａに記憶された閾値（閾値Ｔ_Ｐ及び閾値Ｔ_Ｔ）とを基に、終了指令を送信するか否かを判定する。そして、終了指令を送信すると判定した場合、サーボドライバ４Ａは、サーボモータ３Ａのゲイン調整を終了するとともに、サーボドライバ４Ｂに対して終了指令を送信すればよい。

【0058】

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。

【0059】

＜付記１＞
平行に配置された第１の軸（２１）と第２の軸（２２）と、前記第１の軸（２１）と前記第２の軸（２２）に跨って架設される第３の軸（２３）と、前記第１の軸（２１）を駆動する第１のサーボモータ（３Ａ）と、前記第２の軸（２２）を駆動する第２のサーボモータ（３Ｂ）と、前記第３の軸（２３）を駆動する第３のサーボモータ（３Ｃ）と、を含むサーボシステム（１）のゲインを調整する方法であって、
前記第１のサーボモータ（３Ａ）及び前記第２のサーボモータ（３Ｂ）を駆動して、前記第３の軸（２３）を前記第１の軸（２１）及び前記第２の軸（２２）の軸方向に移動させて前記第１のサーボモータ（３Ａ）と前記第２のサーボモータ（３Ｂ）のゲインを調整する調整ステップと（ステップＳ１）、
前記ゲインの調整時に、前記第１のサーボモータ（３Ａ）からの第１のフィードバック信号から第１の移動量に係るパラメータと、前記第２のサーボモータ（３Ｂ）からの第２のフィードバック信号から第２の移動量に係るパラメータと、を取得する第１の取得ステップと（ステップＳ２）、
前記ゲインの調整時に、前記第１のフィードバック信号が示す第１のトルクと、前記第２のフィードバック信号が示す第２のトルクと、を取得する第２の取得ステップと（ステップＳ３）、
前記第１の移動量に係るパラメータと前記第２の移動量に係るパラメータの差及び前記第１のトルク及び前記第２のトルクのトルク偏差の少なくとも一方が記憶部（９４）に予め記憶された閾値（Ｔ_Ｐ、Ｔ_Ｔ）以上となった場合、前記調整ステップを終了する制御ステップと（ステップＳ７）、を含む、
サーボモータのゲイン調整方法（図６）。

【符号の説明】

【0060】

１・・サーボシステム
２・・負荷機械
３Ａ・・サーボモータ
３Ｂ・・サーボモータ
３Ｃ・・サーボモータ
４Ａ・・サーボドライバ
１４Ａ・・サーボドライバ
４Ｂ・・サーボドライバ
１４Ｂ・・サーボドライバ
４Ｃ・・サーボモータ
７・・コントローラ
９・・調整支援装置
１９・・調整支援装置
２１・・第１軸
２２・・第２軸
２３・・第３軸
２４・・精密ステージ
４１Ａ・・制御部
１４１Ａ・・制御部
４１Ｂ・・制御部
１４１Ｂ・・制御部
４２Ａ・・第１取得部
４２Ｂ・・第１取得部
４３Ａ・・第２取得部
４３Ｂ・・第２取得部
４４Ａ・・記憶部
４４Ｂ・・記憶部
４５Ａ・・通信部
４５Ｂ・・通信部
７１・・信号中継部
９１・・第１取得部
９２・・第２取得部
９３・・設定制御部
１９３・・設定制御部
９４・・記憶部
９５・・出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】