7614345 モータの制御装置、産業機械システム、及びモータの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】モータの制御装置、産業機械システム、及びモータの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/40 20160101AFI20250107BHJP

【ＦＩ】

H02P29/40

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023522025

(86)(22)【出願日】2021-05-17

(86)【国際出願番号】 JP2021018659

(87)【国際公開番号】W WO2022244078

(87)【国際公開日】2022-11-24

【審査請求日】2023-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】寳澤 駿

(72)【発明者】

【氏名】猪飼 聡史

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－７６１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－９３５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３９０４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の弾性要素を介して被駆動体に接続され、該被駆動体を駆動するモータを制御する制御装置であって、
前記モータを加速するように動作させるための指令を生成する指令生成部と、
前記弾性要素の弾性を表す弾性パラメータに基づいて前記指令の補正量を求める補正量演算処理を実行する補正量演算部と、
前記指令に応じて前記モータが発生した駆動力が第１の前記弾性要素に作用する第１の段階から、該駆動力が該第１の弾性要素を通して第２の前記弾性要素に作用する第２の段階へ移行したことを検出する段階検出部と、を備え、
前記補正量演算部は、前記第１の段階から前記第２の段階への移行が検出されたときに、実行する前記補正量演算処理を、前記第１の弾性要素の第１の前記弾性パラメータに基づく第１の前記補正量演算処理から、前記第２の弾性要素の第２の前記弾性パラメータと前記第１の弾性パラメータとに基づく第２の前記補正量演算処理へ切り換える、制御装置。

【請求項2】

前記駆動力を示す力パラメータの時間に対する変化の度合いを取得する変化取得部をさらに備え、
前記段階検出部は、前記変化取得部が取得した前記変化の度合いが予め定めた基準を超えたときに、前記第１の段階から前記第２の段階へ移行したことを検出する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記力パラメータは、前記指令、又は該指令に応じて前記モータを動作させているときに供給されるフィードバックを有し、
前記指令は、前記駆動力を規定するトルク指令、又は前記モータの加速度を規定する加速度指令を有し、
前記フィードバックは、前記駆動力に対応する力フィードバック、前記加速度に対応する加速度フィードバック、又は前記モータに供給される電流を示す電流フィードバックを有する、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記変化取得部は、前記変化の度合いとして、前記力パラメータの傾きを取得する、請求項２又は３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記モータが前記指令に従って動作を開始した時点からの該モータの動作量を取得する動作量取得部をさらに備え、
前記段階検出部は、前記動作量が予め定めた閾値に達したときに、前記第１の段階から前記第２の段階へ移行したことを検出する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項6】

前記モータが前記指令に従って動作を開始した時点からの経過時間を取得する経過時間取得部をさらに備え、
前記段階検出部は、前記経過時間が予め定めた閾値に達したときに、前記第１の段階から前記第２の段階へ移行したことを検出する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項7】

前記指令生成部は、前記モータの動作方向を反転させた後に該モータを加速するための前記指令を生成する、請求項１～６のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記弾性パラメータは、前記弾性要素のバネ定数を有し、
前記補正量演算部は、前記第１の補正量演算処理において、前記第１の弾性要素の第１の前記バネ定数と、前記駆動力を示す力パラメータとを用いて、前記第１の弾性要素に関する第１の前記補正量を求める、請求項１～７のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項9】

前記補正量演算部は、前記第２の補正量演算処理において、
前記第１の補正量を求めるとともに、前記第２の弾性要素の第２の前記バネ定数と前記力パラメータとを用いて、前記第２の弾性要素に関する第２の前記補正量を求め、
前記第１の補正量と前記第２の補正量との和を、前記第１の弾性要素及び前記第２の弾性要素に関する第３の前記補正量として求める、請求項８に記載の制御装置。

【請求項10】

前記補正量演算部は、前記第２の補正量演算処理において、前記第１の弾性要素の第１の前記バネ定数と前記第２の弾性要素の第２の前記バネ定数との合成バネ定数と、前記力パラメータと、を用いて、前記第１の弾性要素及び前記第２の弾性要素に関する第２の前記補正量を求める、請求項８に記載の制御装置。

【請求項11】

前記指令は、前記被駆動体の位置を規定する位置指令を有し、
前記補正量演算部は、前記位置指令を補正するための前記補正量を求める、請求項１～１０のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項12】

被駆動体と、
複数の弾性要素を介して前記被駆動体に接続され、該被駆動体を駆動するモータと、
請求項１～１１のいずれか１項に記載の制御装置と、を備える、産業機械システム。

【請求項13】

複数の弾性要素を介して被駆動体に接続され、該被駆動体を駆動するモータを制御する方法であって、
プロセッサが、
前記モータを加速するように動作させるための指令を生成し、
前記弾性要素の弾性を表す弾性パラメータに基づいて前記指令の補正量を求める補正量演算処理を実行し、
前記指令に応じて前記モータが発生した駆動力が第１の前記弾性要素に作用する第１の段階から、該駆動力が該第１の弾性要素を通して第２の前記弾性要素に作用する第２の段階へ移行したことを検出し、
前記第１の段階から前記第２の段階への移行を検出したときに、実行する前記補正量演算処理を、前記第１の弾性要素の第１の前記弾性パラメータに基づく第１の前記補正量演算処理から、前記第２の弾性要素の第２の前記弾性パラメータと前記第１の弾性パラメータとに基づく第２の前記補正量演算処理へ切り換える、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータの制御装置、産業機械システム、及びモータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

弾性要素（例えば、ボールねじ）を介して被駆動体に接続されたモータを制御する制御装置において、該弾性要素の弾性変形に応じてモータへの指令を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－０１３５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータと被駆動体との間に複数の弾性要素が介挿され、該複数の弾性要素が段階的に弾性変形することにより、モータによる被駆動体の位置決め精度に影響が生じる場合があった。従来、このような場合の位置決め精度を向上させる技術が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様において、複数の弾性要素を介して被駆動体に接続され、該被駆動体を駆動するモータを制御する制御装置は、モータを加速するように動作させるための指令を生成する指令生成部と、弾性要素の弾性を表す弾性パラメータに基づいて指令の補正量を求める補正量演算処理を実行する補正量演算部と、指令に応じてモータが発生した駆動力が第１の弾性要素に作用する第１の段階から、該駆動力が該第１の弾性要素を通して第２の弾性要素に作用する第２の段階へ移行したことを検出する段階検出部とを備える。

【0006】

補正量演算部は、第１の段階から第２の段階への移行が検出されたときに、実行する補正量演算処理を、第１の弾性要素の第１の弾性パラメータに基づく第１の補正量演算処理から、第２の弾性要素の第２の弾性パラメータと第１の弾性パラメータとに基づく第２の補正量演算処理へ切り換える。

【0007】

本開示の他の態様において、複数の弾性要素を介して被駆動体に接続され、該被駆動体を駆動するモータを制御する方法は、プロセッサが、モータを加速するように動作させるための指令を生成し、弾性要素の弾性を表す弾性パラメータに基づいて指令の補正量を求める補正量演算処理を実行し、指令に応じてモータが発生した駆動力が第１の弾性要素に作用する第１の段階から、該駆動力が該第１の弾性要素を通して第２の弾性要素に作用する第２の段階へ移行したことを検出し、第１の段階から第２の段階への移行を検出したときに、実行する補正量演算処理を、第１の弾性要素の第１の弾性パラメータに基づく第１の補正量演算処理から、該第１の弾性パラメータと第２の弾性要素の第２の弾性パラメータとに基づく第２の補正量演算処理へ切り換える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、モータの駆動力が複数の弾性要素に作用する段階に適した補正量を求めることができる。したがって、モータと被駆動体とが複数の弾性要素を介して接続されている場合において、複数の弾性要素の段階的な弾性変形に起因する誤差を高精度に打ち消すことができるので、モータによる被駆動体の位置決め精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る産業機械システムのブロック図である。

【図2】図１に示す産業機械の概略図を示す。

【図3】図２に示す産業機械の機械モデルを示す。

【図4】図３に示す機械モデルにおいて、モータの駆動力が第１の弾性要素に作用した第１の段階を示す。

【図5】図３に示す機械モデルにおいて、モータの駆動力が、第１の弾性要素を通して第２の弾性要素に作用した第２の段階を示す。

【図6】モータを動作させる指令の時間変化特性の一例を示す。

【図7】図１に示す制御装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。

【図8】図１に示す制御装置の他の機能を示すブロック図である。

【図9】図８に示す制御装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。

【図10】他の実施形態に係る制御装置を具備する産業機械システムのブロック図である。

【図11】図１０に示す制御装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。

【図12】図１０に示す制御装置の他の機能を示すブロック図である。

【図13】図１０に示す制御装置の動作フローの他の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１及び図２を参照して、一実施形態に係る産業機械システム１０について説明する。産業機械システム１０は、産業機械１２、及び制御装置１４を備える。

【0011】

産業機械１２は、ワークに対して所定の作業（切削加工、溶接等）を行うためのものであって、モータ１６、複数の弾性要素１８及び２０、並びに被駆動体２２を有する。モータ１６は、例えば、電動機としてのサーボモータであって、制御装置１４からの指令に応じて、その出力シャフト１６ａ（図２）を回転駆動する。

【0012】

モータ１６の出力シャフト１６ａと被駆動体２２とは、複数の弾性要素１８及び２０を介して、互いに機械的に連結されている。例えば、弾性要素１８は、軸線Ａに沿って真直ぐに延在するボールねじであって、弾性パラメータＰＲ１を有する部材（例えば、鉄製部材）である。

【0013】

弾性パラメータＰＲ１は、弾性要素１８の弾性を表すパラメータであって、例えば、バネ定数ｋ１、コンプライアンスＣ１（＝１／ｋ１）、又は弾性率Ｇ１（ヤング率、剛性率、又はポアソン比等を含む）を有する。なお、以下の説明においては、図２中の矢印Ｂで示す軸線Ａに沿う方向を、右方として言及することがある。弾性要素１８は、その左端がモータ１６の出力シャフト１６ａに固定される。

【0014】

一方、弾性要素２０は、例えば、弾性要素１８と被駆動体２２との間に介挿され、弾性要素１８を収容する筐体（図示せず）の内側に異物が混入するのを防止するシール機構であって、弾性パラメータＰＲ２を有する部材（例えば、ゴム製部材）である。弾性パラメータＰＲ２は、弾性要素２０の弾性を表すパラメータであって、バネ定数ｋ２、コンプライアンスＣ２（＝１／ｋ２）、又は弾性率Ｇ２を有し得る。

【0015】

被駆動体２２は、例えば、ワークが設置されるワークテーブルであって、ボールねじとしての弾性要素１８と係合する係合部２２ａを有する。モータ１６が出力シャフト１６ａを回転駆動するとともに、弾性要素１８が軸線Ａ周りに回転され、該弾性要素１８の回転に応じて、被駆動体２２が軸線Ａの方向へ往復動される。

【0016】

一方、シール機構としての弾性要素２０は、被駆動体２２に接触しており、該被駆動体２２が往復動するのに応じて弾性変形し、該被駆動体２２に対し、弾性変形の応力及び摩擦力等の力を加える。こうして、モータ１６は、弾性要素１８及び２０を介して、被駆動体２２を駆動する。

【0017】

モータ１６には、少なくとも１つのセンサ２４（図１）が設けられている。例えば、センサ２４は、出力シャフト１６ａの回転位置Ｐを検出する回転検出センサ（エンコーダ、ホール素子等）、モータ１６に供給された電流Ｉを検出する電流センサ、及び、モータ１６が出力シャフト１６ａに与える駆動力Ｆ（トルク）を検出する力センサ（トルクセンサ）を有する。

【0018】

センサ２４は、回転位置Ｐ、電流Ｉ、及び駆動力Ｆを検出し、それぞれ、位置フィードバックＰ、電流フィードバックＩ、及び力フィードバックＦとして、制御装置１４に供給する。なお、センサ２４は、出力シャフト１６ａ(又は被駆動体２２）の加速度αを検出し、検出値を加速度フィードバックαとして制御装置１４に供給してもよいし、又は、位置フィードバックＰを時間二階微分することで得られる加速度フィードバックαを制御装置１４に供給してもよい。

【0019】

制御装置１４は、産業機械１２（具体的には、モータ１６）を制御する。図１に示すように、制御装置１４は、プロセッサ３０、メモリ３２、及びＩ／Ｏインターフェース３４を有するコンピュータである。プロセッサ３０は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、バス３６を介してメモリ３２及びＩ／Ｏインターフェース３４に通信可能に接続されている。プロセッサ３０は、メモリ３２及びＩ／Ｏインターフェース３４と通信しつつ、後述する指令補正機能を実現するための演算処理を行う。

【0020】

メモリ３２は、ＲＡＭ又はＲＯＭ等を有し、プロセッサ３０が実行する指令補正機能のための演算処理で利用される各種データ、及び該演算処理の途中で生成される各種データを、一時的又は恒久的に記憶する。Ｉ／Ｏインターフェース３４は、例えば、イーサネット（登録商標）ポート、ＵＳＢポート、光ファイバコネクタ、又はＨＤＭＩ（登録商標）端子を有し、プロセッサ３０からの指令の下、外部機器との間でデータを有線又は無線で通信する。

【0021】

プロセッサ３０は、モータ１６を加速するように駆動するための指令ＣＭを生成する。この指令ＣＭは、例えば、位置指令ＣＭｐ、速度指令ＣＭｖ、及びトルク指令ＣＭτを有する。位置指令ＣＭｐは、被駆動体２２（つまり、モータ１６の出力シャフト１６ａ）の目標位置を規定し、速度指令ＣＭｖは、モータ１６（又は被駆動体２２）の速度Ｖを規定し、トルク指令ＣＭτは、モータ１６の駆動力Ｆ（トルク）を規定する。

【0022】

なお、指令ＣＭは、トルク指令ＣＭτの代わりに、モータ１６の出力シャフト１６ａ（又は、被駆動体２２）の加速度αを規定する加速度指令ＣＭαを有してもよい。このように、本実施形態においては、プロセッサ３０は、指令ＣＭを生成する指令生成部４０（図１）として機能する。

【0023】

モータ１６は、指令ＣＭに応じて出力シャフト１６ａを回転駆動する駆動力Ｆ（トルク）を発生させる。モータ１６が生じた駆動力Ｆは、弾性要素１８に作用した後に弾性要素２０に作用して、被駆動体２２を駆動することになる。弾性要素１８及び２０は、駆動力Ｆの作用によって僅かに弾性変形するバネとして見做すことができる。

【0024】

図３に、産業機械１２の概略的な機械系モデルを示す。図３に示すように、産業機械１２は、モータ１６と被駆動体２２との間に、バネとしての弾性要素１８及び２０が介挿された機械系モデルとして、概略的に表すことができる。図３に示すように、産業機械１２の機械系モデルにおいては、弾性要素１８と弾性要素２０との間に、バックラッシ要素ＢＬ１が存在する。

【0025】

機械系モデル上のバックラッシ要素ＢＬ１は、出力シャフト１６ａと弾性要素１８との間のバックラッシと、弾性要素１８と被駆動体２２（係合部２２ａ）とのバックラッシとを表している。一方、弾性要素１８と弾性要素２０との間には、バックラッシ要素ＢＬ２が存在する。機械系モデル上のバックラッシ要素ＢＬ２は、弾性要素２０と被駆動体２２とのバックラッシを表している。

【0026】

ここで、プロセッサ３０が、モータ１６の動作方向（つまり、出力シャフト１６ａの回転方向）を一方から他方へ反転させた後に該モータ１６を加速するための指令ＣＭを生成し、該指令ＣＭにより、被駆動体２２の移動方向が右方から左方へ反転して、該被駆動体２２が左方へ加速されるとする。この場合、モータ１６は、該指令ＣＭに応じた駆動力Ｆ（トルク）を発生させる。

【0027】

この駆動力Ｆは、まず、弾性要素１８に作用するが、上述のバックラッシ要素ＢＬ１によって、該駆動力Ｆが弾性要素１８に作用して該弾性要素１８を弾性変形させる（機械モデル上は、弾性要素１８のバネを伸張させる）までに微小なタイムラグＴＬ１が発生することになる。駆動力Ｆが弾性要素１８に作用してからタイムラグＴＬ１が経過すると（つまり、バックラッシ要素ＢＬ１が解消されると）、図４に示すように、弾性要素１８に作用した駆動力Ｆによって、弾性要素１８が弾性変形（つまり、バネが伸張）し始める。

【0028】

一方、上述のバックラッシ要素ＢＬ２によって、弾性要素１８が弾性変形してから、駆動力Ｆが弾性要素２０を弾性変形（つまり、弾性要素２０のバネを伸張）させるまでに微小なタイムラグＴＬ２が発生することになる。弾性要素１８が弾性変形してからタイムラグＴＬ２が経過すると（つまり、バックラッシ要素ＢＬ２が解消されると）、図５に示すように、弾性要素２０に作用した駆動力Ｆによって、該弾性要素２０が弾性変形し始める。そして、被駆動体２２が、弾性要素２０からの力（応力、摩擦力）を受けつつ、左方へ移動し始めることになる。

【0029】

このように、産業機械１２においては、モータ１６が発生した駆動力Ｆが弾性要素１８に作用して該弾性要素１８を弾性変形させる段階ＳＴ１（図４）があり、この段階ＳＴ１においては、バックラッシ要素ＢＬ２の影響により、弾性要素２０に駆動力Ｆが実質作用しない。すなわち、この段階ＳＴ１では、産業機械１２の機械モデルにおいて、弾性要素１８のバネのみが存在していると見做すことができ、故に、弾性パラメータＰＲ１のみ考慮する必要がある。

【0030】

そして、段階ＳＴ１から、駆動力Ｆが弾性要素１８を通して弾性要素２０に作用して該弾性要素２０を弾性変形させる段階ＳＴ２（図５）へ移行する。この段階ＳＴ２では、駆動力Ｆが弾性要素１８及び２０に作用するので、産業機械１２の機械モデルにおいて、弾性要素１８及び２０の合成バネが存在しているものと見做すことができ、故に、弾性パラメータＰＲ１及びＰＲ２を考慮する必要がある。

【0031】

このように駆動力Ｆが複数の弾性要素１８及び２０に段階的に作用する複数の段階ＳＴ１及びＳＴ２を経て、被駆動体２２が駆動力Ｆによって駆動される。指令ＣＭに従ってモータ１６が駆動力Ｆを発生させたときに弾性要素１８及び２０が段階的に弾性変形することで、左方への被駆動体２２の動き出しに遅れが生じ、その結果、指令ＣＭを構成する位置指令ＣＭｐと実際の被駆動体２２の位置（具体的には、モータ１６の回転位置）との間に誤差εが生じてしまう。

【0032】

このような誤差εを打ち消すべく、プロセッサ３０は、弾性要素１８、２０の弾性パラメータＰＲに基づいて、指令ＣＭを補正する補正量βを求める補正量演算処理ＣＰを実行する。したがって、本実施形態においては、プロセッサ３０は、補正量演算処理ＣＰを実行する補正量演算部４２（図１）として機能する。なお、補正量演算処理ＣＰの詳細については、後述する。

【0033】

上述のような指令ＣＭに従ってモータ１６を加速させ、図３～図５を参照して説明したように被駆動体２２を移動させたときの、該指令ＣＭに含まれる位置指令ＣＭｐ及びトルク指令ＣＭτの時間変化特性の一例を、図６に示す。図６に示す位置指令ＣＭｐは、時間ｔ０においてモータ１６（又は被駆動体２２）の動作方向を反転させていることを表している。

【0034】

一方、トルク指令ＣＭτの、時間ｔに対する変化の度合いＤは、時間ｔ０～ｔ１の期間で比較的急である一方、時間ｔ_１以降の期間で比較的緩やかになっている。時間ｔ０～ｔ１の期間は、上述の段階ＳＴ１に対応する一方、時間ｔ１以降の期間は、上述の段階ＳＴ２に対応している。

【0035】

なお、指令ＣＭに応じてモータ１６が発生する駆動力Ｆは、トルク指令ＣＭτ、力フィードバックＦ、加速度フィードバックα（又は加速度指令ＣＭα）、及び電流フィードバックＩと高度に相関する。よって、トルク指令ＣＭτ、力フィードバックＦ、加速度フィードバックα、加速度指令ＣＭα、及び電流フィードバックＩは、駆動力Ｆを示す力パラメータＦＰとして見做すことができる。よって、力フィードバックＦ、加速度α、加速度指令ＣＭα、及び電流フィードバックＩの時間変化特性は、図６に示すトルク指令ＣＭτ（換言すれば、駆動力Ｆ）の時間変化特性と類似する。

【0036】

本実施形態においては、プロセッサ３０は、モータ１６の稼働中に、段階ＳＴ１と段階ＳＴ２とで異なる補正量演算処理ＣＰ１、ＣＰ２を実行するために、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出する。具体的には、プロセッサ３０は、力パラメータＦＰ（トルク指令ＣＭτ、加速度指令ＣＭα、力フィードバックＦ、加速度α、加速度フィードバックα、又は電流フィードバックＩ）の変化の度合いＤを取得し、該変化の度合いＤに基づいて、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出する。

【0037】

一例として、プロセッサ３０は、変化の度合いＤとして、トルク指令ＣＭτ（図６）の傾きＤ１（＝δＣＭτ／δｔ）を取得する。例えば、プロセッサ３０は、制御周期Ｔｃ（例えば、５０［ｍｓｅｃ］）で指令ＣＭを生成する場合、直近に生成したトルク指令ＣＭτ_ｎと、該トルク指令ＣＭτ_ｎの直前に生成したトルク指令ＣＭτ_ｎ－１との差Ｄ２（＝ＣＭτ_ｎ－ＣＭτ_ｎ－１）を求め、該差Ｄ２を制御周期Ｔｃで除算することで傾きＤ１（＝Ｄ２／Ｔｃ＝（ＣＭτ_ｎ－ＣＭτ_ｎ－１）／Ｔｃ）を求めてもよい。

【0038】

代替的には、プロセッサ３０は、上述の差Ｄ２（＝ＣＭτ_ｎ－ＣＭτ_ｎ－１）を、変化の度合いＤとして取得してもよい。なお、プロセッサ３０は、加速度指令ＣＭαについても、トルク指令ＣＭτと同様に、加速度指令ＣＭαの傾きＤ３（＝δＣＭα／δｔ＝（ＣＭα_ｎ－ＣＭα_ｎ－１）／Ｔｃ）、又は差Ｄ４（＝ＣＭα_ｎ－ＣＭα_ｎ－１）を、変化の度合いＤとして取得できることを理解されたい。

【0039】

他の例として、プロセッサ３０は、変化の度合いＤとして、力フィードバックＦの傾きＤ５（＝δＦ／δｔ）を取得する。例えば、プロセッサ３０は、センサ２４から力フィードバックＦを制御周期ｔｃで取得する。そして、プロセッサ３０は、直近に取得した力フィードバックＦ_ｎと、該力フィードバックＦ_ｎの直前に取得した力フィードバックＦ_ｎ－１との差Ｄ６（＝Ｆ_ｎ－Ｆ_ｎ－１）を求め、該差Ｄ６を制御周期Ｔｃで除算することで傾きＤ５（＝Ｄ６／Ｔｃ＝（Ｆ_ｎ－Ｆ_ｎ－１）／Ｔｃ）を求めてもよい。

【0040】

代替的には、プロセッサ３０は、上述の差Ｄ６（＝Ｆ_ｎ－Ｆ_ｎ－１）を、変化の度合いＤとして取得してもよい。なお、プロセッサ３０は、電流フィードバックＩについても、力フィードバックＦ_ｎと同様に、センサ２４から制御周期Ｔｃで取得し、電流フィードバックＩの傾きＤ７（＝δＩ／δｔ＝（Ｉ_ｎ－Ｉ_ｎ－１）／Ｔｃ）、又は差Ｄ８（＝Ｉ_ｎ－Ｉ_ｎ－１）を、変化の度合いＤとして取得できることを理解されたい。

【0041】

さらに他の例として、プロセッサ３０は、変化の度合いＤとして、加速度フィードバックαの傾きＤ９（つまり、躍度）を取得してもよい。具体的には、プロセッサ３０は、センサ２４から位置フィードバックＰを制御周期Ｔｃで取得し、直近に取得した位置フィードバックＰ_ｎと、該位置フィードバックＰ_ｎの直前に生成した位置フィードバックＰ_ｎ－１との差（＝Ｐ_ｎ－Ｐ_ｎ－１）を求め、該差を制御周期Ｔｃで除算することで、速度フィードバックＶ_ｎ（＝（Ｐ_ｎ－Ｐ_ｎ－１）／Ｔｃ）を求める。

【0042】

次いで、プロセッサ３０は、直近に取得した速度フィードバックＶ_ｎと、該速度フィードバックＶ_ｎの直前に生成した速度フィードバックＶ_ｎ－１との差（＝Ｖ_ｎ－Ｖ_ｎ－１）を求め、該差を制御周期Ｔｃで除算することで、加速度フィードバックα_ｎ（＝（Ｖ_ｎ－Ｖ_ｎ－１）／Ｔｃ）を求める。

【0043】

次いで、プロセッサ３０は、直近に取得した加速度フィードバックα_ｎと、該加速度フィードバックα_ｎの直前に生成した加速度フィードバックα_ｎ－１との差Ｄ１０（＝α_ｎ－α_ｎ－１）を求め、該差Ｄ１０を制御周期Ｔｃで除算することで、加速度フィードバックαの傾きＤ９（＝Ｄ１０／Ｔｃ＝（α_ｎ－α_ｎ－１）／Ｔｃ）を取得する。代替的には、プロセッサ３０は、上述の差Ｄ１０を、加速度フィードバックαの変化の度合いＤとして取得してもよい。

【0044】

以上のように、プロセッサ３０は、力パラメータＦＰ（具体的には、トルク指令ＣＭτ、加速度指令ＣＭτ、力フィードバックＦ、電流フィードバックＩ、又は加速度フィードバックα）の変化の度合いＤ（Ｄ１～Ｄ１０）を取得する変化取得部４４（図１）として機能する。

【0045】

次いで、プロセッサ３０は、取得した変化の度合いＤが、予め定めた基準Ｄ_ｔｈを超えたか否かを判定する。例えば、変化の度合いＤとしてトルク指令ＣＭτの傾きＤ１を取得した場合、プロセッサ３０は、傾きＤ１が予め定めた基準値Ｄ_ｔｈ１を超えて減少した場合（Ｄ１＜Ｄ_ｔｈ１）、変化の度合いＤが基準Ｄ_ｔｈを超えたと判定する。

【0046】

この基準値Ｄ_ｔｈ１は、例えば、図６に示す段階ＳＴ１でのトルク指令ＣＭτの傾きＤ１_{_１}と、段階ＳＴ２でのトルク指令ＣＭτの傾きＤ１_{_２}との間の値（Ｄ１_{_２}＜Ｄ_ｔｈ１＜Ｄ１_{_１}）として、予め定められ得る。なお、プロセッサ３０は、他の変化の度合いＤ２～Ｄ１０についても、同様の手法で基準Ｄ_ｔｈを超えたか否かを判定できることを理解されたい。

【0047】

プロセッサ３０は、変化の度合いＤが基準Ｄ_ｔｈを超えたと判定したときに、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したこと（換言すれば、時間ｔ１のタイミング）を検出する。このように、本実施形態においては、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したことを検出する段階検出部４６（図１）として機能する。

【0048】

上述のように段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出したとき、プロセッサ３０は、実行する補正量演算処理ＣＰを、弾性要素１８の弾性パラメータＰＲ１に基づく補正量演算処理ＣＰ１から、該弾性パラメータＰＲ１と、弾性要素２０の弾性パラメータＰＲ２とに基づく補正量演算処理ＣＰ２へ切り換える。

【0049】

具体的には、プロセッサ３０は、補正量演算部４２として機能し、段階ＳＴ１（図６中の時間ｔ０～ｔ１の期間）においては、補正量演算処理ＣＰ１を実行し、該補正量演算処理ＣＰ１において、弾性要素１８の弾性パラメータＰＲ１としてのバネ定数ｋ１と、上述の力パラメータＦＰとを用いて、弾性要素１８に関する補正量β１を求める。一例として、プロセッサ３０は、補正量演算処理ＣＰ１において、バネ定数ｋ１と、直近に取得したトルク指令ＣＭτとを、以下の式（１）に代入することで、補正量β１を求める。
β１＝ＣＭτ／ｋ１ ・・・（１）

【0050】

この式（１）は、いわゆるフックの法則であって、本実施形態に係る補正量演算処理ＣＰ１は、図３～図５に示すように弾性要素１８を１つのバネとして擬制した機械モデルに基づいている。バネ定数ｋ１は、産業機械１２においてモータ１６が弾性要素１８に加えた力（トルク）と、該力による弾性要素１８の軸線Ａの方向の弾性変形量との比例係数として予め定められ、メモリ３２に格納される。

【0051】

上述の式（１）から求められる補正量β１は、段階ＳＴ１（図４）で弾性要素１８が弾性変形することで生じる誤差ε１を打ち消すためのものである。こうして、プロセッサ３０は、段階ＳＴ１において補正量演算処理ＣＰ１を実行することで、弾性要素１８に関する補正量β１を求める。

【0052】

そして、プロセッサ３０は、段階ＳＴ１において、求めた補正量β１で指令ＣＭを補正する。具体的には、補正量β１は、モータ１６の回転位置Ｐ（又は被駆動体２２の位置）と同次元のパラメータであるので、プロセッサ３０は、補正量β１を位置指令ＣＭｐに適用することで、該位置指令ＣＭｐを補正する。例えば、プロセッサ３０は、補正量β１を位置指令ＣＭｐに加算（ＣＭｐ＋β１）することで、該位置指令ＣＭｐを補正してもよい。又は、補正量β１を、モータ１６の出力シャフト１６ａの回転位置に変換し、変換後の補正量β１を位置指令ＣＭｐに加算してもよい。

【0053】

一方、段階ＳＴ２（図６中の時間ｔ１以降の期間）においては、プロセッサ３０は、補正量演算部４２として機能して、補正量演算処理ＣＰ２を実行する。補正量演算処理ＣＰ２の一例として、プロセッサ３０は、まず、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出した時点（図６中の時間ｔ１）でのトルク指令ＣＭτ_１（図６）を取得する。

【0054】

その後、プロセッサ３０は、直近に取得したトルク指令ＣＭτと、上述のトルク指令ＣＭτ_１との差Δτ（＝ＣＭτ－ＣＭτ_１）を取得し、弾性要素１８のバネ定数ｋ１と、直近に取得したΔτを以下の式（２）に代入することで、補正量β１’を求める。
β１’＝Δτ／ｋ１ ・・・（２）

【0055】

この式（２）も、上述の式（１）と同様にフックの法則を示しており、この補正量β１’は、段階ＳＴ２（図５）で弾性要素１８が弾性変形することで生じる誤差ε１を打ち消すためのものである。以下、補正量β１’を求めるために、トルク指令ＣＭτの代わりに差Δτを用いる意義について、説明する。

【0056】

段階ＳＴ１（図４）から段階ＳＴ２（図５）へ移行すると、モータ１６が発生する駆動力Ｆは、バックラッシ要素ＢＬ１及びＢＬ２での摩擦力（等価回路上の抵抗）等の影響を受ける。その結果、段階ＳＴ２において弾性要素１８及び２０を弾性変形させる（つまり、バネを伸ばす）力は、駆動力Ｆよりも減ぜられることになる。よって、段階ＳＴ２で弾性要素１８及び２０を弾性変形させる力を、上述の差Δτで近似することで、段階ＳＴ２での弾性要素１８及び２０の弾性変形量（換言すれば、補正量）を、より正確に評価することができる。

【0057】

上述の補正量β１’を求めるとともに、プロセッサ３０は、弾性要素２０の弾性パラメータＰＲ２としてのバネ定数ｋ２と、直近に取得した差Δτとを以下の式（３）に代入することで、補正量β２を求める。
β２＝Δτ／ｋ２ ・・・（３）

【0058】

この式（３）も、上述の式（２）と同様にフックの法則を示しており、本実施形態に係る補正量演算処理ＣＰ２は、弾性要素２０を１つのバネとして擬制した機械モデルに基づいている。バネ定数ｋ２は、産業機械１２においてモータ１６が弾性要素２０に加えた力（トルク）と、該力による弾性要素２０の軸線Ａの方向の弾性変形量との比例係数として予め定められ、メモリ３２に格納される。補正量β２は、段階ＳＴ２（図５）で弾性要素２０が弾性変形することで生じる誤差ε２を打ち消すためのものである。

【0059】

そして、プロセッサ３０は、求めた補正量β１’及びβ２の和Σβｎ（＝β１’＋β２）を求め、該和Σβｎを、弾性要素１８及び２０に関する補正量β３（＝Σβｎ＝Δτ（１／ｋ１＋１／ｋ２））として取得する。この補正量β３は、段階ＳＴ２で弾性要素１８及び２０の合成バネが弾性変形することで生じる誤差ε３を打ち消すためのものである。

【0060】

補正量演算処理ＣＰ２の他の例として、プロセッサ３０は、弾性要素１８及び２０の合成バネ定数ｋｓと、力パラメータＦＰとしてのトルク指令ＣＭτ_１及びＣＭτとを用いて、弾性要素１８及び２０に関する補正量β３を求める。ここで、図３～図５に示すような、弾性要素１８及び２０が直列接続された機械モデルの場合、合成バネ定数ｋｓと、バネ定数ｋ１及びｋ２とは、以下の式（４）を満たす。
１／ｋｓ＝１／ｋ１＋１／ｋ２ ・・・（４）

【0061】

この式（４）より、合成バネ定数ｋｓは、ｋｓ＝ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）として、予め定められ、メモリ３２に格納される。プロセッサ３０は、直近に取得したトルク指令ＣＭτとトルク指令ＣＭτ_１との差Δτを取得し、該差Δτと合成バネ定数ｋｓとを、以下の式（５）に代入することで、弾性要素１８及び２０に関する補正量β３を求める。
β３＝Δτ／ｋｓ＝Δτ（１／ｋ１＋１／ｋ２） ・・・（５）

【0062】

この式（５）も、フックの法則を示しており、弾性要素１８及び２０を１つの合成バネとして擬制した機械モデルに基づいている。以上のようにして、プロセッサ３０は、段階ＳＴ２において補正量演算処理ＣＰ２を実行することで、弾性要素１８及び２０に関する補正量β３を求める。そして、プロセッサ３０は、段階ＳＴ２において、段階ＳＴ１と同様に、求めた補正量β３を位置指令ＣＭｐに適用する（例えば、加算する）ことで、該位置指令ＣＭｐを補正する。

【0063】

上述のように、プロセッサ３０は、補正量演算部４２として機能して、段階ＳＴ１においては、弾性パラメータＰＲ１（バネ定数ｋ１）に基づく補正量演算処理ＣＰ１を実行し、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出すると、該補正量演算処理ＣＰ１から、弾性パラメータＰＲ１（バネ定数ｋ１）及びＰＲ２（バネ定数ｋ２）に基づく補正量演算処理ＣＰ２へ切り換える。こうして、プロセッサ３０は、段階ＳＴ１及びＳＴ２において、求めた補正量β１及びβ３で位置指令ＣＭｐをそれぞれ補正する。

【0064】

以下、図７を参照して、プロセッサ３０が実行する指令補正処理の詳細なフローについて説明する。図７に示すフローは、プロセッサ３０が、オペレータ、上位コントローラ、又は動作プログラムから動作開始指令を受け付けたときに、開始する。ステップＳ１において、プロセッサ３０は、動作プログラムに従って、モータ１６への指令ＣＭを生成する動作を開始する。モータ１６は、指令ＣＭに従って被駆動体２２を駆動し、これにより、産業機械１２は、ワークに対する所定の作業を実行する。

【0065】

ステップＳ２において、プロセッサ３０は、モータ１６を加速するように駆動するための指令ＣＭがあるか否かを判定する。例えば、この指令ＣＭは、モータ１６の動作方向を反転させた後に該モータ１６を加速するための指令である。代替的には、この指令ＣＭは、停止状態（又は、低速動作状態）のモータ１６を急加速するための指令であってもよい。このような加速をするための指令ＣＭに従ってモータ１６を動作させたとき、図３～図５に示すように駆動力Ｆが複数の弾性要素１８及び２０に段階的に作用することで、上述した複数の段階ＳＴ１及びＳＴ２が順に生じることになる。

【0066】

例えば、プロセッサ３０は、動作プログラムを解析することで、モータ１６を加速（例えば、反転して加速）するための指令ＣＭがあるか否かを認識できる。プロセッサ３０は、ＹＥＳと判定するとステップＳ３へ進む一方、ＮＯと判定した場合は、ステップＳ７へ進む。このステップＳ２でＹＥＳと判定した時点（図６中の時間ｔ０に相当）から、モータ１６は加速を開始し、これにより産業機械１２の状態は、段階ＳＴ１へ移行する。

【0067】

ステップＳ３において、プロセッサ３０は、補正量演算処理ＣＰ１を開始する。具体的には、プロセッサ３０は、上述した方法により、弾性要素１８の弾性パラメータＰＲ１（バネ定数ｋ１）と力パラメータＦＰ（トルク指令ＣＭτ）とを用いて、弾性要素１８に関する補正量β１を求める。そして、プロセッサ３０は、求めた補正量β１で指令ＣＭを補正する。この補正量β１の算出と、指令ＣＭの補正との一連の動作を、段階ＳＴ１の間に、例えば制御周期ｔｃ（又は制御周期ｔｃの整数倍の周期）で、繰り返し実行する。

【0068】

ステップＳ４において、プロセッサ３０は、時間ｔに対する力パラメータＦＰの変化の度合いＤを取得する動作を開始する。具体的には、プロセッサ３０は、上述した方法により、例えばトルク指令ＣＭτの傾きＤ１を、変化の度合いＤとして、制御周期ｔｃ（又は制御周期ｔｃの整数倍の周期）で、繰り返し取得する。

【0069】

ステップＳ５において、プロセッサ３０は、直近に取得した変化の度合いＤが、予め定めた基準Ｄ_ｔｈを超えたか否かを判定する。例えば、ステップＳ４で傾きＤ１を取得した場合、プロセッサ３０は、傾きＤ１が基準値Ｄ_ｔｈ１を超えて減少したか否かを判定する。プロセッサ３０は、ＹＥＳと判定するとステップＳ６へ進む一方、ＮＯと判定するとステップＳ５をループする。このステップＳ５でＹＥＳと判定した時点（図６中の時間ｔ１に相当）で、産業機械１２の状態は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したと見做すことができる。

【0070】

ステップＳ６において、プロセッサ３０は、補正量演算処理ＣＰ１から補正量演算処理ＣＰ２へ切り換える。具体的には、プロセッサ３０は、上述した方法により、弾性要素１８の及び２０の弾性パラメータＰＲ１及びＰＲ２（バネ定数ｋ１、ｋ２、又は合成バネ定数ｋｓ）と、力パラメータＦＰ（トルク指令ＣＭτ、トルク指令ＣＭτ_１）とを用いて、補正量β３を求める。そして、プロセッサ３０は、求めた補正量β３で指令ＣＭを補正する。この補正量β３の算出と、指令ＣＭの補正との一連の動作を、段階ＳＴ２の間に、例えば制御周期ｔｃ（又は制御周期ｔｃの整数倍の周期）で、繰り返し実行する。

【0071】

ステップＳ７において、プロセッサ３０は、オペレータ、上位コントローラ、又は動作プログラムから動作終了指令を受け付けたか否かを判定する。プロセッサ３０は、ＹＥＳと判定した場合は、図７に示すフローを終了する一方、ＮＯと判定した場合はステップＳ２へ戻る。

【0072】

以上のように、本実施形態においては、段階検出部４６は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したことを検出し、補正量演算部４２は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行が検出されたときに、実行する補正量演算処理ＣＰを、弾性パラメータＰＲ１に基づく補正量演算処理ＣＰ１から、弾性パラメータＰＲ１及びＰＲ２に基づく補正量演算処理ＣＰ２へ切り換えている。

【0073】

換言すれば、プロセッサ３０は、モータ１６が発生した駆動力Ｆが複数の弾性要素１８及び２０に順に作用する段階ＳＴ１、ＳＴ２に応じて、補正量βを取得するために用いる弾性パラメータＰＲ１、ＰＲ２を切り換えている。この構成によれば、各段階ＳＴ１、ＳＴ２に適した補正量β１、β３を求めることができる。

【0074】

したがって、モータ１６と被駆動体２２とが複数の弾性要素１８及び２０を介して連結されている産業機械１２において、弾性要素１８及び２０の段階的な弾性変形に起因する誤差εをより高精度に打ち消すことができるので、モータ１６による被駆動体２２の位置決め精度を、大幅に向上させることができる。

【0075】

また、本実施形態においては、変化取得部４４は、時間ｔに対する力パラメータＦＰの変化の度合いＤ（Ｄ１～Ｄ１０）を取得し、段階検出部４６は、取得した変化の度合いＤが基準Ｄ_ｔｈを超えたときに、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したことを検出する。ここで、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行は、力パラメータＦＰの変化として顕著に表れる（例えば図６）ので、変化の度合いＤを監視することで、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行を、高精度且つリアルタイムで検出できる。

【0076】

また、本実施形態においては、変化取得部４４は、変化の度合いＤとして、力パラメータＤ（例えば、トルク指令ＣＭτ、加速度指令ＣＭα、力フィードバックＦ、電流フィードバックＩ、又は加速度フィードバックα）の傾きＤ１、Ｄ３、Ｄ５，Ｄ７又はＤ９を取得する。この構成によれば、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行を、さらに高精度に検出できる。

【0077】

また、本実施形態においては、指令生成部４０は、モータ１６（つまり、被駆動体２２）の動作方向を反転（図６中の時間ｔ０）させた後に該モータ１６を加速するための指令ＣＭを生成し、これにより、産業機械１２の状態が段階ＳＴ１を経て段階ＳＴ２へ移行している。

【0078】

ここで、図３～図５を参照して説明した段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行は、モータ１６（被駆動体２２）の動作方向を反転させた後に該モータ１６を加速したときに、顕著に表れる。すなわち、モータ１６の反転時に、誤差ε（ε１、ε２、ε３）が顕著に生じることになる。本実施形態によれば、モータ１６の反転時に生じる誤差εを効果的に打ち消すことができ、その結果、モータ１６の反転時での位置決め精度を、効果的に向上させることができる。

【0079】

なお、本実施形態においては、上述の式（２）、（３）及び（５）において、バックラッシ要素ＢＬ１及びＢＬ２での摩擦力等の影響を考慮して差Δτを用いた場合について述べた。しかしながら、プロセッサ３０は、上述の式（２）、（３）及び（５）中の差Δτの代わりに、直近に取得したトルク指令ＣＭτを代入してもよい。

【0080】

また、上述の式（１）に関し、プロセッサ３０は、トルク指令ＣＭτを、弾性要素１８のイナーシャ等の影響を除去するように補正した上で、該式（１）に代入し、補正量β１を求めてもよい。また、上述の式（２）、（３）及び（５）に関しても、プロセッサ３０は、トルク指令ＣＭτを、弾性要素１８及び２０のイナーシャ等の影響を除去するように補正した上で該式（２）及び（３）、又は式（５）に代入し、補正量β３を求めてもよい。

【0081】

また、プロセッサ３０は、上述の式（１）において、トルク指令ＣＭτの代わりに、加速度フィードバックαに、弾性要素１８の質量ｍ１を乗算した値：α×ｍ１を代入してもよい。同様に、上述の式（２）及び（３）、又は式（５）において、プロセッサ３０は、トルク指令ＣＭτ（及びＣＭτ_１）の代わりに、加速度フィードバックαに、弾性要素１８の質量ｍ１及び弾性要素２０の質量ｍ２の和を乗算した値：（ｍ１＋ｍ２）αを代入してもよい。

【0082】

また、本実施形態においては、産業機械１２を、図３～図５に示すように２つのバネ（弾性要素１８及び２０）が直列接続された機械モデルとして近似した上で、フックの法則に基づく式（１）～（５）から補正量βを求める場合について述べた。しかしながら、上述の式（１）～（５）は一例であって、例えば弾性パラメータＰＲ１及びＰＲ２として弾性率Ｇ１及びＧ２を用いて、産業機械１２をより複雑な機械モデルとして近似し、該複雑な機械モデルを表す理論式に基づいて、補正量βを求めることも可能である。

【0083】

次に、図８及び図９を参照して、制御装置１４の他の機能について説明する。本実施形態においては、プロセッサ３０は、上述の変化取得部４４の代わりに、動作量取得部４８として機能する。以下、図９を参照して、本実施形態に係る制御装置１４の機能について、説明する。なお、図９に示すフローにおいて、図７のフローと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を省略する。

【0084】

プロセッサ３０は、図９に示すフローを開始後、上述のステップＳ１～Ｓ３を実行する。ステップＳ４’において、プロセッサ３０は、ステップＳ２でＹＥＳと判定した時点（図６中の時間ｔ０）からのモータ１６の動作量ＭＡを取得するプロセスを開始する。ここで、ステップＳ２でＹＥＳと判定した時点（時間ｔ０）は、モータ１６を反転後に加速するための指令ＣＭに従って該モータ１６が動作を開始した時点である。

【0085】

一例として、プロセッサ３０は、ステップＳ４’の開始時点（つまり、ステップＳ２でＹＥＳと判定した時点ｔ０）で、センサ２４から位置フィードバックＰ_０を取得する。その後、プロセッサ３０は、段階ＳＴ１の間、例えば制御周期ｔｓで、センサ２４から位置フィードバックＰ_ｎを繰り返し取得する。

【0086】

そして、プロセッサ３０は、位置フィードバックＰ_ｎを取得する毎に、取得した位置フィードバックＰ_ｎと、ステップＳ４’の開始時点ｔ０で取得した位置フィードバックＰ_０との差に基づいて、時点ｔ０からのモータ１６の動作量ＭＡ_ｎを取得する。この動作量ＭＡ_ｎは、例えば、モータ１６の出力シャフト１６ａの回転角度であってもよいし、又は、該回転角度を軸線Ａの方向への移動距離へ変換したものであってもよい。このように、本実施形態においては、プロセッサ３０は、時点ｔ０からのモータ１６の動作量ＭＡ_ｎを取得する動作量取得部４８として機能する。

【0087】

ステップＳ５’において、プロセッサ３０は、直近に取得した動作量ＭＡ_ｎが、予め定めた閾値ＭＡ_ｔｈに到達した（ＭＡ_ｎ≧ＭＡ_ｔｈ）か否かを判定する。ここで、時点ｔ０から、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行する時点ｔ１までにモータ１６が動作する動作量ＭＡ_ｔｈ（回転角度、又は移動距離）は、実験的手法により、予め取得することができる。

【0088】

換言すれば、図３に示す機械モデルにおいて、モータ１６が被駆動体２２を左方へ駆動する動作を開始した時点ｔ０から、駆動力Ｆが弾性要素１８を通して弾性要素２０に作用して、該弾性要素２０のバネが伸び始める時点ｔ１までの、該モータ１６の動作量ＭＡ_ｔｈ（回転角度）は、実験等により予め取得できる。このように予め取得した動作量ＭＡ_ｔｈを閾値ＭＡ_ｔｈとして用いて、ステップＳ４’で取得した動作量ＭＡ_ｎと比較することで、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行するタイミング（時間ｔ１）を検出できる。

【0089】

プロセッサ３０は、段階検出部４６として機能し、直近に取得した動作量ＭＡ_ｎが閾値ＭＡ_ｔｈに到達した（ＭＡ_ｎ≧ＭＡ_ｔｈ）か否かを判定し、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ６へ進む一方、ＮＯと判定した場合はステップＳ５’をループする。このステップＳ５’でＹＥＳと判定したとき、産業機械１２の状態は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したものと見做すことができる。ステップＳ５’でＹＥＳと判定した後、プロセッサ３０は、上述のステップＳ６及びＳ７を実行する。

【0090】

このように、本実施形態においては、段階検出部４６は、動作量取得部４８が取得した動作量ＭＡ_ｎが予め定めた閾値ＭＡ_ｔｈに達したときに、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したことを検出する。ここで、図６に示す例では、時間ｔ１で変化の度合いＤが大きく変わっているが、仮に、モータ１６の速度Ｖ（若しくは速度指令ＣＭｖ）、又はトルク指令ＣＭτ（若しくは加速度指令ＣＭα）が小さい場合は、変化の度合いＤ（傾き）の変動量が小さくなる。この場合、変化の度合いＤから、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出し難くなる。

【0091】

本実施形態においては、変化の度合いＤの代わりに、モータ１６の動作量ＭＡ_ｎから、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出できる。したがって、速度Ｖ（速度指令ＣＭｖ）、トルク指令ＣＭτ又は加速度指令ＣＭαが小さい場合でも、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を確実に検出できる。なお、プロセッサ３０は、ステップＳ４’を実行した後に、ステップＳ３を実行してもよい。

【0092】

次に、図１０及び図１１を参照して、他の実施形態に係る制御装置１４’について説明する。制御装置１４’は、上述の制御装置１４の代わりに、産業機械システム１０に適用可能であり、産業機械１２を制御する。制御装置１４’は、上述の制御装置１４と、計時部３８をさらに有する点で、相違する。計時部３８は、バス３６を介してプロセッサ３０に接続され、該プロセッサ３０からの指令に応じて、任意の時点からの経過時間を計時する。

【0093】

本実施形態においては、プロセッサ３０は、上述の変化取得部４４又は動作量取得部４８の代わりに、経過時間取得部５０として機能する。以下、図１１を参照して、本実施形態に係る制御装置１４’の機能について、説明する。なお、図１１に示すフローにおいて、図７のフローと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を省略する。

【0094】

プロセッサ３０は、図１１に示すフローを開始後、上述のステップＳ１～Ｓ３を実行する。ステップＳ４”において、プロセッサ３０は、ステップＳ２でＹＥＳと判定した時点（時間ｔ０）からの経過時間ｔｅの計時を開始する。具体的には、プロセッサ３０は、ステップＳ２でＹＥＳと判定した時点ｔ０で計時部３８に指令を送り、計時部３８は、該指令に応じて、該時点ｔ０からの経過時間ｔｅの計時を開始する。

【0095】

ステップＳ５”において、プロセッサ３０は、計時部３８が計時している経過時間ｔｅが予め定めた閾値ｔ_ｔｈに到達した（ｔｅ≧ｔ_ｔｈ）か否かを判定する。ここで、時間ｔ０から、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行する時間ｔ１までの時間ｔ_ｔｈ（つまり段階ＳＴ１の期間）は、段階ＳＴ１の間にモータ１６に供給される指令ＣＭ（位置指令ＣＭｐ、速度指令ＣＭｖ又はトルク指令ＣＭτ等）に応じて変化する。換言すれば、この時間ｔ_ｔｈ（段階ＳＴ１の期間）は、該指令ＣＭが既知であれば、例えば実験的手法を用いることにより、予め取得できる。

【0096】

一例として、メモリ３２は、指令ＣＭと時間ｔ_ｔｈとを互いに関連付けて格納したデータテーブルＴＡを予め記憶し、プロセッサ３０は、動作プログラムＯＰに規定される命令文から段階ＳＴ１の間にモータ１６に供給される指令ＣＭを取得し、該指令ＣＭに対応する時間ｔ_ｔｈをデータテーブルＴＡから検索することで、該時間ｔ_ｔｈを取得できる。このように取得した時間ｔ_ｔｈを閾値ｔ_ｔｈとして用いて経過時間ｔｅと比較することで、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行するタイミング（時間ｔ１）を検出できる。

【0097】

プロセッサ３０は、段階検出部４６として機能し、経過時間ｔｅが閾値ｔ_ｔｈに到達した（ｔｅ≧ｔ_ｔｈ）か否かを判定し、ＹＥＳと判定した場合はステップＳ６へ進む一方、ＮＯと判定した場合はステップＳ５”をループする。このステップＳ５”でＹＥＳと判定したとき、産業機械１２の状態は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したものと見做すことができる。ステップＳ５”でＹＥＳと判定した後、プロセッサ３０は、上述のステップＳ６及びＳ７を実行する。

【0098】

このように、本実施形態においては、段階検出部４６は、経過時間ｔｅが予め定めた閾値ｔ_ｔｈに達したときに、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２へ移行したことを検出する。この構成によれば、段階ＳＴ１におけるモータ１６の速度Ｖ（速度指令ＣＭｖ）、トルク指令ＣＭτ、又は加速度指令ＣＭαが小さい場合でも、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を確実に検出できる。なお、プロセッサ３０は、ステップＳ４”を実行した後に、ステップＳ３を実行してもよい。

【0099】

なお、上述したように、速度Ｖ（速度指令ＣＭｖ）、トルク指令ＣＭτ、又は加速度指令ＣＭαが比較的大きい場合は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出するために、変化の度合いＤが有効となる一方で、速度Ｖ（速度指令ＣＭｖ）、トルク指令ＣＭτ、又は加速度指令ＣＭαが比較的小さい場合は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出するために、動作量ＭＡ又は経過時間ｔｅが有効となる。

【0100】

プロセッサ３０は、変化の度合いＤが有効であるか否かに応じて、段階検出部４６として段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出するために用いるパラメータを、変化の度合いＤと動作量ＭＡ（又は経過時間ｔｅ）との間で切り換えてもよい。以下、図１２及び図１３を参照して、このような形態について説明する。

【0101】

図１２に示すように、本実施形態においては、制御装置１４’のプロセッサ３０は、指令生成部４０、補正量演算部４２、変化取得部４４、段階検出部４６、動作量取得部４８、及び経過時間取得部５０として機能し、図１３に示すフローを実行する。なお、図１３に示すフローにおいて、図７及び図９のフローと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、重複する説明を書略する。

【0102】

図１３に示すフローの開始後、プロセッサ３０は、上述のステップＳ１～Ｓ３を実行する。ステップＳ１１において、プロセッサ３０は、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出するためのパラメータとして変化の度合いＤが有効であるか否かを判定する。一例として、プロセッサ３０は、直近に取得した速度フィードバックＶ、速度指令ＣＭｖ、トルク指令ＣＭτ、又は加速度指令ＣＭαが予め定めた閾値γ以上であるか否かを判定する。

【0103】

プロセッサ３０は、速度フィードバックＶ、速度指令ＣＭｖ、トルク指令ＣＭτ、又は加速度指令ＣＭαが閾値以上である場合は、変化の度合いＤが有効である（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ４へ進む一方、ＮＯと判定した場合は、ステップＳ４’へ進む。

【0104】

ステップＳ１１でＹＥＳと判定した場合、プロセッサ３０は、変化取得部４４として機能して上述のステップＳ４及びＳ５を実行することで、変化の度合いＤに基づいて段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出する。一方、ステップＳ１１でＮＯと判定した場合、プロセッサ３０は、動作量取得部４８として機能して上述のステップＳ４’及びＳ５’を実行することで、動作量ＭＡに基づいて段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出する。

【0105】

このように、本実施形態においては、プロセッサ３０は、変化の度合いＤが有効であるか否かを判定し、この判定結果に応じて、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出するために用いるパラメータを、変化の度合いＤと動作量ＭＡとの間で切り換えている。この構成によれば、プロセッサ３０は、変化の度合いＤが有効である場合は、該変化の度合いＤを監視することで段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を高精度に検出できる一方、変化の度合いＤが有効でない場合は、動作量ＭＡを監視することで段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を確実に検出できる。

【0106】

なお、図１２に示すフローにおいて、ステップＳ１１でＮＯと判定した場合、プロセッサ３０は、ステップＳ４’及びＳ５’の代わりに、経過時間取得部５０として機能して上述のステップＳ４”及びＳ５”を実行し、経過時間ｔｅに基づいて段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出してもよい。

【0107】

なお、図７、図９、図１１又は図１２に示すフローを実行する前に、プロセッサ３０は、弾性要素２０の弾性パラメータＰＲ１(例えばバネ定数ｋ１)と、弾性要素２０の弾性パラメータＰＲ２（例えばバネ定数ｋ２）とを取得するための弾性パラメータ取得プロセスを実行してもよい。

【0108】

例えば、プロセッサ３０は、弾性パラメータ取得プロセスにおいて、モータ１６の動作方向を反転させた後に該モータ１６を加速するための指令ＣＭ０に従って該モータ１６を動作させ、これにより、被駆動体２２の移動方向を反転させた後に該被駆動体２２を加速させる。このときのトルク指令ＣＭτ又は力フィードバックＦ１と、位置フィードバックＰとに基づいて、バネ定数ｋ１及びｋ２をそれぞれ取得することができる。

【0109】

なお、上述のステップＳ２において、プロセッサ３０は、加速のための指令ＣＭがあるか否か判定する代わりに、例えば位置フィードバックＰに基づいて、モータ１６の動作方向が反転したか否かを判定してもよい。また、産業機械１２は、被駆動体２２の位置Ｐを取得するセンサ２４’をさらに有し、プロセッサ３０は、位置フィードバックＰとして、被駆動体２２の位置Ｐをセンサ２４’から取得してもよい。また、プロセッサ３０は、電流フィードバックＩの代わりに、モータ１６に掛かる負荷トルクを取得してもよい。この負荷トルクも、上述の力パラメータＦＰを構成する。

【0110】

また、上述の実施形態においては、プロセッサ３０は、補正量β３で位置指令ＣＭｐを補正する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、プロセッサ３０は、求めた補正量βで速度指令ＣＭｖを補正してもよい。この場合において、プロセッサ３０は、例えば、上述のように求めた補正量β３を、時間一階微分することで新たな補正量β３’（＝δβ３／δｔ）を求め、該新たな補正量β３’を速度指令ＣＭｖに適用（例えば、加算）してもよい。

【0111】

また、上述の実施形態においては、理解の容易のために、産業機械１２が、被駆動体２２を１軸（軸線Ａ）方向へ駆動するモータ１６及び弾性要素１８（ボールねじ）を有する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、産業機械１２は、被駆動体２２を、互いに直交する２軸の方向へ駆動するように構成されてもよい。

【0112】

例えば、産業機械１２は、被駆動体２２を第１軸（例えば軸線Ａ）の方向へ駆動するモータ１６Ａ及び弾性要素１８Ａと、被駆動体２２と弾性要素１８Ａとの間に介挿された弾性要素２０Ａと、被駆動体２２を、第１軸と直交する第２軸の方向へ駆動するモータ１６Ｂ及び弾性要素１８Ｂと、被駆動体２２と弾性要素１８Ｂとの間に介挿された弾性要素２０Ｂとを有してもよい。この場合、プロセッサ３０は、モータ１６Ａ及び１６Ｂの各々について、上述した方法により、段階ＳＴ１から段階ＳＴ２への移行を検出するプロセスと、補正量演算処理ＣＰを切り換えるプロセスとを実行する。

【0113】

また、上述の実施形態においては、理解の容易のために、モータ１６と被駆動体２２との間に、２つ弾性要素１８及び２０が介挿されている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、モータ１６と被駆動体２２との間に、３以上の弾性要素が介挿されてもよい。

【0114】

この場合において、プロセッサ３０が、モータ１６を加速するように動作させるための指令ＣＭに従って該モータ１６を動作させると、該モータ１６が発生する駆動力Ｆは、モータ１６に近い順に、第１の弾性要素、第２の弾性要素、・・・第ｎの弾性要素、第ｎ＋１の弾性要素、・・・に段階的に作用する。

【0115】

これに応じて、産業機械１２の状態は、第１の段階ＳＴ１、第２の段階ＳＴ２、・・・第ｎの段階ＳＴｎ、第ｎ＋１の段階ＳＴｎ＋１、・・・へ順に移行する。プロセッサ３０は、段階検出部４６として機能し、上述の方法により、指令ＣＭに応じてモータ１６が発生した駆動力Ｆが第ｎの弾性要素（具体的には、第１の弾性要素、第２の弾性要素、・・・第ｎの弾性要素）に作用する第ｎの段階ＳＴｎから、該駆動力Ｆが該第ｎの弾性要素を通して第ｎ＋１の弾性要素に作用する第ｎ＋１の段階ＳＴｎ＋１への移行を検出する。

【0116】

第ｎの段階ＳＴｎから第ｎ＋１の段階ＳＴｎ＋１への移行を検出したとき、プロセッサ３０は、補正量演算部４２として機能し、上述した方法により、実行する補正量演算処理ＣＰを、第ｎの弾性要素の弾性パラメータＰＲｎ（具体的には、弾性パラメータＰＲ１、ＰＲ２、・・・ＰＲｎ）に基づく第ｎの補正量演算処理ＣＰｎから、第ｎ＋１の弾性要素の弾性パラメータＰＲｎ＋１と弾性パラメータＰＲｎ（具体的には、弾性パラメータＰＲ１、ＰＲ２、・・・ＰＲｎ、ＰＲｎ＋１）に基づく第ｎ＋１の補正量演算処理ＣＰｎ＋１へ切り換える。

【0117】

一例として、第ｎの補正量演算処理ＣＰｎにおいて、プロセッサ３０は、第１の弾性要素、第２の弾性要素、・・・第ｎ－１の弾性要素、及び第ｎの弾性要素の合成バネ定数Ｋｓを以下の式（６）から取得する。ここで、ｋｎは、第ｎの弾性要素のバネ定数を示している。
１／ｋｓ＝Σ（１／ｋｎ）＝１／ｋ１＋１／ｋ２・・・＋１／ｋｎ ・・・（６）

【0118】

プロセッサ３０は、直近に取得した差Δτと、式（６）から取得した合成バネ定数ｋｓとを、上述の式（５）に代入することで、第１の弾性要素、第２の弾性要素、・・・第ｎ－１の弾性要素、及び第ｎの弾性要素に関する補正量β３を求めることができる。なお、プロセッサ３０は、第ｎ＋１の補正量演算処理ＣＰｎ＋１においても、同様の手法で補正量β３を求めることができることを理解されたい。

【0119】

なお、上述の実施形態において、モータ１６は、リニアモータでもよい。この場合、弾性要素１８は、モータ１６の界磁子によって推進される電機子であってもよい。上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

【符号の説明】

【0120】

１０ 産業機械システム
１２ 産業機械
１４，１４’ 制御装置
１６ モータ
１８，２０ 弾性要素
２２ 被駆動体
３０ プロセッサ
４０ 指令生成部
４２ 補正量演算部
４４ 変化取得部
４６ 段階検出部
４８ 動作量取得部
５０ 経過時間取得部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】