JP2008011672A - 駆動制御装置システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第一の駆動制御装置が故障等で機構の駆動を行わない場合でも継続して運転することができる駆動制御装置システムを得る。
【解決手段】駆動制御装置システム１００は、同一の制御対象物を駆動する複数のモータ２，４をパワー回路１ａ，３ａを通じて各々別の制御機能を担当しながら制御する複数の駆動制御装置１，３と、この複数の駆動制御装置１，３を管理する上位コントローラ６とを含む駆動制御装置システム１００において、第一の駆動制御装置１が異常の場合に、当該第一の駆動制御装置１が担当する制御機能を第一の駆動制御装置１に替わって第二以降の駆動制御装置３が担当するようにして制御機能分担を変更する機能割当変更部６ａを備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、同一の制御対象物を駆動する複数のモータをパワー回路を通じて各々別の制御機能を担当しながら制御する複数の駆動制御装置と、このシステムの運転方法に関するものである。

従来、複数のモータにて同一の機構を協調同期して駆動する独立した２軸以上の駆動制御装置を有するシステムとして、以下のようなものが提案されている。このシステムは、第一の駆動制御装置として位置制御を行うマスター軸と、第二以降の駆動制御装置として、マスター軸に追従するべくマスター軸またはコントローラから位置指令・速度指令またはトルク指令を伝達され位置制御・速度制御またはトルク制御を行うスレーブ軸とを備えている。従来、このような構成の２軸以上の駆動制御装置を有するシステムにおいては、マスター軸とスレーブ軸とは、それぞれ予め決められた制御機能分担を実行するように動作する（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、同一の機構を協調同期して駆動する２軸以上の駆動制御装置を有するシステムにおいて、以下のようなシステムも提案されている。すなわち、各駆動制御装置間または駆動制御装置とコントローラとの間で、位置指令、速度指令、トルク指令、現在位置フィードバック、速度フィードバック、トルクフィードバック及び同期補正信号等の制御データをやり取りできるように構成しておき、それぞれの制御データの内容と方向つまり発信する装置と受信する装置とを予め決めておき、この決まりに基づいて制御データのやり取りを行う（例えば、特許文献１参照）。

再表０２／０５２７１５号公報（２５頁、図１及び図３）

上記のような従来の駆動制御装置システムにおいては、２軸以上の駆動制御装置が、例えばマスター軸とスレーブ軸というように予め制御機能毎に分担が固定されている。そのため、特にマスター軸が故障等で駆動を行わなくなった場合には、スレーブ軸が正常な状態であるにも関わらず駆動制御装置システムの全体を停止しなければならないという課題があった。

また、従来の駆動制御装置システムにおいては、通常運転時にマスター軸のみが位置制御を行い、マスター軸だけが外部の位置測定用センサから現在位置フィードバックデータを取得し演算に利用する。そのため、マスター軸が故障時等で駆動を行わない場合には、コントローラとスレーブ軸が正常な状態であるにも関わらず、駆動制御装置システムが位置測定用センサからの現在位置フィードバックデータを制御に利用できないという課題もあった。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので第一の駆動制御装置（マスター軸）の制御するモータあるいは第一の駆動制御装置のパワー回路が故障等で機構の駆動を行わない場合でも、故障したモータや第一の駆動制御装置を交換することなく、第一の駆動制御装置と第二以降の駆動制御装置（スレーブ軸）の制御機能分担の全部または一部を電気的に変更することにより、例えば第二の駆動制御装置（スレーブ軸）のみで機構を駆動させて、システムを継続して運転することができる駆動制御装置システム及びその運転方法を得ることを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明にかかる駆動制御装置システムは、同一の制御対象物を駆動する複数のモータをパワー回路を通じて各々別の制御機能を担当しながら制御する複数の駆動制御装置と、この複数の駆動制御装置を管理する上位コントローラとを含む駆動制御装置システムにおいて、第一の駆動制御装置が制御するモータあるいは第一の駆動制御装置のパワー回路が異常の場合に、第一の駆動制御装置が担当する制御機能を第一の駆動制御装置に替わって第二以降の駆動制御装置が担当するようにして制御機能分担を変更する機能割当変更部を備えている。

また、この発明にかかる駆動制御装置システムの運転方法においては、同一の制御対象物を駆動する複数のモータをパワー回路を通じて各々別の制御機能を担当しながら制御する複数の駆動制御装置を上位コントローラにて管理する駆動制御装置システムの運転方法において、第一の駆動制御装置が制御するモータあるいは前記第一の駆動制御装置のパワー回路が異常の場合に、この第一の駆動制御装置が担当する制御機能を第一の駆動制御装置に替わって第二以降の駆動制御装置が担当するようにして制御機能分担を変更する。

この発明によれば、第一の駆動制御装置の制御するモータあるいは第一の駆動制御装置のパワー回路が故障等で機構の駆動を行わない場合でも、この第一の駆動制御装置を交換することなく、第一の駆動制御装置と第二以降の駆動制御装置の制御機能分担の全部または一部を電気的に変更することにより、例えば第二以降の駆動制御装置で機構を駆動させシステムを継続して運転することができる。

以下、この発明にかかる駆動制御装置システム及びその運転方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１はこの発明にかかる実施の形態１の駆動制御装置システムであるワーク移動機構を示す模式図である。図１において、駆動制御装置システムであるワーク移動機構１００は、制御対象であるワーク７の位置を測定するリニアスケール（センサ）５と、ワーク７を協調同期して駆動する２つの駆動制御装置のうち、リニアスケール５の測定した現在位置フィードバックデータを用いて、第一の駆動制御装置（マスター軸）としてワーク７の位置制御及び速度制御を行うサーボアンプ１と、ワーク７を駆動するための主トルクを発生するサーボモータ２と、サーボアンプ１の内部に存在しサーボモータ２を駆動するパワー回路１ａと、サーボアンプ１とサーボアンプ３との間の通信経路１０とを含んでいる。

ワーク移動機構１００は、さらにまた、サーボアンプ１から通信経路１０を通して得られる速度指令信号またはトルク指令信号を用いて、第二の駆動制御装置（スレーブ軸）として速度制御またはトルク制御を行うサーボアンプ３と、サーボアンプ３のトルク指令に基づきサーボモータ４を駆動するパワー回路３ａと、ワーク７を駆動するための補助トルクを発生するサーボモータ４と、サーボアンプ１に位置指令を出力するとともにサーボアンプ１とサーボアンプ３とから出力される各種制御用モニター信号を受信して上位コントローラとして両サーボアンプの動作を管理するモーションコントローラ６と、モーションコントローラ６とサーボアンプ１及びサーボアンプ３とを結ぶ通信経路１１とを含んでいる。

サーボアンプ１がサーボモータ２に対して主トルクを発生させてワーク７を移動させるのに対して、サーボアンプ３はサーボモータ４に対して補助トルクを発生させてワーク７を移動させる。このように、ワーク移動機構１００において、サーボアンプ１とサーボアンプ３とは、同一の機構を駆動するための各々別の制御機能を担当する複数の駆動制御装置を構成している。そして、モーションコントローラ６は、サーボアンプ１が異常の場合に、このサーボアンプ１が担当する制御機能をサーボアンプ１に替わってサーボアンプ３が担当するようにして制御機能分担を変更する機能割当変更部６ａを有している。

図２はこの発明にかかる実施の形態１のワーク移動機構の動作を示すフローチャートである。ワーク移動機構１００の動作に関しては、ステップＳ１でシステムが起動された後、ステップＳ２にてサーボアンプ１は自身が異常無きこと及びリニアスケール５とサーボモータ２の異常無きことを確認して、サーボアンプ１の制御するマスター軸に異常無きこと及び運転準備完了の信号を通信経路１１経由でモーションコントローラ６に送信する。また、サーボアンプ３も自身が異常無きこと及びサーボモータ４に異常ないことを確認して、サーボアンプ３の制御するスレーブ軸に異常無きこと及び運転準備完了の信号を通信経路１１経由でモーションコントローラ６に送信する。モーションコントローラ６は自身が異常で無いことを確認し、さらに通信経路１１を通して送られてきたサーボアンプ１とサーボアンプ３からの異常無きこと及び運転準備完了信号を受け取り、モーションコントローラ６の管理するワーク移動機構１００全体に異常無きことを確認する。

このとき、システムに異常が見つかれば、モーションコントローラ６は、ステップＳ３にてシステムを停止させる。異常がなければ、マスター軸であるサーボアンプ１にのみ通信経路１１を通して位置指令信号を出力する。

ステップＳ４では、サーボアンプ１は通信経路１１経由で受信したモーションコントローラ６からの位置指令とリニアスケール５からの現在位置フィードバックデータとを比較して、この差分を用いて位置制御の演算を行う。そして、その演算結果である速度指令とサーボモータ２からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御を行い、その演算結果であるトルク指令を、サーボアンプ１のパワー回路１ａに出力し、これに基づいてパワー回路１ａがサーボモータ２を駆動する。またこのとき、サーボアンプ１は演算結果である速度指令またはトルク指令を通信経路１０を経由してサーボアンプ３に送信する。

ステップＳ５では、サーボアンプ３は、サーボアンプ１がパワー回路１ａに出力するために演算した速度指令またはトルク指令を、通信経路１０を通して取得し、この速度指令とサーボモータ４からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御の演算を行って得られた結果であるトルク指令か、またはサーボアンプ１から直接取得したトルク指令を、パワー回路３ａに出力し、これに基づいてパワー回路３ａがサーボモータ４を駆動し、サーボモータ４はスレーブ軸としてマスター軸であるサーボモータ２の動きを補助する補助トルクを発生する。結果として、ステップＳ６のようにワーク７が、モーションコントローラ６が通信経路１１経由でサーボアンプ１に出力した位置指令と同一の動きをする。なお、ステップＳ７のシステム確認で正常な場合、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６及びテップＳ７のシステム確認はリアルタイムでそれぞれの周期毎に独立して並行に行われる。

故障（異常）を検出する方法としては、一例としてまず、マスター軸であるサーボアンプ１が自軸の故障を検出する方法として、パワー回路１ａに与えられる電流指令と図示しないモータ電流検出回路による検出結果が一致してないことを検出してモータ２あるいはパワー回路１ａが故障していることを検出することで行う。一方、スレーブ軸であるサーボアンプ３がマスター軸であるサーボアンプ１の故障を検出する方法としては、上述のようにサーボアンプ１が自軸の故障を検出した際、この結果がサーボアンプ１から通信経路１１を通じてスレーブ軸に異常信号として送信されるようになっており、これによりサーボアンプ３はサーボアンプ１の故障を知る。なお、ここで述べた故障検出の方法は一例であり、他の方法によって故障が検出されてもよい。

図２に戻り、ステップＳ７で異常が見つかった場合には、続くステップＳ８にて、マスター軸であるサーボアンプ１またはサーボモータ２の故障か、スレーブ軸であるサーボアンプ３またはサーボモータ４の故障かを確認する。そして、スレーブ軸の故障のみの場合は、ステップＳ９に移行してマスター軸のみで運転を継続する。

また、スレーブ軸に異常がなくマスター軸のみ異常であればステップＳ１０に移行して、サーボアンプ１が異常の詳細を検証し、異常がサーボモータ２またはパワー回路１ａの故障のみであるかどうかを確認する。それ以外の箇所、たとえばサーボアンプ１自身の異常や、リニアスケール５の異常の場合にはステップＳ１１に移行してワーク移動機構１００全体を停止する。

一方、異常がサーボモータ２またはパワー回路１ａのみの場合、ステップＳ１２に移行する。このとき、サーボアンプ１は、サーボモータ２を駆動することはもはやできない。しかしながら、リニアスケール５からの現在位置フィードバックデータとサーボアンプ１の位置制御演算部分に異常が無ければ、モーションコントローラ６が通信経路１１経由で出力した位置指令とリニアスケール５からの現在位置フィードバックデータとを比較し、その差分データを用いて位置制御の演算を行い、この演算結果である速度指令を通信経路１０を通じてサーボアンプ３に送信する。またはサーボモータ２からの速度フィードバックデータにも異常が無ければ、前述の速度指令と比較してその差分データを用いてトルク制御の演算を行い、その演算結果であるトルクデータを通信経路１０を通じてサーボアンプ３に出力する。

サーボアンプ３は、ステップＳ１３のように通信経路１０を経由して取得したサーボアンプ１からの速度指令とサーボモータ４からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御の演算を行って得られた結果であるトルク指令、またはサーボアンプ１から直接取得したトルク指令を、パワー回路３ａに出力し、パワー回路３ａがサーボモータ４を駆動する。このとき、マスター軸であるサーボモータ２は駆動していないため、サーボモータ４はスレーブ軸として補助トルクを発生させるのみならず、ワーク７を移動させる主トルクも発生させる。結果としてステップＳ１４のように、ワーク７はモーションコントローラ６が通信経路１１経由でサーボアンプ１に出力した位置指令と同一の動きをするように動作する。

以上のように、本実施の形態の駆動制御装置システムによれば、例えサーボモータ２が故障等により駆動できなくなった場合でも、サーボモータ２を交換することなく、サーボモータ４のみでワーク７を引き続き駆動できるため、通常のシステム停止時、つまり、例えば深夜等に故障したサーボモータ２を交換すればよいこととなり、システムのダウンタイムを短くすることができる。

また、サーボアンプ１内のパワー回路１ａが故障した場合でも、サーボアンプ１内のその他の演算部、通信経路１０や通信経路１１との送受信部、リニアスケール５とのインターフェースに異常が無ければ、サーボアンプ１を交換することなく、サーボモータ４の駆動トルクのみでワーク７の継続運転ができるため、同じようにシステムのダウンタイムが短くなるという効果を期待することができる。

なお、サーボアンプ１からサーボアンプ３への速度指令またはトルク指令は、専用に設けられた通信経路１０を使用せずに送信されてもよい。つまり、モーションコントローラ６からサーボアンプ１に位置指令を送り、サーボアンプ１及びサーボアンプ３からモニタデータ等をモーションコントローラ６に返信することが本来の目的である通信経路１１を利用することも可能である。

また、本実施の形態においては、モーションコントローラ６に、サーボアンプの制御機能分担を変更する機能割当変更部６ａが設けられている。この機能割当変更部６ａは、例えば、サーボアンプ１の制御するモータあるいはサーボアンプ１のパワー回路２が異常の場合に、このサーボアンプ１が担当する制御機能をサーボアンプ１に替わってサーボアンプ３が担当するようにして制御機能分担を変更する。本実施の形態の機能割当変更部６ａは、モーションコントローラ６に設けられている。しかしながら、機能割当変更部は必ずしもモーションコントローラ６に設けられる必要はなく、例えばサーボアンプ１に設けられてもよい。さらには、機能割当変更部の機能が分割されてモーションコントローラ６とサーボアンプ１の両方に設けられてもよい。

さらに、本実施の形態においては、異常がサーボモータ２またはパワー回路１ａのみの場合、リニアスケール５からの現在位置フィードバックデータとサーボアンプ１の位置制御演算部分に異常が無ければ、ステップＳ１２にて、モーションコントローラ６が通信経路１１経由で出力した位置指令とリニアスケール５からの現在位置フィードバックデータとを比較し、その差分データを用いて位置制御の演算を行い、この演算結果である速度指令をサーボアンプ３に送信している。ここで、リニアスケール５からの現在位置フィードバックデータは、通信経路１０を通じて直接サーボアンプ３に送信されてもよい。

実施の形態２．
図３はこの発明にかかる実施の形態２の駆動制御装置システムである台車の模式図である。図３において、台車１２０は、制御対象自身である台車１２０に取り付けられ台車１２０を支えるタイヤ２６，２７と、台車１２０の位置を測定する外部エンコーダ２５と、台車１２０を駆動する２つの駆動制御装置のうち外部エンコーダ２５の測定した現在位置フィードバックデータを用いてマスター軸として位置制御及び速度制御を行うサーボアンプ２１と、タイヤ２６を駆動するサーボモータ２２と、サーボアンプ２１内に存在しサーボモータ２２を駆動するパワー回路２１ａと、サーボアンプ２１とサーボアンプ２３の間の通信経路３２とを含んでいる。

台車１２０は、さらに、通信経路３２経由で得られる速度指令信号またはトルク指令信号を用いて速度制御またはトルク制御を行うサーボアンプ２３と、タイヤ２７を駆動するサーボモータ２４と、サーボアンプ２３内に存在しサーボモータ２４を駆動するパワー回路２３ａと、サーボアンプ２１に位置指令を出力するとともにサーボアンプ２１及びサーボアンプ２３から出力される各種制御用モニター信号を受信するモーションコントローラ３０と、モーションコントローラ３０とサーボアンプ２１とサーボアンプ２３を結ぶ通信経路３１とを含んでいる。台車１２０は、敷設されたレール３３上を走行可能とされている。なお、モーションコントローラ３０は、サーボアンプ２１が異常の場合に当該サーボアンプ２１が担当する制御機能をサーボアンプ２１に替わってサーボアンプ２３が担当するようにして制御機能分担を変更する機能割当変更部３０ａを有している。

図４はこの発明にかかる実施の形態２の駆動制御装置システムである台車１２０の動作を示すフローチャートである。上述のように構成された台車１２０に関しては、ステップＳ２１でシステムが起動されたのち、ステップＳ２２にて、サーボアンプ２１は自身が異常無きこと及び外部エンコーダ２５とサーボモータ２２の異常無きことを確認して、サーボアンプ２１の制御するマスター軸において異常無きこと及び運転準備完了の信号を通信経路３１経由でモーションコントローラ３０に送信する。サーボアンプ２３も自身が異常無きこと及びサーボモータ２４に異常ないことを確認して、サーボアンプ２３の制御するシステムにおいて異常無きこと及び運転準備完了の信号を通信経路３１経由でモーションコントローラ３０に送信する。モーションコントローラ３０は自身が異常で無いことを確認し、さらに通信経路３１を通して送られてきたサーボアンプ２１とサーボアンプ２３からの異常無きこと及び運転準備完了信号を受け取り、モーションコントローラ３０の管理する台車１２０に異常無きことを確認する。ここでいずれかに異常が見つかれば、ステップＳ２３に移行してシステムは停止する。異常がなければステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、サーボアンプ２１は通信経路３１経由で受信したモーションコントローラ３０からの位置指令と、外部エンコーダ２５からの現在位置フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて位置制御の演算を行う。そして、その演算結果である速度指令とサーボモータ２２からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御を行い、その演算結果であるトルク指令をパワー回路２１ａに出力し、これに基づいてパワー回路２１ａがサーボモータ２２を駆動する。サーボモータ２２はタイヤ２６を駆動する。またこのときの演算結果である速度指令またはトルク指令を、通信経路３２を経由してサーボアンプ２３に送信する。

ステップＳ２５では、サーボアンプ２３は、サーボアンプ２１がパワー回路２１ａに出力するために演算した速度指令またはトルク指令を、通信経路３２を通して取得し、この速度指令とサーボモータ２４からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御の演算を行って得られた結果であるトルク指令か、またはサーボアンプ２１から直接取得したトルク指令をパワー回路２３ａに出力し、パワー回路２３ａがサーボモータ２４を駆動し、サーボモータ２４はスレーブ軸としてマスター軸であるサーボモータ２２の動きを補助する補助トルクを発生し、この補助トルクをタイヤ２７に伝える。サーボモータ２２に駆動されるタイヤ２６とサーボモータ２４に駆動されるタイヤ２７とは、機械的な連結はされていないものの、ともに台車１２０を支えているため、レール３３とタイヤ２６、タイヤ２７それぞれとの間にはほぼ同程度の摩擦力があり、サーボモータ２２とサーボモータ２４とが同じ強さのトルクを発生する結果、台車１２０はモーションコントローラ３０の出力する位置指令と同一の動きをする。ステップＳ２７のシステム確認時に異常がない場合、ステップＳ２４、Ｓ２５、Ｓ２６と、ステップＳ２７のシステム確認とは、リアルタイムでそれぞれの周期毎に独立して並行に行われている。

しかし、ステップＳ２７で異常が見つかった場合には、続くステップＳ２８でその異常がマスター軸であるサーボアンプ２１やサーボモータ２２に起因するものであるか、あるいはスレーブ軸であるサーボアンプ２３かサーボモータ２４に起因するものであるかが確認され、スレーブ軸の異常のみの場合にはステップＳ２９に移行してマスター軸のみで継続運転する。

ステップＳ２８で異常がマスター軸に認められた場合、ステップＳ３０のようにサーボアンプ２１が異常の詳細を検証し、異常がサーボモータ２２またはパワー回路２１ａの故障のみであるかどうかを確認する。それ以外の箇所、たとえばサーボアンプ２１自身の異常や外部エンコーダ２５の異常の場合はステップＳ３１のようにシステムを停止する。

しかし、異常がサーボモータ２２またはパワー回路２１ａのみと特定できた場合には、ステップＳ３２に移行する。このときサーボアンプ２１は、サーボモータ２２を駆動することはもはやできない。しかしながら、このような場合においては、外部エンコーダ２５から取得した現在位置フィードバックデータと、モーションコントローラ３０が通信経路３１経由で出力した位置指令とをそのまま通信経路３２を経由してサーボアンプ２３に送る。また同時にサーボアンプ２１は、自身が故障しており、もはやサーボモータ２２を駆動できないが、このような場合においては、外部エンコーダ２５の現在位置フィードバックデータを通信経路３２経由でサーボアンプ２３に送信できる状態であることを通信経路３１を経由してモーションコントローラ３０に伝える。

ステップＳ３３では、モーションコントローラ３０の機能割当変更部３０ａは、サーボアンプ２１からの信号を受け取りしだい、サーボアンプ２３の運転モードを通常時の速度制御モードまたはトルク制御モードから非常時の位置制御モードに切り替える信号を通信経路３１経由でサーボアンプ２３に送信する。サーボアンプ２３は、通信経路３２経由でサーボアンプ２１から送られてくるモーションコントローラ３０が出力する位置指令と、外部エンコーダ２５の取得する現在位置フィードバックデータとを比較し、その差分データを用いて位置制御の演算を行い、その演算結果である速度指令とサーボモータ２４からの速度フィードバックデータとを比較し、その差分を用いて速度制御を行う。その演算結果であるトルク指令をパワー回路２３ａに出力し、パワー回路２３ａがサーボモータ２４を駆動してタイヤ２７を回転させる。

以上の結果としてステップＳ３４においては、マスター軸であるサーボモータ２２が駆動していないため、サーボモータ２４はスレーブ軸として補助トルクを発生するのではなく、台車１２０を移動させるための全ての駆動トルクである主トルクを発生してタイヤ２７にそのトルクを伝達して、台車１２０にモーションコントローラ３０の出力する位置指令と同一の動きをさせる。

なお、サーボアンプ２１からサーボアンプ２３への現在位置フィードバックは、専用の通信経路３２を使用せずに、モーションコントローラ３０からサーボアンプ２１に位置指令を送り、サーボアンプ２１及びサーボアンプ２３からモニタデータ等をモーションコントローラ３０に返信することが本来の目的である通信経路３１を利用することも可能である。

本実施の形態の駆動制御装置システムによれば、サーボモータ２２が故障等により駆動できなくなった場合でも、サーボモータ２２を交換することなく、サーボモータ２４のみで台車１２０を継続して駆動できるため、通常のシステム停止時、つまり、例えば深夜等に故障したサーボモータ２２を交換すればよいこととなり、システムのダウンタイムを短くできるという効果がある。

また、サーボアンプ２１内のパワー回路２１ａが故障した場合でも、サーボアンプ２１内のその他の演算部、通信経路３１や通信経路３２との送受信部、外部エンコーダ２５とのインターフェースに異常が無ければ、サーボアンプ２１を交換することなく、サーボモータ２４の駆動トルクのみで台車１２０の運転が継続してできるため、同じようにシステムのダウンタイムを短くできるという効果がある。

実施の形態３．
図５はこの発明にかかる実施の形態３の駆動制御装置システムである圧縮機の模式図である。図５において、圧縮機１４０は、気体や液体状の制御対象物４７の圧力を測定する圧力センサ４５と、制御対象物４７に所定の圧力を加える２つの駆動制御装置のうち圧力センサ４５の測定した圧力フィードバックデータを用いてマスター軸として圧力制御及び速度制御を行うサーボアンプ４１と、制御対象物４７に与える圧力トルクを発生するサーボモータ４２と、サーボアンプ４１内に存在しサーボモータ４２を駆動するパワー回路４１ａと、サーボアンプ４１とサーボアンプ４３との間の通信経路５１とを含んでいる。

圧縮機１４０は、さらに通信経路５１経由で得られる速度指令信号またはトルク指令信号を用いて速度制御またはトルク制御を行うサーボアンプ４３と、制御対象物４７に与える圧力を発生するサーボモータ４４と、サーボアンプ４３内に存在しサーボモータ４４を駆動するパワー回路４３ａと、サーボアンプ４１に圧力指令及び位置指令を出力するとともにサーボアンプ４１とサーボアンプ４３とから出力される各種制御用モニター信号を受信するモーションコントローラ４６と、モーションコントローラ４６とサーボアンプ４１とサーボアンプ４３を結ぶ通信経路５０とを含んでいる。なお、モーションコントローラ３０は、サーボアンプ４１が異常の場合に当該サーボアンプ４１が担当する制御機能をサーボアンプ４１に替わってサーボアンプ４３が担当するようにして制御機能分担を変更する機能割当変更部４６ａを有している。

図６はこの発明にかかる実施の形態３の駆動制御装置システムである圧縮機１４０の動作を示すフローチャートである。上述のように構成された圧縮機１４０においては、ステップＳ４１でシステムが起動されたのち、ステップＳ４２にて、サーボアンプ４１は自身が異常無きこと及び圧力センサ４５とサーボモータ４２の異常無きことを確認して、サーボアンプ４１の制御するマスター軸において異常無きこと及び運転準備完了の信号を通信経路５０経由でモーションコントローラ４６に送信する。サーボアンプ４３も自身が異常無きこと及びサーボモータ４４に異常ないことを確認して、サーボアンプ４３の制御するスレーブ軸において異常無きこと及び運転準備完了の信号を通信経路５０経由でモーションコントローラ４６に送信する。モーションコントローラ４６は自身が異常で無いことを確認し、さらに通信経路５０を通して送られてきたサーボアンプ４１とサーボアンプ４３からの異常無きこと及び運転準備完了信号を受け取り、モーションコントローラの制御する圧縮機１４０に異常無きことを確認する。ここで、いずれかに異常が見つかれば、ステップＳ４３に移行して圧縮機１４０は停止する。異常がなければステップＳ４４に移行する。

ステップＳ４４では、サーボアンプ４１は通信経路５０経由で受信したモーションコントローラ４６からの圧力指令と、圧力センサ４５からの圧力フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて圧力制御の演算を行う。そして、その演算結果である速度指令とサーボモータ４２からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御を行い、その演算結果であるトルク指令をパワー回路４１ａに出力し、パワー回路４１ａがサーボモータ４２を駆動して制御対象物４７に圧力を与える。また、サーボアンプ４１は、このときの演算結果である速度指令またはトルク指令を通信経路５１を経由してサーボアンプ４３に送信する。

ステップＳ４５では、サーボアンプ４３は、サーボアンプ４１がパワー回路４１ａに出力するために演算した速度指令またはトルク指令を、通信経路５１を通して取得し、この速度指令とサーボモータ４４からの速度フィードバックデータとを比較し、この差分を用いて速度制御の演算を行って得られた結果であるトルク指令か、またはサーボアンプ４１から直接取得したトルク指令をパワー回路４３ａに出力し、パワー回路４３ａがサーボモータ４４を駆動し、サーボモータ４４はスレーブ軸としてマスター軸であるサーボモータ４２の発生するトルクを補助する補助トルクを発生し、モーションコントローラ４６の出力する圧力指令値と同一の圧力を制御対象物４７にあたえる。ステップＳ４７のシステム確認時に異常がない場合、ステップＳ４４、Ｓ４５、Ｓ４６と、ステップＳ４７のシステム確認とは、リアルタイムでそれぞれの周期毎に独立して並行に行われている。

しかし、ステップＳ４７で異常が見つかった場合には、ステップＳ４８のようにサーボアンプ４１が異常の詳細を検証し、異常がサーボモータ４２またはパワー回路４１ａの故障のみであるかどうかを確認する。それ以外の箇所、たとえばサーボアンプ４１自身の異常や圧力センサ４５の異常の場合はステップＳ４９のようにシステムを停止する。

一方、異常がサーボモータ４２またはパワー回路４１ａのみと特定できた場合、ステップＳ５０に移行する。この場合サーボアンプ４１は、サーボモータ４２を駆動することはもはやできない。しかしながら、このような場合においては、圧力センサ４５から取得した圧力フィードバックデータと、モーションコントローラ４６が通信経路５０経由で出力した圧力指令とをそのまま通信経路５１を経由してサーボアンプ４３に送る。このときサーボアンプ４１は、サーボモータ４２またはパワー回路４１ａが故障しているが、圧力センサ４５の圧力フィードバックデータを通信経路５１経由でサーボアンプ２３に送信できる状態であることを通信経路５０を経由してモーションコントローラ４６に伝える。

ステップＳ５１では、モーションコントローラ４６の機能割当変更部４６ａは、サーボアンプ４１からの信号を受け取りしだい、通信経路５０を通じてサーボアンプ４３の運転モードを通常時の速度制御モードまたはトルク制御モードから、圧力制御モードに切り替える。サーボアンプ４３は、通信経路５１経由でサーボアンプ４１から送られてくるモーションコントローラ４６が出力する圧力指令と、圧力センサ４５の取得する圧力フィードバックデータとを比較し、その差分データを用いて圧力制御の演算を行い、その演算結果である速度指令とサーボモータ４４からの速度フィードバックデータとを比較し、その差分を用いて速度制御を行う。そして、その演算結果であるトルク指令をパワー回路４３ａに出力し、パワー回路４３ａがサーボモータ４４を駆動する。

ステップＳ５２では、マスター軸であるサーボモータ４２は駆動していないため、サーボモータ４４はスレーブ軸として補助トルクを発生するのではなく、制御対象物４７に圧力を与えるための全トルクに相当する主トルクを発生する。

なお、サーボアンプ４１からサーボアンプ４３への圧力フィードバックデータは、専用に設けられた通信経路５１を使用せずに通信経路５０を利用することも可能である。通信経路５０は、モーションコントローラ４６からサーボアンプ４１に圧力指令を送り、サーボアンプ４１及びサーボアンプ４３からモニタデータ等をモーションコントローラ４６に返信することが本来の目的である。

以上のように本実施の形態の圧縮機１４０においては、仮にサーボモータ４２が故障等により駆動できなくなった場合でも、サーボモータ４２を交換することなく、サーボモータ４４のみで制御対象物４７に所定の圧力をかけることができるため、通常のシステム停止時、つまり、例えば深夜等に故障したサーボモータ４２を交換すればよいこととなり、システムのダウンタイムを短くできるという効果がある。

また、サーボアンプ４１内のパワー回路４１ａが故障した場合でも、サーボアンプ４１内のその他の演算部、通信経路５０や通信経路５１との送受信部、圧力センサ４５とのインターフェースに異常が無ければ、サーボアンプ４１を交換することなく、サーボモータ４４の発生するトルクのみで制御対象物４７に圧力をかけることができるため、同じようにシステム全体のダウンタイムを短くできるという効果がある。

なお、上記実施の形態１から３では、２つの駆動制御装置を含む駆動制御装置システムの例を示しているが、３つ以上の駆動制御装置を含むものであっても、同様な構成とし、同様な効果を得ることができる。

この発明に係る実施の形態１の駆動制御装置システムを示す模式図である。 この発明に係る実施の形態１の駆動制御装置システムの動作を示すフローチャートである。 この発明にかかる実施の形態２の駆動制御装置システムである台車の模式図である。 この発明にかかる実施の形態２の駆動制御装置システムである台車の動作を示すフローチャートである。 この発明にかかる実施の形態３の駆動制御装置システムである圧縮機の模式図である。 この発明にかかる実施の形態３の駆動制御装置システムである圧縮機の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１，２１，４１ マスター軸のサーボアンプ（第一の駆動制御装置）
２，２２，４２ マスター軸のサーボモータ
３，２３，４３ スレーブ軸のサーボアンプ（第二の駆動制御装置）
４，２４，４４ スレーブ軸のサーボモータ
５ リニアスケール
６，３０，４６ モーションコントローラ（上位コントローラ）
６ａ，３０ａ，４６ａ 機能割当変更部
７ ワーク
１ａ，２１ａ，４１ａ マスター軸サーボアンプのパワー回路
３ａ，２３ａ，４３ａ スレーブ軸サーボアンプのパワー回路
１０，３２，５１ サーボアンプ間の通信経路
１１，３１，５０ モーションコントローラとサーボアンプ間の通信経路
２５ 外部エンコーダ
２６ マスター軸側のタイヤ
２７ スレーブ軸側のタイヤ
３３ レール
４５ 圧力センサ
４７ 制御対象物
１００ ワーク移動機構（駆動制御装置システム）
１２０ 台車（駆動制御装置システム）
１４０ 圧縮機（駆動制御装置システム）

Claims (10)

1. 同一の制御対象物を駆動する複数のモータをパワー回路を通じて各々別の制御機能を担当しながら制御する複数の駆動制御装置と、当該複数の駆動制御装置を管理する上位コントローラとを含む駆動制御装置システムにおいて、
   前記第一の駆動制御装置が制御するモータあるいは前記第一の駆動制御装置のパワー回路が異常の場合に、前記第一の駆動制御装置が担当する制御機能を前記第一の駆動制御装置に替わって第二以降の駆動制御装置が担当するようにして制御機能分担を変更する機能割当変更部を備えた
   ことを特徴とする駆動制御装置システム。
2. 前記第一の駆動制御装置は制御対象物の状態を測定するセンサから情報を取得しており前記異常の場合に前記センサからの情報を外部に出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置システム。
3. 前記第一の駆動制御装置は前記センサからの情報に基づいて制御情報の演算をしており前記異常の場合に前記制御情報の演算結果を外部に出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動制御装置システム。
4. 前記複数の駆動制御装置と前記上位コントローラとの間に両者間の通信を可能とする通信媒体が設けられており、前記第一の駆動制御装置は前記異常の場合に前記センサからの情報を前記通信媒体を介して第二以降の駆動制御装置に伝達する
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動制御装置システム。
5. フィードバック制御を行う前記第１の駆動制御装置より制御指令を受けて補助トルクを発生させる第二の駆動制御装置を有しており、当該第二の駆動制御装置は前記異常の場合に前記センサからの情報を前記通信媒体を介して取得して前記第一の駆動制御装置に替わってフィードバック制御を行う
   ことを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置システム。
6. 同一の制御対象物を駆動する複数のモータをパワー回路を通じて各々別の制御機能を担当しながら制御する複数の駆動制御装置を上位コントローラにて管理する駆動制御装置システムの運転方法において、
   前記第一の駆動制御装置が制御するモータあるいは前記第一の駆動制御装置のパワー回路が異常の場合に、当該第一の駆動制御装置が担当する制御機能を前記第一の駆動制御装置に替わって第二以降の駆動制御装置が担当するようにして制御機能分担を変更する
   ことを特徴とする駆動制御装置システムの運転方法。
7. 前記第一の駆動制御装置が制御対象物の状態を測定するセンサから情報を取得するようにしておき、前記異常の場合に、前記第一の駆動制御装置が前記センサからの情報を外部に出力する
   ことを特徴とする請求項６に記載の駆動制御装置システムの運転方法。
8. 前記センサからの情報に基づいて制御情報の演算をするようにしておき、前記第一の駆動制御装置が異常の場合に、前記第一の駆動制御装置が前記制御情報の演算結果を外部に出力する
   ことを特徴とする請求項７に記載の駆動制御装置システムの運転方法。
9. 前記複数の駆動制御装置と前記上位コントローラとの間に両者間の通信を可能とする通信媒体を設けておき、前記異常の場合に、前記第一の駆動制御装置が、前記通信媒体を介して前記センサからの情報を第二以降の駆動制御装置に伝達する
   ことを特徴とする請求項７に記載の駆動制御装置システムの運転方法。
10. フィードバック制御を行う前記第１の駆動制御装置より制御指令を受けて補助トルクを発生させる第二の駆動制御装置を設けておき、前記異常の場合に、前記第二の駆動制御装置が前記センサからの情報を前記通信媒体を介して取得して前記第一の駆動制御装置に替わってフィードバック制御を行う
    ことを特徴とする請求項９に記載の駆動制御装置システムの運転方法。

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