JP2022156756A - モータアンプ及びモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御モードの切り替え時に停止しないモータアンプを提供する。【解決手段】モータアンプ１は、モータ４の回転を制御する。通信部１２は、モータ４の制御モードに関する指令及び制御値を取得する。制御設定部１００は、通信部１２により取得された制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく。モード制御部１１０は、通信部１２により制御モードの切替の指令を取得した場合、制御設定部１００により設定された制御値にて制御を開始する。【選択図】図１

Description

本発明は、特にモータの回転を制御するモータアンプ及び当該モータアンプの制御方法に関する。

従来から、位置指令を送信するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の上位装置と、モータの回転位置を取得するエンコーダと、このエンコーダに接続されたモータアンプが存在する。
このようなモータアンプには、上位装置からのコマンド（指令）により、様々な制御モードに切り替られるものが存在する。この制御モードは、例えば、モータにより回転させる軸の位置を設定する位置設定モード、トルクを制御するトルク制御モード、速度を制御する速度制御モード等がある。

一方、特許文献１によれば、インバータの制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える切替変調率を、現在地の標高とモータの温度の少なくとも一方に基づいて決定する制御装置を備えた電気自動車が記載されている。

特開２０１４－０２７７６３号公報

しかしながら、従来のモータアンプでは、制御モードの切替の際、切替後に新たな制御モードでの指令を受け付けて動作を開始するため、モータアンプによるモータへの制御が、一旦、停止することがあった。このため、モータの速度に急激な変化が生じたり振動したりしてしまうことがあった。
特許文献１に記載された制御装置では、このような上位装置からの制御モードの切替には対応できなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、制御モードの切り替え時にモータへの制御が停止しないモータアンプを提供し、上述の課題を解消することを目的とする。

本発明のモータアンプは、モータの回転を制御するモータアンプであって、前記モータの制御モードに関する指令及び制御値を取得する通信部と、前記通信部により取得された前記制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく制御設定部と、前記通信部により前記制御モードの切替の前記指令を取得した場合、前記制御設定部により設定された前記制御値にて制御を開始するモード制御部とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替え時にモータへの制御が停止しなくなる。

本発明のモータアンプは、前記制御モードの切替は、前記モータの軸のトルクを制御するトルク制御モードへの切替であって、前記制御設定部は、前記トルク制御モード用の前記制御値として前記トルクの値を設定し、前記モード制御部は、前記トルク制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された前記制御値にて前記モータの軸のトルクを制御することを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明のモータアンプは、制御モードの切替は、モータの軸の速度を制御する速度制御モードからトルク制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明のモータアンプは、制御モードの切替は、モータの軸の位置を制御する位置制御モードからトルク制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明のモータアンプは、前記制御モードの切替は、前記モータの軸の速度を制御する速度制御モードへの切替であって、前記制御設定部は、前記速度制御モード用の前記制御値として前記速度の値を設定し、前記モード制御部は、前記速度制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された前記速度の値にて前記モータの軸の速度を制御することを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明のモータアンプは、制御モードの切替は、モータの軸の位置を制御する位置制御モードから速度制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明のモータアンプは、制御モードの切替は、モータの軸のトルクを制御するトルク制御モードから速度制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明のモータアンプは、前記モード制御部は、現在の前記モータの軸の速度の値と、設定された前記速度の値との差分値を算出し、該差分値により補完して前記モータの軸の速度を変更することを特徴とする。
このように構成することで、よりスムーズに速度を変更することができ、振動や騒音の発生を抑制できる。

本発明のモータ制御方法は、モータの回転を制御するモータアンプにより実行されるモータ制御方法であって、前記モータの制御モードに関する制御値を取得し、取得された前記制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておき、前記モータの前記制御モードに関する指令を取得し、前記指令が前記制御モードの切替の指令であった場合、設定された前記制御値にて制御を開始することを特徴とする。
このように構成することで、制御モードの切り替え時に停止しなくなる。

本発明によれば、現在の制御モードで使用しない制御値を取得した場合も制御設定部により設定しておき、制御モードの切替の指令を取得した場合、設定された制御値にて制御を開始することで、制御モードの切替時にモータへの制御が停止することを防ぐモータアンプを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る制御システムのシステム構成図である。 本発明の実施の形態に係るモータ制御処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るモータ制御処理の概念図である。 従来のモータ制御処理の概念図である。

＜実施の形態＞
〔制御システムＸの構成〕
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御システムＸの構成について説明する。
本実施形態に係る制御システムＸは、上位装置２からの指令でモータ４のサーボを制御する制御システムの一例である。
制御システムＸは、モータアンプ１、上位装置２、エンコーダ３、及びモータ４を含んで構成される。

モータアンプ１は、上位装置２とエンコーダ３とに接続された、制御用デバイスである。本実施形態においては、モータアンプ１は、上位装置２から送信される各種の指令と、この指令に付随する制御値とを取得し、これに基づいてモータ４を駆動制御する。

ここで、本実施形態に係るモータアンプ１は、上位装置２からの指令により、複数の制御モードに切替可能である。本実施形態に係る制御モードは、例えば、位置設定モード、トルク制御モード、及び速度制御モードを含む。
このうち、本実施形態において、位置設定モードは、モータ４により回転させるシャフトＳの軸の位置（角度位置）を制御値により指定された位置に設定（制御）するモードである。トルク制御モードは、シャフトＳのトルクを制御値で設定されたトルクに保つようなトルク制御を行うモードである。速度制御モードは、制御値で設定された速度に保つようにシャフトＳを回転させる速度制御を行うモードである。
各制御モードの詳細については後述する。

モータアンプ１と上位装置２との間は、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ等のフィールドネットワークで接続されている。一方、モータアンプ１とエンコーダ３との間は、例えば、専用線やシリアル通信線等で接続され、モータ４をサーボ駆動する電力も供給される。この電力は、エンコーダ３を介して、又は、直接、モータ４に供給される。さらに、モータアンプ１は、モータ４のモータ制御の電流フィードバック値を用いて、シャフトＳのトルクを示すトルク値を算出することも可能である。加えて、モータアンプ１は、エンコーダ３又はモータ４等から温度等の状態情報を取得することも可能である。さらに、モータアンプ１は、上位装置２からのデータリクエストに応答することも可能であってもよい。
モータアンプ１の詳細な機能構成については後述する。

上位装置２は、指令を送信するクライアント（顧客）用の機器である。上位装置２は、例えば、マイクロコントローラを備えた各種機器のＰＬＣやロジックボード等である。
具体的には、上位装置２は、モータ４を制御するための制御信号を、指令としてモータアンプ１に送信する。この指令の送信の周期、一度に送信するデータ量等は、フィールドネットワークの構成や上位装置２の構成等に応じて、任意（可変）である。加えて、上位装置２は、指令がなくても、周期的な通信を行っていてもよい。
また、上位装置２は、検出されたモータ４の位置データ、その他のデータをモータアンプ１から取得することも可能である。

エンコーダ３は、モータの回転位置を取得するデバイスである。本実施形態では、エンコーダ３は、モータ４の回転軸Ａに係るシャフトＳの回転位置の位置データを検出し、角度情報としてモータアンプ１に送信する。このため、エンコーダ３は、例えば、磁気式や光学式の角度検出機構と、ＭＰＵ（Micro Processing Unit、マイクロコントローラ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の制御演算手段と、角度情報や一時データを保持するＲＡＭ（Random Access Memory）、制御プログラムを記録したＲＯＭ（Read Only Memory）等の一時的でない記録媒体を含んでいる。また、エンコーダ３は、モータ４やエンコーダ３自身の温度を測定する温度センサ等も備えていてもよい。この上で、エンコーダ３は、この温度センサ、バッテリーの電圧センサ等の信号について、位置データとは別の別種類のデータとして送信可能であってもよい。

モータ４は、モータアンプ１からの制御信号により、回転出力軸であるシャフトＳを、回転軸Ａを中心軸として回転させる。
モータ４は、ロータ（rotor）、ベアリング（bearing）、ステータ（stator）、ブラケット（bracket）等を備える一般的なサーボモータ等である。

〔モータアンプ１の構成〕
より詳しく説明すると、本実施形態においては、モータアンプ１は、通信部１２及び制御部１０を備えている。

通信部１２は、フィールドネットワークの通信を受信し、上位装置２からモータアンプ１宛の指令を取得して、制御部１０に送信する通信手段である。
通信部１２は、例えば、フィールドネットワークの通信用の回路（物理層）とを含んでいる。

制御部１０は、通信部１２から取得した指令に基づいてモータ４をサーボ駆動させ、シャフトＳの位置を制御する制御演算手段である。制御部１０は、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等の制御演算手段を含む。
本実施形態において、制御部１０は、制御モードに応じて、エンコーダ３から取得した角度情報やその他の各種センサの情報、又はトルク値等も参照して、モータ４の制御を行うことが可能である。

記憶部１１は、ＲＡＭやＲＯＭ等の一時的でない記録媒体である。制御部１０と記憶部１１とが一体的に構成されていてもよい。
記憶部１１には、モータアンプの制御プログラム及び各種データが格納されている。

次に、モータアンプ１の機能的な構成について説明する。
制御部１０は、制御設定部１００及びモード制御部１１０を備える。
記憶部１１は、制御値データ２００を格納する。

制御設定部１００は、通信部１２により取得された制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく。
具体的には、制御設定部１００は、上位装置２から取得した指令に付随する制御値を、制御値データ２００として記憶部１１に格納する。これにより、制御設定部１００は、制御モードの切替え時に必要な制御値を、切替前に設定することが可能である。具体的には、制御設定部１００は、位置制御モード用の制御値として、角度位置の値である位置値を設定する。または、制御設定部１００は、トルク制御モード用の制御値としてトルク値を設定する。または、制御設定部１００は、速度制御モード用の制御値として速度値を設定する。

モード制御部１１０は、通信部１２により制御モードの切替の指令を取得した場合、制御設定部１００により設定された制御値にて制御を開始する。
モード制御部１１０は、トルク制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された制御値であるトルク値にてモータ４のシャフトＳのトルクを制御する。
モード制御部１１０は、速度制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された制御値である速度値にてモータ４のシャフトＳの速度を制御する。
加えて、本実施形態においては、モード制御部１１０は、現在のモータ４のシャフトＳの速度値と、設定された速度値との差分値を算出し、当該差分値により補完してモータ４の軸の速度を滑らかに変更することも可能である。

また、本実施形態において、通信部１２は、モータ４の制御モードに関する指令及び制御値を取得する。

制御値データ２００は、上位装置２からの指令に付随して送信された、制御モード毎に設定された制御値を含むデータである。このうち、位置設定モードの制御値は、例えば、エンコーダの角度情報に応じた角度位置の値が設定される。この角度位置は、例えば、１７ビット～３２ビット等、エンコーダ３の精度に応じたモータ４のシャフトＳの回転位置を示す絶対値の値である。トルク制御モードの制御値は、例えば、トルク値が設定される。このトルク値は、例えば、トルクフィードバック値に応じた８ビット～３２ビット等の絶対値の値である。速度制御モードの制御値は、例えば、シャフトＳの角速度の速度値に応じた８ビット～３２ビット等の絶対値の値である。

〔モータ制御処理〕
次に、図２及び図３により、本発明の実施の形態に係るモータ制御処理の説明を行う。
本実施形態のモータ制御処理では、指令に付随して、モータ４の制御モードに関する制御値を取得する。そして、取得された制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく。この上で、モータ４の制御モードに関する指令を取得した際に、この指令が制御モードの切替の指令であった場合、設定された制御値にて制御を開始する。
本実施形態のモータ制御処理は、主に制御部１０が、記憶部１１に格納された制御プログラムを、各部と協働し、ハードウェア資源を用いて実行する。
以下で、図２のフローチャートにより、本実施形態のモータ制御処理をステップ毎に説明する。

（ステップＳ１０１）
まず、制御設定部１００及び通信部１２が、指令制御値取得処理を行う。
通信部１２は、ファクトリーネットワークにて、モータアンプ１用の各種指令、及びこの指令に付随する制御値を取得する。
制御設定部１００は、取得した指令と制御値とを解釈（デコード）して、記憶部１１に一時的に格納する。この指令は、モータ４の制御モードに関する指令も含む。また、制御設定部１００は、現在の制御モード以外の指令も常時受け付け可能である。

具体的には、通信部１２は、指令として、例えば、制御モードを切替（設定）する制御モード切替指令、位置設定モードで位置を設定する位置指令、トルク設定モードでトルク値を設定するトルク指令、速度制御モードで速度を設定する速度指令等を取得する。その他の指令は、例えば、制御モードを上位装置２へ報知する制御モードモニタ指令、トルクフィードバック値を上位装置２へ報知するトルクモニタ指令、シャフトＳの速度を上位装置２へ報知する速度モニタ指令等も含む。
ここで、例えば、位置指令には、角度位置の位置値を含む設定値が制御値として付随する。また、トルク指令では、トルク値を含む設定値が制御値として付随する。また、速度指令では、速度値を含む設定値が制御値として付随する。

（ステップＳ１０２）
次に、制御設定部１００が、現在と異なる制御モード用の制御値を取得したか否かを判定する。
具体的には、制御設定部１００は、指令に付随して送信された制御値が、現在の制御モードとは異なる制御モードに対する制御値であったか否かを判定する。本実施形態においては、制御設定部１００は、例えば、現在の制御モードが位置設定モードであった場合に、速度指令又はトルク指令とこれらの制御値を取得した場合、Ｙｅｓと判定する。または、制御設定部１００は、例えば、現在の制御モードがトルク制御モードであった場合に、位置指令又は速度指令とこれらの制御値を取得した場合、Ｙｅｓと判定する。または、制御設定部１００は、例えば、現在の制御モードが速度制御モードであった場合に、位置指令又はトルク指令とこれらの制御値を取得した場合、Ｙｅｓと判定する。
制御設定部１００は、それ以外の場合には、Ｎｏと判定する。

Ｙｅｓの場合、制御設定部１００は、処理をステップＳ１０３に進める。
Ｎｏの場合、制御設定部１００は、処理をステップＳ１０４に進める。

（ステップＳ１０３）
現在と異なる制御モード用の制御値を取得した場合、制御設定部１００が、制御値設定処理を行う。
制御設定部１００は、制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく。
本実施形態において、具体的には、例えば、制御設定部１００は、現在の制御モードに関わらず、制御値として取得した位置値を含む設定値、トルク値を含む設定値、又は速度値を含む設定値を制御値データ２００に設定する。

具体的には、本実施形態においては、位置制御モードでは、位置指令の制御値を取得して動作するので、その他の制御値は使用しない。
しかしながら、上位装置２は、例えば、現在、位置制御モードであっても、モータ４からのトルクフィードバック値を取得して、最適なトルク値を算出してもよい。そして、上位装置２は、最適なトルク値を制御値としてトルク指令に付随して送信することが可能であってもよい。具体例として、上位装置２は、ネジ締めの際に回転させる位置を指定しつつ、トルク値を取得し、最終的な締め力をトルク値として算出するといったことが可能である。
同様に、上位装置２は、現在、位置制御モードであっても、モータ４の速度値を取得し、速度制御モードに切り替える前に、最適な速度値を制御値として速度指令に付随して送信することが可能であってもよい。または、上位装置２は、次の動作に応じた速度値を速度指令に付随して送信ことが可能であってもよい。

これらの場合、制御設定部１００は、位置制御モードで動作中にトルク制御モード又は速度制御モードで使用する制御値を受け付けることが可能である。これを取得した制御設定部１００は、トルク制御モード又は速度制御モードに切り替える前に、制御値データ２００に設定する。
すなわち、制御設定部１００は、制御モードに関わらず、又は制御モードが変更される前に、制御モード変更の後に使用する各制御値を制御値データ２００に設定しておくことが可能である。

（ステップＳ１０４）
次に、モード制御部１１０は、取得した指令が制御モードを切り替える指令であったか否かを判定する。この際、モード制御部１１０は、例えば、取得した指令が現在の制御モードと異なる制御モードへの切替を指示するモード切替指令であった場合に、Ｙｅｓと判定する。モード制御部１１０は、それ以外の場合には、Ｎｏと判定する。
Ｙｅｓの場合、モード制御部１１０は、処理をステップＳ１０５に進める。
Ｎｏの場合、モード制御部１１０は、処理をステップＳ１０６に進める。

（ステップＳ１０５）
制御モード切替指令を取得した場合、モード制御部１１０が、動作モード切替処理を行う。
モード制御部１１０は、制御値データ２００を参照し、切替後の制御モードで使用する制御値が設定されていることを確認する。この上で、モード制御部１１０は、設定された制御値から、切替後の制御モードに必要な制御値を用いて制御を開始する。

モード制御部１１０は、例えば、位置制御モード又は速度制御モードからトルク制御モードへの制御モード切替指令を取得した場合、設定されたトルク値を制御値として、モータ４のシャフトＳのトルクを制御する。
または、モード制御部１１０は、例えば、位置制御モード又はトルク制御モードから速度制御モードへの切替の制御モード切替指令を取得した場合、設定された速度値を制御値として、モータ４のシャフトＳの速度を制御してもよい。
これらにより、制御モード切替時に、即座に新しいモードでの動作が可能となる。よって、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

これらの際、本実施形態においては、下記で説明するように線形補完のような補完処理を行うことで、さらにスムーズにトルクや速度の切替を行うことが可能となる。

図３により、位置制御モードから速度制御モードへの切替の際に、補完処理を行う例について詳細に説明する。図３の各グラフは、横軸は同じ時間軸での時間経過、縦軸は各値の例を示す。
図３（ａ）は、制御モード切替指令が上位装置２から送信され、位置制御モードから速度制御モードに切り替わったことを示す。すなわち制御モードを示す値（制御モード値）が変更される。
図３（ｂ）は、制御モードモニタ指令で上位装置２へ送信される制御モード値を示すグラフである。ここに示すように、実際に制御モードが切り替わってから、切替後の制御モードを上位装置２に送信するため、制御モード値の変化にはタイムラグが生じる。
図３（ｃ）は、位置制御モードで位置値の変化を示すグラフである。位置制御モード時には、角度位置が変化すると、その変化（傾き）が、速度Ｖｐとして算出可能である。なお、速度制御モードに切り替わった後は、位置値は固定となってもよい。

図３（ｄ）は、速度指令により速度値の制御値が設定される例である。細線は、本実施形態においては、モード切替実行前に速度指令が入力され、速度指令に付随した速度値Ｖｖが制御値として設定された例を示す。
ここで、図３（ｃ）で示したように、位置制御モードから速度制御モードに切り替えられる時点の速度は速度値Ｖｐであり、この例では、速度値Ｖｐ＜速度値Ｖｖである。
本実施形態においては、このように速度値Ｖｐと速度値Ｖｖとが異なる場合であっても、現在の速度値Ｖｐと設定された速度値Ｖｖとが事前に設定されているため、スムーズにＶｖとなるように補完することが可能である。

具体的には、モード制御部１１０は、位置制御モードでの動作速度Ｖｐと速度指令の速度値Ｖｖの速度差Ｖｄに応じて、最終的な制御値となる内部速度指令ＶｖＩを、特定時間Ｔｄをかけて、速度値Ｖｖの値まで変化させることが可能である。
このうち、

Ｔｄ＝ｋＶｄ …… 式（１）

として、算出可能である。すなわち、時間Ｔｄは速度差Ｖｄに比例し、速度差が大きいほどＴｄを大きくする。ここで、式（１）の「ｋ」は定数で負荷やイナーシャに応じて設定可能である。また、モード切替前に速度指令が入力されていれば、動作モードの切り替え前に時間Ｔｄの算出は可能となる。

また、速度モード切替後の経過時間をｔとすると、内部速度指令ＶｖＩは以下の線形補完の式（２）又は式（３）で算出可能である。

ｔ＜Ｔｄの時：
ＶｖＩ＝（Ｖｄ／Ｔｄ）×ｔ＋Ｖｐ …… 式（２）

ｔ＞Ｔｄの時：
ＶｖＩ＝Ｖｖ＝Ｖｄ＋Ｖｐ …… 式（３）

このようにして、時間をかけて内部速度指令をＶｖまで変化させることで、速度の急激な変化を抑圧可能となる。
図３（ｅ）は、実際のモータ４の動作（速度）を示す。この例では、速度値Ｖｐから速度値Ｖｖまで滑らかに動作している。

上述の例では、位置制御モードから速度制御モードへの切替の例について説明したものの、位置制御モードからトルク制御モードへの切替であっても、同様の補完が可能である。すなわち、制御モードの切替は、位置制御モードからトルク制御モードへの切替であってもよい。

同様に、制御モードの切替は、トルク制御モードから速度制御モードへの切替であってもよく、同様の補完を行うことが可能である。
または、制御モードの切替は、速度制御モードからトルク制御モードへの切替であってもよく、同様の補完を行うことが可能である。

ここで、切替後の制御モードで使用する制御値がまだ設定されていなかった場合、モード制御部１１０は、これを上位装置２から受信するのを待ってから、切替後の動作モードでの制御を開始する。

（ステップＳ１０６）
制御モード切替指令以外の指令を取得した場合、モード制御部１１０が、その他指令処理を行う。
モード制御部１１０は、指令に応じた各種処理を行う。たとえば、モード制御部１１０は、制御モードモニタ指令を取得した場合、現在の制御モードを、トルクモニタ指令を取得した場合、トルクフィードバック値を、速度モニタ指令を取得した場合、シャフトＳの速度を、それぞれ上位装置２へ報知する。

または、本実施形態においては、トルク制御モード又は速度制御モードから位置制御モードへの切替の制御モード切替指令を取得した場合、制御モード切替指令の後に取得した位置指令の位置値の取得を待ってから、モータ４のシャフトＳの位置を制御してもよい。
これは、トルク制御モード又は速度制御モードにおいては、シャフトＳの角度位置は、刻々変化するため、位置指令が取得されてから制御を開始する必要があるためである。具体的には、モード制御部１１０は、エンコーダ３から角度情報を取得して、位置指令に含まれる制御値である位置値に応じて、モータ４のシャフトＳの角度位置を制御する。
以上により、本発明の実施の形態に係るモータ制御処理を終了する。

〔本実施形態の主な効果〕
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
従来のモータアンプでは、モータの駆動を位置制御モードから別の制御モードを切り替える場合、制御モードの切替の後、異なる制御値をセットする間は制御ができなくなっていた。

図４を参照して、この従来のモータアンプでの制御モードの切替について説明する。
図４（ａ）は、図３（ａ）と同様に、制御モード切替指令が上位装置２から送信され、位置制御モードから速度制御モードに切り替わったことを示す。
図４（ｂ）は、図３（ｂ）と同様に、制御モードモニタ指令は、切替後に制御モードを上位装置２に送信するため、タイムラグが生じることを示す。
図４（ｃ）は、図３（ｃ）と同様に、位置制御モード時の位置値の変化を示すグラフである。位置制御モード時には、位置値の傾きに基づいて、速度Ｖｐが算出可能である。ここで、従来のモータアンプでは、制御モード切替前には、その時点で制御モードに対応する制御値の指令（位置値、速度値、トルク値）のみを受け付け、動作を行う。

図４（ｄ）は、制御モード切替の完了後に、切り替え後の新しい制御モードにおける制御値の指令（位置値、速度値、トルク値）を受け付け動作、開始することを示す。すなわち、従来のモータアンプでは、制御モードモニタにより制御モードが切り替わったことを確認してから、上位装置２から送信される位置指令、速度指令、及びトルク指令のいずれかを受け付けて、この制御値を設定する。

図４（ｅ）は、従来のモータアンプでの実際のモータ動作（速度）の変化を示す。上述したように、従来のモータアンプでは、制御モードの切替後に、新たな制御モードでの指令を受け動作を開始する。このため、制御モード切替から速度指令の受け付け前の期間では、一時的に速度指令による制御値の設定がない状態となる。一時的であっても、速度指令がない場合は、モータは停止動作する。この期間は、例えば、最大５０ミリ秒程にもなる。その後、切り替え後の指令を受けてモータが制御されていた。すなわち、モータ動作中の制御モード切替時に、指令がスムーズに繋がらず、一旦、停止するような動きとなる。

このように、従来のモータアンプでは、連続した制御モードの切り替えが困難であった。このため、モータの速度に大きな変化が生じてしまい、振動や騒音の原因となっていた。
ここで、特許文献１に記載の技術では、このような制御モードの切替については記載されていなかった。

これに対して、本発明の実施の形態に係るモータアンプ１は、モータ４の回転を制御するモータアンプであって、モータ４の制御モードに関する指令及び制御値を取得する通信部１２と、通信部１２により取得された制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく制御設定部１００と、通信部１２により制御モードの切替の指令を取得した場合、制御設定部１００により設定された制御値にて制御を開始するモード制御部１１０とを備えることを特徴とする。
このように構成し、制御モードからの切り替え前に、切り替え後に使用する制御値をあらかじめ設定しておくことで、モータ４が一旦停止することがなくなる。よって、モータへの制御を連続して行うことができるので、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。すなわち、制御モード切替時に、連続した制御を行って、即座に新しい制御モードでの動作を行うことが可能となる。このように、制御ができない期間をなくすことで、モータ４の制御を連続して行うことができ、切り替えがスムーズとなり、振動や騒音の発生を抑制できる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、制御モードの切替は、モータ４の軸のトルクを制御するトルク制御モードへの切替であって、制御設定部１００は、トルク制御モード用の制御値としてトルクの値を設定し、モード制御部１１０は、トルク制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された制御値にてモータ４の軸のトルクを制御することを特徴とする。
このように構成することで、トルク制御モードに切り替える前に、トルク制御値を受け取り、設定する。これにより、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、制御モードの切替は、モータの軸の速度を制御する速度制御モードからトルク制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、速度制御モードからトルク制御モードへの切替において、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、制御モードの切替は、モータの軸の位置を制御する位置制御モードからトルク制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、位置制御モードからトルク制御モードへの切り替えにおいて、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、制御モードの切替は、モータ４の軸の速度を制御する速度制御モードへの切替であって、制御設定部１００は、速度制御モード用の制御値として速度の値を設定し、モード制御部１１０は、速度制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された速度の値にてモータ４の軸の速度を制御することを特徴とする。
このように構成し、位置制御モードから速度制御モードへの切り替え等の場合、速度制御モードに切り替える前に、速度制御値を受け取り、設定する。これにより、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、制御モードの切替は、モータの軸の位置を制御する位置制御モードから速度制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、速度制御モードからトルク制御モードへの切替において、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、制御モードの切替は、モータの軸のトルクを制御するトルク制御モードから速度制御モードへの切替であることを特徴とする。
このように構成することで、位置制御モードからトルク制御モードへの切り替えにおいて、制御モードの切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の実施の形態に係るモータアンプ１において、モード制御部１１０は、現在のモータ４の軸の速度の値と、設定された速度の値との差分値を算出し、当該差分値により補完してモータ４の軸の速度を変更することを特徴とする。
このように構成することで、位置制御モードから速度制御モードへの切替の際に、よりスムーズに速度を変更することができる。よって、振動や騒音の発生をより少なくすることができる。

〔他の実施の形態〕
なお、上述の実施形態においては、トルク制御モード又は速度制御モードから位置制御モードへの切替の際には、切替後の位置指令を待ってからシャフトＳの角度位置を制御する例について記載した。
しかしながら、位置制御モードへの切替の際にも、切替前に位置値を設定しておき、制御モード切替指令を取得した際に設定された位置値を用いるようにすることも可能である。すなわち、モード制御部１１０は、例えば、トルク制御モード又は速度制御モードから位置制御モードへの切替の制御モード切替指令を取得した場合、設定された位置値を制御値として、モータ４のシャフトＳの位置を制御してもよい。
なお、この場合、モード制御部１１０は、位置値を設定したら、制御モード切替指令を取得した直後に位置指令の位置値になるように、指令の送信の周期に合わせて、シャフトＳの速度を調整、同期するような処理も可能である。

上述の実施形態においては、位置制御モードから速度制御モードへの切り替え時に、速度値が現在の速度と異なる場合、線形補完を行って徐々にシャフトＳの速度を変更する例について説明した。
しかしながら、この線形補完を行わないような構成も可能である。この場合、制御モード切替指令を取得した直後に、すぐに設定された速度値になるようモータ４を制御してもよい。

または、線形補完の他に、非線形補完、Ｓカーブ、スプライン補完、その他の補完式により速度を徐々に変更するようにしてもよい。
さらに、位置制御モードから速度制御モードへの切り替え、位置制御モードからトルク制御モードへの切り替え、トルク制御モードから速度制御モードへの切り替え、速度制御モードからトルク制御モードへの切り替えに応じて、この補完式を変更することも可能である。
このように構成することで、制御システムの構成に合わせて、最適な補完を行うことが可能となる。

また、上述の実施形態においては、制御モードの切り替えの前後で制御値を設定しておく例について記載した。
しかしながら、ネジ締めやアームの所定動作等、上位装置２からの指令の流れ（マクロ）等に合わせて複数の制御値を設定しておくことも可能である。すなわち、複数の制御モードの変更に合わせて、上述の補完の方式を変更等しつつ、最適な補完を行うようにしてもよい。このため、例えば、畳み込みニューラルネットワークのようないわゆるＡＩを用いて、最適な制御を行うことも可能である。
このように構成することで、よりモータ４の制御をスムーズに行うことが可能となる。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

１ モータアンプ
２ 上位装置
３ エンコーダ
４ モータ
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 通信部
１００ 制御設定部
１１０ モード制御部
２００ 制御値データ
Ａ 軸
Ｓ シャフト
Ｘ 制御システム

Claims (9)

1. モータの回転を制御するモータアンプであって、
   前記モータの制御モードに関する指令及び制御値を取得する通信部と、
   前記通信部により取得された前記制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておく制御設定部と、
   前記通信部により前記制御モードの切替の前記指令を取得した場合、前記制御設定部により設定された前記制御値にて制御を開始するモード制御部とを備える
   ことを特徴とするモータアンプ。
2. 前記制御モードの切替は、前記モータの軸のトルクを制御するトルク制御モードへの切替であって、
   前記制御設定部は、前記トルク制御モード用の前記制御値として前記トルクの値を設定し、
   前記モード制御部は、前記トルク制御モードへの切替の指令を取得した場合、設定された前記制御値にて前記モータの軸のトルクを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータアンプ。
3. 前記制御モードの切替は、前記モータの軸の速度を制御する速度制御モードから前記トルク制御モードへの切替である
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータアンプ。
4. 前記制御モードの切替は、前記モータの軸の位置を制御する位置制御モードから前記トルク制御モードへの切替である
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータアンプ。
5. 前記制御モードの切替は、前記モータの軸の速度を制御する速度制御モードへの切替であって、
   前記制御設定部は、前記速度制御モード用の前記制御値として前記速度の値を設定し、
   前記モード制御部は、前記速度制御モードへの切替の指令を取得した場合、
   設定された前記速度の値にて前記モータの軸の速度を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータアンプ。
6. 前記制御モードの切替は、前記モータの軸の位置を制御する位置制御モードから前記速度制御モードへの切替である
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータアンプ。
7. 前記制御モードの切替は、前記モータの軸のトルクを制御するトルク制御モードから前記速度制御モードへの切替である
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータアンプ。
8. 前記モード制御部は、
   現在の前記モータの軸の速度の値と、設定された前記速度の値との差分値を算出し、該差分値により補完して前記モータの軸の速度を変更する
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のモータアンプ。
9. モータの回転を制御するモータアンプにより実行されるモータ制御方法であって、
   前記モータの制御モードに関する制御値を取得し、
   取得された前記制御値が現在の制御モードと異なる制御モード用であった場合も設定しておき、
   前記モータの前記制御モードに関する指令を取得し、
   前記指令が前記制御モードの切替の指令であった場合、設定された前記制御値にて制御を開始する
   ことを特徴とするモータ制御方法。

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