JP7398947B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、コントローラからの位置指令に基づきモータの駆動制御を実施するモータ制御装置に関するものである。

例えば、被加工物の加工、成型等を行う機械（以下、加工機械と称す）において使用されるモータ制御装置は、コントローラからの指令に基づいて加工機械内のモータの駆動制御を実施するように構成されている。

加工機械において使用されているモータ制御装置では、加工機械の運転中に、停電を含む、モータを正常に駆動できない異常が発生する場合がある。このような場合を考慮して、モータ制御装置には、加工を強制的に終了させ、工具と被加工物とを干渉しない位置まで退避させ得る機能が必要とされている。

なお、モータを正常に駆動できない異常とは、停電以外に、例えば、コントローラからの指令にモータを正しく追従させる駆動ができない場合などを挙げることができる。

異常発生時にあらかじめ設定しておいた退避時間もしくは退避距離により、停止を行わせる従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、コントローラからの指令を記憶しておき、異常発生時には記憶しておいた指令を使用して退避動作を行わせる技術が開示されている。

国際公開第２０１２／１７６２６８号

異常発生時において、加工を強制的に終了し、装置を即時停止させる従来技術による制御を行う場合には、加工機械へショックを与える可能性がある。すなわち、このような制御を行う場合には、機械部品を損傷する、被加工物に傷をつける、などのおそれがある。

従来技術による制御では、あらかじめ設定しておいた退避時間もしくは退避距離に基づいて減速停止を行っている。この場合には、異常発生時のタイミングにより、加工機械へショックを与えることに起因する本来予定していた軌跡と異なる軌跡に沿って動作する可能性があり、被加工物に傷をつける問題がある。

さらに、特許文献１に記載の従来技術では、異常発生時には、直ちに指令を逆に折り返し辿る退避動作を行っている。このため、ショックが大きい場合には、被加工物、切削刃などの工具、あるいは加工機械を破損するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることのできるモータ制御装置を得ることを目的とする。

本発明に係るモータ制御装置は、指令周期ごとにコントローラから出力される位置指令を順次バッファリングし、最先にバッファリングされた第１の位置指令から、最後にバッファリングされた第Ｎの位置指令までのＮ個の位置指令を一時記憶するバッファと、バッファに一時記憶されたＮ個の位置指令に基づいて、指令周期ごとに基準位置指令を生成する指令生成部と、指令生成部で生成された基準位置指令を指令周期ごとに受信することで、制御対象であるモータを位置制御するモータ制御部と、コントローラから位置指令が正常に出力されない異常状態を検出する異常検出部とを備え、指令生成部は、異常検出部において異常状態が検出されていない場合には、Ｎ指令周期前にコントローラから出力されてバッファに一時記憶されている第１の位置指令を基準位置指令とし、異常検出部において異常状態が検出された場合には、異常状態が検出される前にバッファにバッファリングされたＮ個の位置指令を活用することで、Ｎ個の位置指令における隣接する位置指令の間に１以上の追加位置指令を補完することで補完位置指令を生成する補完処理を実行し、指令周期ごとに補完位置指令を基準位置指令とし、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿ってモータを減速停止させるものである。

本発明によれば、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることのできるモータ制御装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置を含むシステム構成図である。 本発明の実施の形態１において、異常状態が検出された際の指令生成部による基準位置指令の生成方法に関する説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置において、（状態１）、（状態２）、（状態３）、（状態４）の順で処理が行われた際の速度と位置の遷移を示した図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作１を実行する状態を示した機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作１を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作２を実行する状態を示した機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作２を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作３を実行する状態を示した機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作３を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作４を実行する状態を示した機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置が動作４を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。 本発明の実施の形態２に係るモータ制御装置を含むシステム構成図である。 本発明の実施の形態２に係るモータ制御装置において、２軸のモータで円運動を行っている際に異常状態が検出され、動作１～動作４が実行された際の位置遷移の軌跡を示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置を含むシステム構成図である。本実施の形態１に係るモータ制御装置１０は、コントローラ１からの位置指令に基づいて、モータ２の位置制御を行う。モータ制御装置１０は、バッファ１１、指令生成部１２、モータ制御部１３、異常検出部１４、および過去記憶部１５を備えて構成されている。

次に、コントローラ１の機能、およびモータ制御装置１０に含まれる各構成の機能について説明する。コントローラ１は、モータ２の絶対位置としての位置指令を指令周期に従って順次出力する。モータ制御装置１０内のバッファ１１は、コントローラから指令周期ごとに出力される位置指令を順次バッファリングする。具体的には、バッファ１１には、最新のＮ指令周期分の位置指令に相当するＮ個の位置指令がバッファリングされる。

ここで、以下の説明では、Ｎ個の位置指令のうち、最先にバッファリングされた位置指令を第１の位置指令と称し、最後にバッファリングされた位置指令を第Ｎの位置指令と称する。すなわち、バッファ１１が満タンになった状態では、時系列的に最も古い位置指令が第１の位置指令として記憶され、時系列的に最も新しい位置指令が第Ｎの位置指令として記憶されている。

そして、バッファ１１は、指令周期ごとに、コントローラから出力される最新の位置指令を受信すると、一時記憶されているＮ個の位置指令を更新する。具体的には、すでにバッファ１１内に記憶されている第Ｎの位置指令～第２の位置指令を、順次シフトして第（Ｎ－１）の位置指令～第１の位置指令に書き換えるとともに、最新の位置指令を第Ｎの位置指令として記憶する。すなわち、満タン後のバッファ１１の動作は、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆａｓｔ Ｏｕｔ：先入れ先出し）と同様である。

指令生成部１２は、満タンとなった後のＮ個の位置指令を、指令周期ごとにバッファ１１から順次読み出す。さらに、指令生成部１２は、Ｎ個の位置指令に基づいて、指令周期ごとに基準位置指令を生成し、生成した基準位置指令をモータ制御部１３に出力する。ここで、基準位置指令とは、モータ制御部１３による位置制御に用いられるための位置目標値に相当する。

モータ制御部１３は、指令生成部１２で生成された基準位置指令を指令周期ごとの位置目標値として取得する。また、モータ制御部１３は、制御対象であるモータ２の位置を検出するエンコーダ３から、位置フィードバック値を取得する。そして、モータ制御部１３は、位置フィードバック値を位置目標値に一致させるようにフィードバック制御を実行することで、制御対象であるモータ２を位置制御する。

異常検出部１４は、モータ制御装置１０側で位置指令を正常に受信できない異常状態を検出する。この異常状態とは、コントローラ１から位置指令が正常に出力されないコントローラ１側の異常状態、あるいは、コントローラ１から正常に出力された位置指令がバッファ１１で正常に受信できない通信異常状態を意味する。

換言すると、異常検出部１４により検出される異常状態とは、モータ制御装置１０は正常に機能できるが、何らかの原因で正常な位置指令をモータ制御装置１０側で受信できない状況を意味している。

また、このような状況は、停電が発生したことでも生じる。このような停電時であっても、本実施の形態１に係るモータ制御装置１０は、自身の余剰蓄積電力を使用できる場合には、停電発生前にバッファ１１にバッファリングされた位置指令を用いて基準位置指令を生成し、運転を継続することができる。

異常検出部１４で異常状態が検出された場合には、その情報が指令生成部１２に送信される。なお、指令生成部１２による基準位置指令の生成方法は、異常状態が検出された場合と、異常状態が検出されなかった場合とで異なり、詳細は後述する。

過去記憶部１５は、指令周期ごとに指令生成部１２からモータ制御部１３に出力される基準位置指令を、過去の基準位置指令列として順次記憶する。過去記憶部１５に記憶された過去の基準位置指令列は、正常運転の軌跡を遡ってモータ２を駆動制御することで退避動作を実行させる際に使用される。この退避動作の詳細は、後述する。

次に、指令生成部１２による基準位置指令の生成方法について、次に３つの状態に分けて詳細に説明する。
（状態１）正常運転中
（状態２）異常状態が検出された後の減速中
（状態３）異常状態が検出され、減速停止が完了した後に実行される退避動作
（状態４）退避動作の減速中

＜（状態１）正常運転中における基準位置指令の生成方法＞
正常運転中とは、異常状態が検出される前の状態において、モータ制御装置１０が、コントローラ１から順次出力される位置指令に基づいて、モータ２の位置制御を行う運転のことである。

上述したように、バッファ１１の中には、Ｎ指令周期前に先入れされた第１の位置指令から、最新の位置指令として記憶された第Ｎの位置指令までのＮ個の位置指令が、指令周期ごとに更新されて記憶されている。そこで、指令生成部１２は、正常運転中において、バッファ１１内に指令周期ごとに更新されて一時記憶されているＮ個の位置指令の中から、ＦＩＦＯのルールに従って第１の位置指令を取り出す。

そして、指令生成部１２は、この第１の位置指令を基準位置指令として、モータ制御部１３に送信する。すなわち、指令生成部１２は、Ｎ指令周期前にコントローラ１から出力された位置指令を、指令周期ごとに順次、基準位置指令に置き換えている。

換言すると、正常運転中におけるバッファ１１内には、異常状態が検出される前に書き込まれ、まだモータ制御部１３に送信していない未来の基準位置指令として、第２の位置指令から第Ｎの位置指令までの（Ｎ－１）個の位置指令が蓄えられていることとなる。その意味では、バッファ１１は、モータ制御部１３に対する未来バッファということができる。

＜（状態２）異常状態が検出された後の減速中における基準位置指令の生成方法＞
状態１により、基準位置指令が順次生成される正常運転中に、異常状態が検出されたときには、状態２に遷移し、減速停止が実行される。

状態２における減速運転では、モータ２を即時停止させることなしに、かつ、正常運転中にすでにバッファ１１に蓄えられているＮ個の位置指令を活用することで、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って減速停止させることを特徴としている。そこで、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って減速停止させるための基準位置指令の生成方法について、次に説明する。

図２は、本発明の実施の形態１において、異常状態が検出された際の指令生成部１２による基準位置指令の生成方法に関する説明図である。指令生成部１２は、異常検出部１４において異常状態が検出された場合には、異常状態が検出される前にバッファ１１にバッファリングされたＮ個の位置指令に基づいて、基準位置指令を生成する。

その際に、指令生成部１２は、第１の位置指令における隣接する位置指令の間に１以上の追加位置指令を補完することで、補完位置指令を生成する。図２において、□で示された位置指令は、異常状態が検出される前にバッファ１１にバッファリングされた４つの初期計画指令の位置に相当する。

より具体的には、図２の例では、以下のような４つの位置指令として、初期計画指令の位置がバッファリングされている。なお、位置指令の値は、位置が変化することが判ればいいため、無単位として示している。
第１の位置指令：位置２０
第２の位置指令：位置２１
第３の位置指令：位置２２
第４の位置指令：位置２３

すなわち、異常状態が検出されない正常運転が継続していた場合を仮定すると、指令生成部１２は、第１の位置指令、第２の位置指令、第３の位置指令、第４の位置指令に基づいて、指令周期ごとに順に基準位置指令を生成する。従って、この場合には、位置２０、位置２１、位置２２、位置２３の順で基準位置指令が指令周期ごとに遷移することとなる。

これに対して、異常状態が検出された状態２において、指令生成部１２は、正常運転の軌跡である位置２０、位置２１、位置２２、位置２３に沿って移動しながら、かつ、減速停止するように、基準位置指令を生成する。すなわち、指令生成部１２は、図２に示すように、隣接する□で示した位置指令の間に１以上の追加位置指令を補完することで、補完位置指令を生成する。

指令生成部１２は、あらかじめ設定した減速率に従って、補完位置指令を生成することができる。図２に示した具体例では、減速率を１／２＾ｎ（ｎ＝１、１、１、１、２、２、２、３、３、４）で規定し、
５０％、５０％、５０％、５０％、２５％、２５％、２５％、１２．５％、１２．５％、６．２５％
の減速率に従って補完位置指令を生成している。

すなわち、指令生成部１２は、第１の位置指令：位置２０と、第２の位置指令：位置２１との間を、５０％の位置指令である位置２０．５で補完している。同様に、指令生成部１２は、第２の位置指令：位置２１と、第３の位置指令：位置２２との間を、５０％の位置指令である位置２１．５で補完している。

この結果、指令生成部１２は、位置２０から位置２２に移動させる際に、
位置２０
位置２０．５
位置２１
位置２１．５
位置２２
の５つの位置指令を補完位置指令として生成することができる。

位置２０から位置２２への移動に当たっては、正常移動時は２指令周期で移動するように位置指令が遷移するが、異常検出時には、４指令周期で移動するように位置指令を遷移させている。この場合、同じ距離を移動する際に、異常検出時は、正常運転と比較して２倍の時間を要することになり、減速率が５０％になったこととなる。

位置２２以降の移動に当たって、指令生成部１２は、減速率を２５％とした３つの位置指令として
位置２２．２５
位置２２．５
位置２２．７５
を補完位置指令として生成することができる。

さらに、位置２２．７５以降の移動に当たって、指令生成部１２は、減速率を１２．５％とした２つの位置指令として
位置２２．８７５
位置２３
を補完位置指令として生成することができる。

同様にして、指令生成部１２は、減速率を６．２５％とし、位置２３以降の移動に用いる位置指令を補完位置指令として生成することができる。図２において、●で示したプロットは、補完位置指令として指令生成部１２により生成された減速指令の位置に相当している。

指令生成部１２は、あらかじめ設定された減速率に従った補完処理により生成した補完位置指令を指令周期ごとに基準位置指令としてモータ制御部１３に対して出力する。具体的には、位置２０から位置２３に移動する際に、指令周期ごとに、
位置２０
位置２０．５ （減速率５０％に相当）
位置２１ （減速率５０％に相当）
位置２１．５ （減速率５０％に相当）
位置２２ （減速率５０％に相当）
位置２２．２５ （減速率２５％に相当）
位置２２．５ （減速率２５％に相当）
位置２２．７５ （減速率２５％に相当）
位置２２．８７５ （減速率１２．５％に相当）
位置２３ （減速率１２．５％に相当）
位置２３．０６２５ （減速率６．２５％に相当）
の基準位置指令が、モータ制御部１３に順次与えられる。この結果、モータ２は、補完位置指令で規定された位置指令の遷移に従って、減速停止することとなる。

本実施の形態１による減速停止処理は、上述したように、正常運転中にすでにバッファ１１に蓄えられているＮ個の位置指令に基づいて補完処理を実施することで補完位置指令を生成することを特徴としている。この結果、生成した補完位置指令を用いてモータ２を駆動制御することで、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って減速停止させることができる。

＜（状態３）異常状態が検出され、減速停止が完了した後に実行される退避動作における基準位置指令の生成方法＞
上述した（状態２）の減速停止処理によりモータ２が停止した後に、退避動作が実行される。退避動作を行うに当たっては、過去記憶部１５に記憶されている過去の基準位置指令が用いられる。

過去記憶部１５には、指令周期ごとに指令生成部１２からモータ制御部１３に出力された基準位置指令が、過去の基準位置指令列として順次記憶されている。すなわち、上述した（状態１）および（状態２）で、指令周期ごとに指令生成部１２からモータ制御部１３に順次出力された基準位置指令が、過去の基準位置指令列として時系列順に記憶されている。

従って、指令生成部１２は、過去の基準位置指令列の中から、直近に記憶された位置指令から順に、時間を遡って過去の位置指令を順次取り出し、基準位置指令を生成することで、減速中および正常運転中の軌跡を遡る退避動作を実行することができる。ここで、指令生成部１２は、減速停止の際に記憶された基準位置指令を逆順に取り出して基準位置指令を生成することで、モータ２を加速させながら退避動作を実行することができる。

また、指令生成部１２は、正常運転中に記憶された基準位置指令を逆順に取り出して基準位置指令を生成することで、モータ２を定速移動させながら退避動作を実行することができる。

さらに、指令生成部１２は、過去の基準位置指令列の中の１つの位置を、退避させる最終の目的位置として規定することで、最終の目的位置でモータ２を停止させ、退避動作を終了させることができる。

＜（状態４）退避動作の減速停止における基準位置指令の生成方法＞
なお、指令生成部１２は、最終の目的位置でモータ２を停止させる際には、（状態２）で減速停止を行うために用いた補完処理を行うことで、最終の目的位置に対しても減速停止させることができる。

図３は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置において、（状態１）、（状態２）、（状態３），（状態４）の順で処理が行われた際の速度と位置の遷移を示した図である。図３では、時刻Ｔ１において故障状態が検出され、時刻Ｔ２において減速停止の完了が検出され，時刻Ｔ３において退避動作の減速を開始した状態を例示している。

すなわち、図３においては、時刻Ｔ１よりも前の時間帯が、（状態１）の正常運転中に相当し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間帯が（状態２）の減速中に相当し、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの時間帯が（状態３）の退避動作中に相当し，Ｔ３よりも後の時間帯が（状態４）の退避動作の減速中に相当する。また、図３において、上段の波形は速度の時間遷移を示しており、下段の波形は位置の時間遷移を示している。さらに、位置の時間遷移に関しては、故障状態が検出された時刻Ｔ１において減速せずに即時停止を実施し、退避動作を行った際の従来技術の波形も破線として併記している。

図３から明らかなように、本実施の形態１に係るモータ制御装置では、時刻Ｔ１において故障状態が検出された後は、即時停止させることなしに、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿うようにして減速停止させている。さらに、減速停止が完了した時刻Ｔ２以降は、今までの軌跡を遡る経路で、退避動作が行われる。

従って、滑らかな減速停止を行わせることで、即時停止を行うことで発生する機械へのショックを抑制することができる。さらに、減速停止および退避動作において、正常運転中の軌跡に沿って移動させることができるため、ワーク等を傷つけることも抑制できる。

次に、指令生成部１２の具体的な構成例とともに、時系列順に以下の４つの動作に分けて、詳細な動作を説明する。
動作１：（状態１）の正常運転中の動作
動作２：（状態２）の減速中の動作
動作３：（状態３）の退避動作における加速および定速移動中の動作
動作４：（状態４）の退避動作における減速中の動作

＜動作１：（状態１）の正常運転中の動作＞
図４は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作１を実行する状態を示した機能ブロック図である。図４における指令生成部１２は、減速停止指令生成部１２ａ、切り替えスイッチ１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄを備えて構成されている。

また、図４中のＡは、異常検出部１４において異常が検出された状態を示す信号であり、Ｂは、（状態２）における減速停止が完了した状態を示す信号であい、Ｃは（状態３）の退避動作における減速停止開始を示す信号である。信号Ａ，信号Ｂおよび信号Ｃの立ち上がりに応じて、切り替えスイッチ１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄのそれぞれの状態が切り替えられることとなる。動作１により成立する経路が、図４中で太線として示されている。

さらに、図４では、先の図１で示した構成に加え、異常検出部１４による検出状態を出力するための状態出力部１６、および状態出力部１６の出力結果を表示する状態表示部１７が、モータ制御装置１０内にさらに設けられている。

動作１においては、異常検出部１４により異常状態が検出されていない。すなわち、信号Ａ、信号Ｂおよび信号Ｃはすべて無効の場合に相当する。この場合には、指令生成部１２は、指令周期ごとにバッファ１１から読み出した第１の位置指令を、そのまま基準位置指令として出力する。また、その際の基準位置指令は、過去記憶部１５に順次記憶される。

図５は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作１を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図５では、先の図３に対して、動作１に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。

＜動作２：（状態２）の減速中の動作＞
図６は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作２を実行する状態を示した機能ブロック図である。図６の基本的な構成は、先の図４と同様であり、切り替えスイッチ１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄのそれぞれの接続状態が、図４と図６では異なっている。動作２により成立する経路が、図６中で太線として示されている。すなわち、動作２においては、信号Ａが立ち上がるため、スイッチ１２ｃが図４の状態から図６の状態に切り替わることとなる。

動作２においては、指令生成部１２内の減速停止指令生成部１２ａは、正常運転中にすでにバッファ１１に蓄えられているＮ個の位置指令に基づいて補完処理を実施することで、補完位置指令を生成する。

さらに、減速停止指令生成部１２ａは、生成した補完位置指令を指令周期ごとに基準位置指令として出力する。また、その際の基準位置指令は、過去記憶部１５に順次記憶される。

図７は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作２を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図７では、先の図３に対して、動作２に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。

＜動作３：（状態３）の退避動作における加速および定速移動中の動作＞
図８は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作３を実行する状態を示した機能ブロック図である。図８の基本的な構成は、先の図４と同様であり、切り替えスイッチ１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄのそれぞれの接続状態が、図６と図８では異なっている。動作３により成立する経路が、図８中で太線として示されている。すなわち、動作３においては、信号Ｂが立ち上がるため、スイッチ１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄのそれぞれが図６の状態から図８の状態に切り替わることとなる。

動作３においては、指令生成部１２は、動作１および動作２を実施中に過去記憶部１５に記憶された過去の基準位置指令列の中から、指令周期ごとに、直近に記憶された位置指令から順に、時間を遡って過去の基準位置指令を順次取り出し、基準位置指令として出力する。

なお、（状態２）の減速停止が完了することで、切り替えスイッチ１２ｄは開状態となり、動作３における基準位置指令は、過去記憶部１５には記憶されない。

図９は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作３を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図９では、先の図３に対して、動作３に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。すなわち、動作３においては、加速移動および定速移動により、退避動作が実行される。

＜動作４：（状態４）の退避動作における減速中の動作＞
図１０は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作４を実行する状態を示した機能ブロック図である。図１０の基本的な構成は、先の図４と同様であり、切り替えスイッチ１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄのそれぞれの接続状態が、図８と図１０では異なっている。動作４により成立する経路が、図１０中で太線として示されている。すなわち、動作４においては、信号Ｃが立ち上がるため、スイッチ１２ｃが図８の状態から図１０の状態に切り替わることとなる。

動作４においては、指令生成部１２内の減速停止指令生成部１２ａは、動作１および動作２を実施中に過去記憶部１５に記憶された過去の基準位置指令列に基づいて、最終の目的位置でモータ２を停止させる際に、動作２で減速停止を行うために用いた補完処理を行い、基準位置指令として出力する。

なお、（状態２）の減速停止が完了することで、切り替えスイッチ１２ｄは開状態となったままであり、動作４における基準位置指令は、過去記憶部１５には記憶されない。

図１１は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置１０が動作４を実行した際の速度波形および位置波形の時間変化を示した図である。この図１１では、先の図３に対して、動作４に対応する部分が、一点鎖線の枠によって囲まれて示されている。すなわち、動作４においては、退避動作の最後で減速停止処理が実行されている。

以上のように、実施の形態１に係るモータ制御装置は、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることができる。さらに、退避動作が必要な場合には、減速停止した軌跡、および正常運転中の軌跡を遡って所望の位置まで移動させ、最終的に減速停止させることができる。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、図１に示したように、１台のモータ２を駆動制御する場合を例に、詳細に説明した。ただし、本発明に係るモータ制御装置１０は、２軸以上の複数台のモータの制御にも適用可能である。そこで、本実施の形態２では、２台のモータに対してモータ制御装置１０を適用する場合について、詳細に説明する。

図１２は、本発明の実施の形態２に係るモータ制御装置を含むシステム構成図である。本実施の形態２に係るモータ制御装置１０は、１台のコントローラ１からの２軸分の個別の位置指令に基づいて、２台のモータ２（１）、２（２）の位置制御を行う。モータ制御装置１０は、１台目のモータ２（１）用として、バッファ１１（１）、指令生成部１２（１）、モータ制御部１３（１）、および過去記憶部１５（１）を備えている。

また、モータ制御装置１０は、２台目のモータ２（２）用として、バッファ１１（２）、指令生成部１２（２）、モータ制御部１３（２）、および過去記憶部１５（２）を備えている。さらに、モータ制御装置１０は、２台のモータ２（１）、２（２）に対して共通の１台の異常検出部１４を備えている。

このような構成によれば、モータ制御装置１０は、異常検出部１４により、モータ制御装置１０側で位置指令を正常に受信できない異常状態を検出した場合において、２軸のモータ２（１）、２（２）を同期させながら、先の実施の形態１で説明した動作１～動作４を時系列順に実行することができる。すなわち、２台のモータ２（１）、２（２）のそれぞれに対応する２つの制御系の同期をとって、動作１～動作４の各処理を実行させることができる。

図１３は、本発明の実施の形態２に係るモータ制御装置において、２軸のモータで円運動を行っている際に異常状態が検出され、動作１～動作４が実行された際の位置遷移の軌跡を示した説明図である。

図１３においては、以下の８つの状態として遷移していく際の、指令周期ごとの位置がプロットされている。
［１］正常運転中
［２］異常検出時
［３］減速中
［４］停止時
［５］退避動作中（加速を含む）
［６］退避動作における減速開始時
［７］退避動作における停止時

以上のように、実施の形態２に係るモータ制御装置は、２軸以上のモータに対しても、異常発生時に、正常運転の軌跡に沿って減速停止させることができる。さらに、退避動作が必要な場合には、減速停止した軌跡および正常運転中の軌跡を遡って所望の位置まで移動させ、最終的に減速停止させることができる。

なお、上述した実施の形態１、２では、故障発生前にバッファ１１に蓄積されているＮ個の位置指令に対して、あらかじめ設定された減速率に従って補完処理を実行することで、減速停止を実現している。この場合、故障のレベルに応じた減速率に従って、減速処理を行うことも可能である。すなわち、モータ２を停止させる緊急度に応じて、あらかじめ設定された適切な減速率を適用することで、即時停止に近い形で緊急停止させることも可能である。

１ コントローラ、２ モータ、３ エンコーダ、１０ モータ制御装置、１１ バッファ、１２ 指令生成部、１３ モータ制御部、１４ 異常検出部、１５ 過去記憶部。

Claims (3)

1. 指令周期ごとにコントローラから出力される位置指令を順次バッファリングし、最先にバッファリングされた第１の位置指令から、最後にバッファリングされた第Ｎの位置指令までのＮ個の位置指令を一時記憶するバッファと、
   前記バッファに一時記憶された前記Ｎ個の位置指令に基づいて、前記指令周期ごとに基準位置指令を生成する指令生成部と、
   前記指令生成部で生成された前記基準位置指令を前記指令周期ごとに受信することで、制御対象であるモータを位置制御するモータ制御部と、
   前記コントローラから位置指令が正常に出力されない異常状態を検出する異常検出部と
   を備え、
   前記指令生成部は、
   前記異常検出部において前記異常状態が検出されていない場合には、Ｎ指令周期前に前記コントローラから出力されて前記バッファに一時記憶されている前記第１の位置指令を前記基準位置指令とし、
   前記異常検出部において前記異常状態が検出された場合には、前記異常状態が検出される前に前記バッファにバッファリングされた前記Ｎ個の位置指令を活用することで、前記Ｎ個の位置指令における隣接する位置指令の間に１以上の追加位置指令を補完することで補完位置指令を生成する補完処理を実行し、前記指令周期ごとに前記補完位置指令を前記基準位置指令とし、正常運転のたどる予定であった軌跡に沿って前記モータを減速停止させる
   モータ制御装置。
2. 前記指令周期ごとに前記指令生成部から前記モータ制御部に出力される前記基準位置指令を、過去の基準位置指令列として順次記憶する過去記憶部をさらに備え、
   前記指令生成部は、
   前記異常検出部において前記異常状態が検出され、前記モータが減速停止した後に、前記過去記憶部に順次記憶された前記過去の基準位置指令列から、時系列的に最新の位置指令から順に指令周期ごとに取り出して前記基準位置指令を生成することで、減速中および正常運転中の軌跡を遡る退避動作を実行させる
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 制御対象である前記モータが、複数のモータとして構成され、前記コントローラから出力される個別の位置指令に基づいて前記複数のモータのそれぞれが位置制御される場合には、
   複数のモータのそれぞれに対応して、前記バッファ、前記指令生成部、モータ制御部、および過去記憶部が設けられた複数の制御系を有しており、
   前記複数のモータに対して共通に設けられた前記異常検出部が故障状態を検出した場合には、前記複数の制御系が同期して前記補完処理を実行することで、前記複数のモータを減速停止させる
   請求項１または２に記載のモータ制御装置。

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