JPH07222479A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １つのサーボアンプによって複数のサーボモ
ータを制御する。 【構成】 コントロール部１２は、ＰＣからの割出し制
御指令によって各軸ごとの割出し位置、速度等の指令を
作成しこれをサーボアンプ部１４に供給する。ここで、
駆動軸が複数であるかを判定し、複数であった場合に
は、そのためのプログラムパラメータ変更部２８から出
力する。そして、これらの入力信号はサーボ部３０に入
力される。このサーボ部３０は軸分割処理部３０ａを有
しており、ここにおいて、複数軸の処理であった場合に
は、制御周期ごとに２つのサーボモータについての制御
指令を１つずつ作成し、モータ動力出力部３４からの出
力は、２つの制御周期に連続して行う。そこで、２つの
サーボモータ部１６についての指令値を１つずつ作成し
た後、次の２つの制御周期には既に作成されている制御
指令に応じた電流の出力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のモータを備えた
駆動装置、特にモードに応じて制御するサーボモータの
数を変更できるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場の製品製造工程等におい
て、被加工物の搬送、把持、移動、加工等のために、複
数のモータが使用されている。このようなモータとし
て、モータの駆動量が、動作指令どおりに制御できるサ
ーボモータが利用されている。

【０００３】図４に、従来のサーボモータを利用した位
置決め制御装置の構成例を示す。この位置決め制御装置
は、外部のプログラマブルコントローラ（ＰＣ）１００
からの信号を受け、動作するものであり、コントロール
部２００、サーボアンプ部３００，４００及びサーボモ
ータ部５００，６００を有している。コントロール部２
００は、ＰＣ１００との通信部２０２及び指令処理部２
０４からなっており、サーボアンプ部３００，４００
は、それぞれサーボ部３０２，４０２、出力電圧パター
ンホールド部３０４，４０４及びモータ動力出力部３０
６，４０６からなっている。そして、サーボモータ部５
００、６００は、サーボモータ５０２，６０２及びこの
サーボモータ５０２、６０２の回転を検出するエンコー
ダ５０４，６０４からなっている。

【０００４】ＰＣ１００から出された割出し指令は、コ
ントロール部２００のＰＣとの通信部２０２に入力され
る。ＰＣとの通信部２０２は、所定の通信プロトコルに
従い受信処理を行い、これを指令処理部２０４に供給す
る。指令処理部２０４は、割出し指令に基づき、どのサ
ーボモータに対する指令かを決定すると共に、割出し位
置、速度指令についての信号を作成し、これをサーボア
ンプ部３００，４００に送る。この例では、２つのサー
ボモータ部５００，６００の両方を駆動する指令であっ
たとしている。

【０００５】サーボアンプ部３００のサーボ部３０２
は、供給された割出し位置、速度指令に基づき、出力電
圧指令を作成し、これを出力電圧パターンホールド部３
０４に供給する。出力電圧パターンホールド部３０４
は、出力電圧のパターンをホールドし、これを所定のタ
イミングに従って順次出力電圧指令としてモータ動力出
力部３０６に供給する。このモータ動力出力部３０６
は、インバータを内蔵しており、動力用電源からの直流
電圧を、出力電圧指令に基づくインバータの制御により
所定の三相交流電流に変換し、これを出力する。サーボ
アンプ部３００のモータ動力出力部３０６からの駆動電
流は、サーボモータ部５００に供給される。

【０００６】このサーボモータ部５００は、Ｘ軸駆動用
のものであり、モータ動力出力部３０６からの駆動電力
に応じて、サーボモータ５０２が所定の回転をし、Ｘ軸
の駆動が行われる。このサーボモータ５０２の回転は、
エンコーダ５０４によって検出され（所定のパルス信号
を得、これに基づいて回転を検出する）、これが指令処
理部１０４に供給される。このエンコーダ５０４の出力
を監視することにより、所定のフィードバック制御が行
われ、割出し指令に応じたサーボモータ５０２の駆動が
達成される。なお、サーボモータ部６００はＹ軸駆動の
ためのものであって、この駆動用にサーボアンプ部４０
０が設けられている。このサーボアンプ部４００、サー
ボモータ部６００の構成、作用はサーボアンプ部３０
０、サーボモータ部５００と同様であるため、説明を省
略する。

【０００７】このように、従来の構成では、１つのサー
ボモータ部のために対応する１つのサーボアンプを設け
ていた。そして、これによって、サーボモータについ
て、割出し指令に応じた駆動を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の駆
動装置では、１個のサーボモータに対し、これを制御す
るための専用のサーボアンプを設け、サーボモータの性
能を最大限に利用して高速かつ正確な駆動制御を行って
いる。しかし、この方式では、モータ数が多くなれば、
それに対応した数のサーボアンプが必要となる。そこ
で、取り付けスペースやコスト的な負担が多く、多数の
モータを使用するシステムが非常に高価で、またスペー
スが大きくなってしまうという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決することを課
題としてなされたものであり、サーボアンプ数を減少し
て、システムに対する負担を小さくできる駆動装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１発明は、複数のサー
ボモータを備えた駆動装置において、複数のサーボモー
タの動作を制御する制御部を有し、この制御部は第１の
動作モードにおいて、外部から供給される動作指令か
ら、１つのサーボモータへの電流供給指令を作成し、作
成された電流供給指令に基づいて上記１つのサーボモー
タの駆動を制御し、第２の動作モードにおいて、外部か
ら供給される動作指令から、複数のサーボモータへの電
流供給指令を順次作成し、作成された電流供給指令に基
づいて上記複数のサーボモータの駆動を制御することを
特徴とする。

【００１１】また、第２発明は、上記制御部が、制御す
るサーボモータの数に応じて、上記電流供給指令を作成
する周期を変更することを特徴とする。

【００１２】また、第３発明は、上記制御部が、駆動す
べきサーボモータの数に対応する制御パラメータを予め
記憶しており、この制御パラメータに基づいて、１また
は複数のサーボモータへの電流供給指令を作成すること
を特徴とする。

【００１３】また、第４発明は、上記外部から供給され
る動作指令に駆動すべきサーボモータの数についての情
報が含まれており、上記制御部は、この情報に基づい
て、動作モードを判定する判定手段を有していることを
特徴とする。

【００１４】

【作用】このように、第１発明の駆動装置においては、
その制御部が、２つの動作モードにおいて動作が可能と
なっている。すなわち、１つの動作モードにおいては、
制御部が１つのサーボモータのみを駆動し、他の１つの
動作モードにおいては、制御部が複数のモータを制御す
る。

【００１５】ここで、サーボモータに流す正弦波電流に
ついて説明する。まず、サーボモータに流す正弦波電流
は、サーボアンプ内に設けられたインバータのスイッチ
ングにより作られる。すなわち、図５（Ａ）に示すよう
な、直流電圧の＋極と−極の間に配置された３つのパワ
ートランジスタ対の各パワートランジスタのスイッチン
グを制御して、３つの出力端（パワートランジスタ対の
中間接続部）ａ，ｂ，ｃからの出力を制御する。すなわ
ち、サーボモータの固定子巻線は、図５（Ｂ）のような
構成となっており、各巻線には、ｉa 、ｉb 、ｉc の電
流が流れる。そして、３つのパワートランジスタ対のう
ちの、１つの上側トランジスタをオンとし、他の２つの
下側トランジスタをオンすることによって、電流が固定
子巻線に流れ、１つの位相の電流をサーボモータに供給
できる。そこで、出力端子ａ，ｂ，ｃから順次電流が流
れ出るように制御することによって、固定子巻線に所望
の正弦波を供給することができる。また、この正弦波を
供給するための制御は、ＰＷＭ（パルス幅変調）を利用
しており、図６のように、パワートランジスタをオンに
する時間を制御することによって、正弦波を生成し、こ
れをサーボモータに供給する。

【００１６】ここで、ＰＷＭ制御における１制御周期を
ｔn とすると、この制御周期内に、サーボアンプ部は、
次の制御周期において、電圧が＋又は−又は０とするか
を判定しなければならない。そして、サーボアンプの出
力は、制御周期ｔn の間ｔn-1 の制御周期で演算した結
果の電圧を出力する。このようにして、各制御周期にお
いて、次の制御周期における出力電圧を演算算出すると
共に、前回の制御周期において演算した電圧を出力す
る。従って、制御周期ｔn の最短の長さは、サーボアン
プ部における演算スピードによって制限される。すなわ
ち、この制御周期は短ければ短いほど、制御の精度が上
昇するが、能力の限界以上短くすることはできない。

【００１７】そこで、第２発明においては、制御の内容
に応じて、制御周期を変更する。すなわち、サーボモー
タの制御精度がそれほど大きくなくてよい場合には、１
つのサーボアンプで複数のサーボモータを制御する。そ
して、この場合の制御周期の最短時間は、１つのサーボ
アンプで制御可能な周期とする。すなわち、２個のモー
タを制御する場合には、制御周期を２倍とする。これに
よって、２つのサーボモータへの出力電圧を順次演算算
出し、２つのサーボモータの駆動を制御することができ
る。また、サーボモータの制御の精度を高くしなければ
ならない場合には、上述のような制御周期を延ばしては
ならない。そこで、サーボアンプで制御するサーボモー
タを１つとして、正確な制御を行う。

【００１８】このように、第２発明においては、制御周
期を適応的に制御することによって、全体として効率的
なサーボモータの制御を行うことができる。そして、サ
ーボアンプの数を、サーボモータの数に比べ、少なくす
ることができるため、システム全体としてサイズを小さ
くすることができ、低コストのシステムを得ることがで
きる。

【００１９】また、第３発明では、制御部が予め記憶さ
れている駆動すべきサーボモータの数に対応する制御パ
ラメータに応じて１または複数のサーボモータへの電流
供給指令を作成する。従って、駆動すべきサーボモータ
の数の変更にも容易に対処することができる。

【００２０】また、第４発明では、上記外部から供給さ
れる動作指令に駆動すべきサーボモータの数についての
情報が含まれているため、上記制御部は、この情報に基
づいて動作モードをすぐに判定することができる。従っ
て、制御遅れを生じることなく、サーボモータを駆動す
ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。

【００２２】図１は、実施例の全体構成を示すブロック
図である。プログラマブルコントローラ（ＰＣ）１０に
は、コントロール部１２が接続されており、このコント
ロール部１２に１つのサーボアンプ部１４を介し、２つ
のサーボモータ部１６ａ及び１６ｂが接続されている。
ＰＣ１０は、予め作成されたプログラムに従い、各種指
令を作成しこれを出力する。この例では、サーボモータ
についての駆動指令（軸割出し指令）をコントロール部
１２に供給する。コントロール部１２は、ＰＣとの通信
部２０において、ＰＣ１０との間で予め決められている
通信プロトコルに従い、受信処理を行う。そして、得ら
れた割出し指令を指令処理部２２に供給する。指令処理
部２２は、供給された割出し指令に基づいて、駆動対象
軸ごとの位置割出し指令、速度指令を作成する。

【００２３】一方、コントロール部１２には、駆動軸選
択部２４が設けられており、ＰＣとの通信部２０からの
割出し指令は、この駆動軸選択部２４にも供給される。
駆動軸選択部２４は、割出し指令の中から、これが複数
軸についての指令であるか否か、該当する軸は何かを判
定し、これについての指示を出力電圧切替え周期決定部
２６に供給する。出力電圧切替え周期決定部２６は、同
時に制御する軸の数を決定し、これをプログラムパラメ
ータ変更部２８に供給する。プログラムパラメータ変更
部２８は、これより、サーボアンプ部１４において処理
する際におけるプログラムパラメータについての指令を
出力する。サーボアンプ部１４は、サーボ部３０を有し
ており、コントロール部１２の指令処理部２２からの位
置割出し、速度指令信号及びプログラムパラメータ変更
部２８からのパラメータ信号を受け入れる。サーボ部３
０は、プログラムパラメータ変更部２８からの信号に応
じ、特定された数のサーボモータの出力を制御する。こ
のために、サーボ部３０は、軸分割処理部３０ａを内蔵
しており、制御軸の数が複数であった場合には、この軸
分割処理部３０ａが、制御対象別に、複数の信号を出力
する。この例では、サーボモータ部１６ａ，１６ｂの２
つがあるため、サーボアンプ部１４は、２つの電圧パタ
ーンホールド部３２ａ，３２ｂ及びモータ動力出力部３
４ａ，３４ｂを有している。そして、割出し指令が、２
つのモータについての駆動を制御するものであった場合
には、軸分割処理部３０ａが、２つの出力電圧パターン
ホールド部３２ａ，３２ｂにそれぞれのサーボモータ出
力用の信号を出力する。軸分割処理部３０ａから出力さ
れた出力電圧指令値は、出力電圧パターンホールド部３
２ａ，３２ｂを介しモータ動力出力部３４ａ，３４ｂに
供給され、ここに内蔵されているインバータのスイッチ
ングが制御される。

【００２４】そこで、このモータ動力出力部３４ａ，３
４ｂからサーボモータを駆動するための駆動電流が出力
される。サーボモータ部１６ａ，１６ｂは、サーボモー
タ３６ａ，３６ｂ及びエンコーダ３８ａ，３８ｂからな
っており、モータ動力出力部３４ａから出力される電流
に応じてサーボモータ３６ａ，３６ｂが回転し、この回
転がエンコーダ３８ａ，３８ｂによって検出され、検出
値がサーボ部３０及び指令処理部２２にフィードバック
される。サーボモータ部３０、指令処理部２２は、エン
コーダ３８ａ，３８ｂからの検出値に応じて、サーボモ
ータ３６ａ，３６ｂの回転が指令値通りとなるように制
御を行う。

【００２５】次に、実施例の動作について、図２に基づ
いて説明する。まず、従来のシステムと同様に、ＰＣか
ら割出し制御指令が送信される。この場合、この割出し
制御指令には、２軸同時制御を行うか又は１軸ずつ制御
を行うかの指令が含まれている。通常の場合、この２軸
同時制御か否かについては、プログラマが軸制御の精度
の必要性から、予めプログラミングしておく。なお、プ
ログラミングの際に、軸移動精度についての入力を行う
ことにより、自動的に２軸同時制御か否かのプログラム
を生成してもよい。さらに、プログラムの中には、単に
軸移動の精度についての値だけを含ませておき、受信側
において２軸同時制御を行うか否かについて決定しても
よい。

【００２６】ＰＣ１０から出力された割出し制御指令
は、ＰＣとの通信部２０に入力され、受信処理された
後、指令処理部２２に入力され、ここで制御対象軸、割
出し位置、速度が判断される（Ｓ１０１）。一方、ＰＣ
から送られてきた割出し指令は、駆動軸選択部２４に供
給され、ここで２軸同時制御か否かが判定される（Ｓ１
０２）。そして、１軸制御であった場合には、出力電圧
切り換え周期決定部２６及びプログラムパラメータ変更
部２８により、１軸制御用のプログラムパラメータが選
択される（Ｓ１０３）。一方、２軸制御であった場合に
は、２軸制御用のプログラムパラメータが選択される
（Ｓ１０４）。そして、Ｓ１０３、１０４において選択
されたプログラムパラメータ及びＳ１０１で作成された
制御対象軸、割出し位置、速度についての信号は、サー
ボ部３０に供給される。このサーボ部３０においては、
入力される情報に基づいて各モータに対する出力電圧パ
ターンを決定する。この際、制御対象となる軸の数によ
って、制御周期を変更する。すなわち、表１に示すよう
に、制御周期ｔn においては、ｔn+2 ，ｔn+3 の制御周
期中に、サーボモータ３６ａに対して出力する電圧の判
断を行う。

【００２７】

【表１】 そして、次の制御周期ｔn+1 においては、ｔn+2 ，ｔn+
3 の制御周期中にサーボモータ３６ｂに対して出力する
電圧の判断を行う。また、制御周期ｔn 及びｔn+1 の期
間において、モータ３６ａに対し出力する電圧は、制御
周期ｔn-2 のときに演算した結果の電圧出力を継続す
る。又、モータ３６ｂに対しては、ｔn-1の制御周期で
演算した結果の電圧を出力する。

【００２８】このようにして、電圧出力パターンが決定
された場合には、これを軸分割処理部３０ａに入力し、
軸分割処理部３０ａは、モータ３６ａに対する出力電圧
指令があるかを判定し（Ｓ１０６）、この出力電圧指令
があった場合には、モータ３６ａの出力電圧ホールド部
３２ａに電圧指令を出力する（Ｓ１０７）。そして、モ
ータ動力出力部３４ａが、入力される電圧出力指令に基
づいてモータ３６ａに対する動力出力を行う（Ｓ１０
８）。一方、軸分割処理部３０ａは、Ｓ１０６と並列し
て、モータ３６ｂに対する出力電圧指令があるかを判定
する（Ｓ１０９）。モータ３６ｂに対する電圧出力指令
があった場合には、出力電圧ホールド部３２ｂに出力電
圧指令を出力する（Ｓ１１０）。そして、モータ動力出
力部３４ｂが、サーボモータ３６ｂに対し駆動電流を出
力する（Ｓ１１１）。

【００２９】このように、本実施例におけるサーボ部３
０は、２つの軸に対するサーボモータを同時に制御す
る。そこで、その２つのモータの制御を同時に行った場
合には、上述のように実質的に２つの制御周期において
出力が変化されない。そこで、各制御周期ごとに電圧値
を変更できる１軸制御に比べると、理想電流と異なるも
のになってしまう場合もある。

【００３０】すなわち、表２に制御周期ｔ0 〜ｔ3 にお
ける出力電圧指令の例を示す。この例によれば、制御周
期ｔ0 において、ｔ2 ，ｔ3 でモータ３６ａに対して出
力する電圧は＋が最適と判断し、制御周期ｔ1 において
ｔ2 ，ｔ3 においてモータ３６ｂに対して出力する電圧
は−が最適と判断し、制御周期ｔ2 においてｔ4 ，ｔ5
に対し出力する電圧は０が最適と判断し、制御周期ｔ3
においてｔ4 ，ｔ5 においてモータ３６ｂに対して出力
する電圧は＋が最適と判断する。これに応じて、制御周
期ｔ2 〜ｔ3 においては、モータ３６ａに対する出力電
圧は＋となり、モータ３６ｂに対する出力電圧は−とな
る。一方、制御周期ｔ4 ，ｔ5 においては、モータ３６
ａに対する出力電圧は０となり、モータ３６ｂに対する
出力電圧は＋となる。

【００３１】

【表２】 これによって、モータ３６ａの出力電圧及びモータ３６
ｂの出力電圧は、図３に示すようになる。このように、
２倍の制御周期ごとに出力電圧が変化されるため、図に
おいて破線で示すような実電流波形となり、理想電流波
形とは若干異なるものとなる。すなわち、電流の脈動が
大きくなってしまう。しかしながら、このような２軸の
制御を行うのは、位置割出し制御などが比較的低精度で
よい場合に限られているため、このような制御において
も十分対応できる。例えば、プログラム作成段階におい
て、このような２軸制御の後に、１軸の制御による正確
な位置割出しを行うようなフローとすることによって、
高速動作かつ正確な位置制御なども行うことができる。
そして、このようにして１つのサーボアンプによって複
数のモータの制御が可能となる。そこで、サーボアンプ
の数を減少することができ、取り付けスペースを減少で
きると共に、装置の低コスト化を図ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、第１発明によれ
ば、１つのサーボアンプによって、２以上のサーボモー
タを駆動することができる。そこで、取り付けスペース
を減少することができると共に、低コストで同様の処理
を達成することができる。

【００３３】また、第２発明によれば、２以上のサーボ
モータを駆動する場合には、サーボモータの制御周期を
変更するため、制御部の能力を最大限利用して制御を行
うことができる。また、第３発明によれば、サーボモー
タの数に応じた制御パラメータを予め記憶しておくこと
によって、駆動すべきサーボモータ数の変更に迅速に対
処できる。さらに、第４発明によれば、外部から供給す
る指令に駆動すべきサーボモータ数についての情報を含
ませておくことにより、駆動すべきサーボモータ数を迅
速に認識して、遅れを生じることなくサーボモータを制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図２】実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図３】実施例における出力電流の波形を示す波形図で
ある。

【図４】従来の装置における構成を示すブロック図であ
る。

【図５】インバータ及びモータ固定子の構成を示す説明
図である。

【図６】モータの固定子コイルに流れる電流の流れを示
す波形図である。

【符号の説明】

１０ プログラマブルコントローラ（ＰＣ） １２ コントロール部 １４ サーボアンプ部 １６ サーボモータ部

フロントページの続き (72)発明者 榎本 稔 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 伊藤 浩行 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 高野 操一郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のサーボモータを備えた駆動装置に
   おいて、 複数のサーボモータの動作を制御する制御部を有し、 この制御部は、 第１の動作モードにおいて、 外部から供給される動作指令から、１つのサーボモータ
   への電流供給指令を作成し、作成された電流供給指令に
   基づいて上記１つのサーボモータの駆動を制御し、 第２の動作モードにおいて、 外部から供給される動作指令から、複数のサーボモータ
   への電流供給指令を順次作成し、作成された電流供給指
   令に基づいて上記複数のサーボモータの駆動を制御する
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の駆動装置において、 上記制御部は、 制御するサーボモータの数に応じて、上記電流供給指令
   を作成する周期を変更することを特徴とする駆動装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の駆動装置にお
   いて、 上記制御部は、 駆動すべきサーボモータの数に対応する制御パラメータ
   を予め記憶しており、この制御パラメータに基づいて、
   １または複数のサーボモータへの電流供給指令を作成す
   ることを特徴とする駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の駆動装
   置において、 上記外部から供給される動作指令に駆動すべきサーボモ
   ータの数についての情報が含まれており、 上記制御部は、この情報に基づいて、動作モードを判定
   する判定手段を有していることを特徴とする駆動装置。