JP2009095165A - 多軸モータ制御装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸の追加や削除に対応でき、ＣＰＵの機能を最大限に発揮できる多軸モータ制御装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】位置・速度制御処理をするＣＰＵ６と制御軸数を格納する制御軸数格納部１２と制御周期を格納する制御周期格納部１４とトルク指令をモータ制御部へ送信する第１通信部１１とを備える多軸制御部２と、トルク指令を受信する第２通信部２０とトルク指令とモータ電流から電圧指令を生成する電流制御部１６と電圧指令を電力増幅しモータを駆動するモータ駆動部１７とを備える多軸モータ制御装置において、多軸制御部は、制御軸数に応じた制御周期を格納した制御周期テーブル格納部１５を、モータ制御部は、ＩＤ格納部１８を備え、定常運転前に全てのＩＤを読み出して、制御軸数格納部に格納、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出して制御周期格納部に格納するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つのＣＰＵによって複数のモータを制御する多軸モータ制御装置に関する。

図２に従来の多軸サーボドライバの構成図を示す。１０１は多軸サーボドライバであり、位置制御、速度制御などの処理を実行するＣＰＵ１０３と、制御するサーボモータの数、すなわち制御軸数を格納する制御軸数設定値１０４と、位置制御および速度制御を実行する制御周期を格納する制御周期設定値１０６と、前記制御周期設定値１０６に設定された制御周期にしたがって制御周期信号Ｓ１を出力する制御周期発生回路１０５と、位置制御を行う位置制御部１０７と、速度制御を行う速度制御部１０８と、一つのサーボモータを制御するために電流制御部１１２を内蔵しＣＰＵ１０３とは独立したタイミングで電流制御を行う機能を有する電流制御ＬＳＩ１１２とサーボモータ１１５に電流を流し回転動作させるモータ駆動パワー部１１４から構成されるサーボアンプ１１１複数とから構成される。１０２はパラメータ設定装置であり、制御するサーボモータの数（制御軸数）および位置制御および速度制御を実行する制御周期を設定する。設定された制御軸数は制御軸数設定値１０４に格納され、設定された制御周期は制御周期設定値１０６に格納される。なお、制御軸数設定値１０４および制御周期設定値１０６は書き換え可能な不揮発メモリに記憶されるようになっている。１１５はサーボモータであり、フィードバック制御を行うためのエンコーダ１１６が連結されている。

このように、従来の一つのＣＰＵによって複数のサーボモータを制御する多軸モータ制御装置では、制御する複数のサーボモータの数を制御軸数として格納する制御軸数設定値と、位置制御または速度制御を実行する制御周期を格納する制御周期設定値の２つの値をパラメータ設定装置により予め設定しておき、制御周期にしたがって複数のサーボモータを制御している。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２６２６３６号公報

従来の装置では制御するサーボアンプの数が決まっていたため、制御周期は一定であり、ハード構成などにより変更することはなかった。このため、サーボアンプの追加や削除などのハード構成の変更に対してフレキシブルに対応することができない。また、手動に頼った制御周期の設定はＣＰＵの処理時間の不足や、ＣＰＵ機能を制限する原因にもなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、軸の追加や削除に対応でき、さらにＣＰＵの機能を最大限に発揮できる多軸モータ制御装置とその制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１記載の発明は、多軸の位置制御処理と速度制御処理を実行するＣＰＵと制御軸数を格納する制御軸数格納部と制御周期を格納する制御周期格納部と前記速度制御処理で生成したトルク指令をモータ制御部へ送信する第１通信部とを備える多軸制御部と、前記トルク指令を受信する第２通信部と前記トルク指令とモータ電流に基づいて電圧指令を生成する電流制御部と前記電圧指令を電力増幅しモータを駆動するモータ駆動部とを備える複数のモータ制御部と、を備える多軸モータ制御装置において、前記多軸制御部は制御軸数に対応した制御周期を格納した制御周期テーブル格納部部を備え、前記モータ制御部は、ＩＤを格納するＩＤ格納部を備え、前記多軸制御部は定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出して制御軸数を確認し、確認した制御軸数を前記制御軸数格納部に格納し、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出して制御周期格納部に格納し、読み出した制御周期を前記位置制御処理および前記速度制御処理の制御周期とすることを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の多軸モータ制御装置において、前記制御周期テーブル格納部は、前記ＣＰＵの性能を最大限に発揮するようあらかじめ制御軸数対制御周期の関係を格納したことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の多軸モータ制御装置において、前記多軸制御部の制御軸数格納部と制御周期格納部とを削除し、前記多軸制御部は、定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出して制御軸数を確認し、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出し、読み出した制御周期を前記位置制御処理と前記速度制御処理の制御周期とすることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の多軸モータ制御装置において、前記第１通信部と前記第２通信部との通信はシリアル通信であることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、多軸の位置制御処理と速度制御処理を実行するＣＰＵと制御軸数を格納する制御軸数格納部と制御周期を格納する制御周期格納部と前記速度制御処理で生成したトルク指令をモータ制御部へ送信する第１通信部と制御軸数に対応した制御周期を格納した制御周期テーブル格納部部とを備える多軸制御部と、前記トルク指令を受信する第２通信部と前記トルク指令とモータ電流に基づいて電圧指令を生成する電流制御部と前記電圧指令を電力増幅しモータを駆動するモータ駆動部とＩＤを格納したＩＤ格納部とを備える複数のモータ制御部と、を備える多軸モータ制御装置の制御方法において、前記多軸制御部は、定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出すステップと、ＩＤから制御軸数を確認するステップと、確認した制御軸数を前記制御軸数格納部に格納するステップと、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出すステップと、読み出した制御周期を制御周期格納部に格納するステップと、読み出した制御周期を前記位置制御処理および前記速度制御処理の制御周期とするステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の多軸モータ制御装置の制御方法において、定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出すステップと、ＩＤから制御軸数を確認するステップと、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出すステップと、読み出した制御周期を前記位置制御処理および前記速度制御処理の制御周期とするステップと、を備えることを特徴とするものである。

請求項１乃至４記載の発明によると、軸の追加や削除に対応でき、さらにＣＰＵの機能を最大限に発揮できる多軸モータ制御装置を提供することができる。
請求項５および６記載の発明によると、軸の追加や削除に対応でき、さらにＣＰＵの機能を最大限に発揮できる多軸モータ制御装置の制御方法を提供することができる

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の多軸モータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は多軸モータ制御装置、２は多軸制御部、３〜５はモータ制御部である。多軸制御部２を構成するものとして、６はＣＰＵ、１０はＤＰＲＡＭ、１１は第１通信部、１２は制御軸格納部、１３は制御周期発生部、１４は制御周期格納部、１５は制御周期テーブル格納部である。ＣＰＵ６の処理として、７は位置制御処理、８は速度制御処理、９はラウンド処理および割り込み処理である。また、モータ制御部３〜５を構成するものとして、１６は電流制御部、１７はモータ駆動部、１８はＩＤ格納部、１９はＤＰＲＡＭ、２０は第２通信部である。２１〜２３はモータ、２４〜２５はエンコーダであり、２７は上位システム、２８はパラメータ設定装置である。

次に動作について説明する。パラメータ設定装置２８は、セットアップ時に多軸制御部２およびモータ制御３〜５に制御定数などのパラメータを設定すると同時にモータ制御部のＩＤを読み込むＩＤリードコマンドを送信する。多軸制御部２は、パラメータ設定装置２８のＩＤリードコマンドを受信して全てのモータ制御部３〜５のＩＤを読み出して制御軸数を確認し、確認した制御軸数を制御軸数格納部に１２に格納する。読み出しは第１通信部１１と第２通信部２０間をシリアル通信を介して行われる。次に多軸制御部２は、制御周期テーブル格納部１５から対応した制御周期を読み出して制御周期格納部１４に格納し、位置制御処理７と速度制御処理６の制御周期とする。セットアップ時以外の定常運転状態では、上位システム２７は、コマンドを多軸制御部２に送信し、多軸制御部２から応答を受信する。多軸制御部２は、コマンドを解釈し、全てのモータ制御部の位置制御処理と速度制御処理を実行してトルク指令を生成し、第１ＤＰＲＡＭ１０と第１通信部１１を介して全てのモータ制御部３〜５に送信する。制御周期発生部１３は優先順位の異なる複数の割り込み信号を発生し、ＣＰＵ６のラウンド処理と割り込み処理を制御する。

次にモータ制御３の動作について説明する。モータ制御部３の第２通信部は、トルク指令を受信し、トルク指令を電流制御部１６に与える。電流制御部１６はトルク指令を電流指令に変換し、電流指令とモータ電流に基づいて電圧指令を生成する。モータ駆動部１７は電圧指令を電力増幅してモータ２１を駆動する。モータ２１に結合されているエンコーダ２４はモータ位置を検出しモータ制御部３に送信する。モータ制御部３はモータ位置を電流制御部１６とモータ駆動部１７に与えるとともに第２ＤＰＲＡＭ１９と第２通信部２０を介して多軸制御部２へ送信する。ＩＤ格納部には、モータ制御部のＩＤ（制御部の形式・仕様・軸番号、接続されているモータ形式・仕様、エンコーダ形式・仕様）が格納されている。

本発明が従来の多軸モータ制御装置と異なるのは、制御周期テーブル格納部を設けてセットアップ時などに制御軸数を確認し、制御軸数に対応した制御周期を読み出し、読み出した制御周期で位置制御処理、速度制御処理を実行しＣＰＵの性能を最大限発揮させることである。

図３は本発明の多軸モータ制御装置の制御方法を示すフローチャートである。図３のステップＳＴ１で定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出し、ステップＳＴ２でＩＤから制御軸数を確認し、ステップＳＴ３で確認した制御軸数を制御軸数格納部に格納し、ステップＳＴ４で制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出し、ステップＳＴ５で読み出した制御周期を制御周期格納部に格納し、ステップＳＴ６で読み出した制御周期を前記位置制御処理および前記速度制御処理の制御周期とする。

本発明のモータ制御装置の構成を示すブロック図 従来の多軸サーボドライブの構成図を示すブロック図 本発明の多軸モータ制御装置の制御方法を示すフローチャート

符号の説明

１ 多軸モータ制御装置
２ 多軸制御部
３〜５ モータ制御部
６ ＣＰＵ
７ 位置制御処理
８ 速度制御処理
９ ラウンド処理および割り込み処理部
１０ ＤＰＲＡＭ
１１ 第１通信部
１２ 制御軸格納部
１３ 制御周期発生部
１４ 制御周期格納部
１５ 制御周期テーブル格納部
１６ 電流制御部
１７ モータ駆動部
１８ ＩＤ格納部
１９ ＤＰＲＡＭ
２０ 第２通信部
２１〜２３ モータ
２４〜２５ エンコーダ
２７ 上位システム
２８ パラメータ設定装置

Claims (6)

1. 多軸の位置制御処理と速度制御処理を実行するＣＰＵと制御軸数を格納する制御軸数格納部と制御周期を格納する制御周期格納部と前記速度制御処理で生成したトルク指令をモータ制御部へ送信する第１通信部とを備える多軸制御部と、前記トルク指令を受信する第２通信部と前記トルク指令とモータ電流に基づいて電圧指令を生成する電流制御部と前記電圧指令を電力増幅しモータを駆動するモータ駆動部とを備える複数のモータ制御部と、を備える多軸モータ制御装置において、
   前記多軸制御部は制御軸数に対応した制御周期を格納した制御周期テーブル格納部を備え、
   前記モータ制御部は、ＩＤを格納するＩＤ格納部を備え、
   前記多軸制御部は、定常運転前に前記第１通信部と前記第２通信部を介して全てのモータ制御部のＩＤを読み出して制御軸数を確認し、確認した制御軸数を前記制御軸数格納部に格納し、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出して制御周期格納部に格納し、読み出した制御周期を前記位置制御処理と前記速度制御処理の制御周期とすることを特徴とする多軸モータ制御装置。
2. 前記制御周期テーブル格納部は、前記ＣＰＵの性能を最大限に発揮するようあらかじめ制御軸数対制御周期の関係を格納したことを特徴とする請求項１記載の多軸モータ制御装置。
3. 前記多軸制御部の制御軸数格納部と制御周期格納部とを削除し、前記多軸制御部は、定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出して制御軸数を確認し、制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出し、読み出した制御周期を前記位置制御処理と前記速度制御処理の制御周期とすることを特徴とする請求項１記載の多軸モータ制御装置。
4. 前記第１通信部と前記第２通信部との通信はシリアル通信であることを特徴とする請求項１記載の多軸モータ制御装置。
5. 多軸の位置制御処理と速度制御処理を実行するＣＰＵと制御軸数を格納する制御軸数格納部と制御周期を格納する制御周期格納部と前記速度制御処理で生成したトルク指令をモータ制御部へ送信する第１通信部と制御軸数に対応した制御周期を格納した制御周期テーブル格納部とを備える多軸制御部と、前記トルク指令を受信する第２通信部と前記トルク指令とモータ電流に基づいて電圧指令を生成する電流制御部と前記電圧指令を電力増幅しモータを駆動するモータ駆動部とＩＤを格納したＩＤ格納部とを備える複数のモータ制御部と、を備える多軸モータ制御装置の制御方法において、
   前記多軸制御部は、
   定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出すステップと、
   ＩＤから制御軸数を確認するステップと、
   確認した制御軸数を前記制御軸数格納部に格納するステップと、
   制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出すステップと、
   読み出した制御周期を制御周期格納部に格納するステップと、
   読み出した制御周期を前記位置制御処理および前記速度制御処理の制御周期とするステップと、
   を備えることを特徴とする多軸モータ制御装置の制御方法。
6. 定常運転前に全てのモータ制御部のＩＤを読み出すステップと、
   ＩＤから制御軸数を確認するステップと、
   制御周期テーブル格納部から対応した制御周期を読み出すステップと、
   読み出した制御周期を前記位置制御処理および前記速度制御処理の制御周期とするステップと、
   を備えることを特徴とする請求項５記載の多軸モータ制御装置の制御方法。

Images