JP2000207228A - モ―タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリエンティブなマルチタスク機能を有する
汎用ＯＳの下で作動する汎用コンピュータを用いて、実
用的なモータ制御を行う。 【解決手段】 タスク切り替え管理部１７２は、プリエ
ンティブなマルチタスクを実現するために、画像処理に
関するアプリケーションタスクＡＴ１、モータを駆動す
るための命令信号を生成するアプリケーションタスクＡ
Ｔ２および命令信号を送信する送受信タスクＡＴ３を強
制的に切り替えて実行する。タスク切替管理部１７２
は、アプリケーションタスクＡＴ２において、送信すべ
きデータの作成が完了した時点でセットされるフラグ１
８０により上記送信すべきデータが完成したか否かを判
断し、完成すれば、送受信タスクＡＴ３にスレッドを割
り当て、サーボアンプ１０２へ命令信号を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリエンティブ
なマルチタスク機能を備える汎用ＯＳ（オペレイティグ
システム）の下で作動する汎用コンピュータ等の信号処
理装置から構成されるモータ制御装置に係り、サーボモ
ータあるいはステッピングモータ等の制御用モータを制
御するモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、従来のモータ制御装置の構成
の一例を示すブロック図である。図において、モータ制
御装置は、モータ１、該モータ１を駆動する駆動手段で
あるサーボアンプ２、データ処理装置としての汎用コン
ピュータ４０、および汎用コンピュータ４０とサーボア
ンプ２とを接続するＲＳ−２３２Ｃインターフェース３
０からなる。モータ１は、サーボモータあるいはステッ
ピングモータ等からなり、該モータ１には、エンコーダ
１１が接続されており、エンコーダ１１からフィードバ
ック信号がサーボアンプ２に帰還されるように構成され
ている。サーボアンプ２は、モータ１の駆動回路２１、
該駆動回路２１を制御する制御回路２２、該制御回路２
２への駆動信号を演算して出力する独立ＣＰＵ２３、上
記駆動信号を作成するための制御プログラムを記憶する
メモリであるＲＯＭ２４、およびデータ処理用作業メモ
リ領域となるＲＡＭ２５を備えている。上記構成では、
ＲＯＭ２４の容量をできるだけ大きくすることにより、
大量の駆動信号を演算したり、さまざまなモータ動作を
実施できるようにしていた。

【０００３】また、汎用コンピュータ４０は、いわゆる
パーソナルコンピュータなどにより構成され、主演算装
置であるＣＰＵ４１と、各種プログラムを記憶するメモ
リであるＲＯＭ４３と、作業用メモリであるＲＡＭ４２
と、データの入出力装置であるキーボード４９やＣＲＴ
４８からの入力データを処理する入力制御部４７と、Ｃ
ＲＴ４８に表示するデータの処理を行う表示制御部４６
と、外部へデータを出力するための通信ドライバ４５と
を具備している。さらに、汎用コンピュータ４０とサー
ボアンプ２とは、コネクタ形状や、信号線の役割や、電
気特性、通信速度などを定めた国際的インターフェース
規格の１つであるＲＳ−２３２Ｃインターフェースを介
してデータの送受信を行う。汎用コンピュータ４０は、
サーボアンプ２へ、動作開始タイミングの指令信号や、
基本的制御データを送信する一方、サーボアンプ２か
ら、例えば、モータの停止位置のモニタ用データを収集
し、モータ制御を管理する。

【０００４】しかしながら、上述した従来技術では、サ
ーボアンプ２の作動中には、汎用コンピュータ４０との
送受信が基本的にはできず、汎用コンピュータ４０は、
単に制御データ編集用として機能していた。すなわち、
汎用コンピュータ４０でモータ１を制御することはでき
ず、複雑なモータ制御を行う場合には、サーボアンプ２
側の独立ＣＰＵ２３の機能アップやＲＯＭ２４、ＲＡＭ
２５の容量アップが必要となり、サーボアンプ２の肥大
化を招くため、固定的な制御（専用化）しかできないと
いう問題があった。

【０００５】次に、図１９は、従来の別のモータ制御装
置の構成の一例を示すブロック図である。なお、図１８
に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略す
る。図において、モータ制御装置は、モータ１、該モー
タ１を駆動する駆動手段であるサーボアンプ６０、モー
タ１用の駆動信号を生成し出力する専用コンピュータ７
０、専用コンピュータ７０とサーボアンプ６０とを接続
する専用インターフェース５０から構成されている。サ
ーボアンプ６０は、モータ１の駆動回路２１および該駆
動回路２１を制御する制御回路２６を備え、専用インタ
ーフェース５０から送られてくる駆動信号によってモー
タ１を駆動する。

【０００６】専用コンピュータ７０は、上記駆動信号を
生成するための高速ＣＰＵ７１と、生成された駆動信号
を外部へ出力する専用通信ドライバ７５と、を有してい
る。さらに特徴的なのは、高速ＣＰＵ７１は、マルチタ
スク機能を備えていることである。このために、タスク
切り替えの管理を行うタスク切り替え管理部７２と切り
替え周期を定める外部割り込みタイマ８０を具備してい
る。言い換えると、前述した図１８に示すモータ制御装
置では、ＣＰＵ４１は、マルチタスク機能を備える必要
はない。

【０００７】なお、マルチタスク機能とは、１つのＣＰ
Ｕ（この例では高速ＣＰＵ７１）で複数の処理内容（タ
スク）を見かけ上同時に並行して実行することであり、
このためＣＰＵは、複数のタスクを所定の時間ごとに切
り替えて実行する。切り替え順序や各タスクの実行上の
プロセスは、タスク切り替え管理部７２によって管理さ
れる。

【０００８】一般に、マルチタスク機能として制御可能
なタスクの数としては８個，１６個、あるいは３２個さ
らに６４個まで可能であるが、図１９に示す従来のモー
タ制御装置では、タスク切り替え管理部７２の中でモー
タ制御タスクとアプリケーションタスクという２つのタ
スクを切り替える例を示している。

【０００９】ＲＯＭ７３は、マルチタスク機能を実行す
るためのシステム制御プログラム７３ａと、モータ駆動
信号生成用のモータ制御プログラム７３ｂと、アプリケ
ーションプログラム７３ｃと、これら以外のメモリ７３
ｄとから構成されている。アプリケーションプログラム
７３ｃは、モータ制御に不慣れな一般ユーザがキーボー
ド４９、ＣＲＴ４８を介して入力した希望動作条件をモ
ータ制御パラメータに変換するプログラム等である。高
速ＣＰＵ７１は、上記プログラムに基づいて、ＲＡＭ７
４内でデータ処理を行い、タスク切替管理部７２による
モータ制御タスクのプロセス到来時に、データ処理され
たデータを専用通信ドライバ７４から出力する。高速Ｃ
ＰＵ７１や専用通信ドライバー７５は、高速な信号処理
が可能なように専用ハードウェアから構成されている。

【００１０】図２０は、タスク切り替えの状態を説明す
るためのタイミングチャートである。図２０では、アプ
リケーションタスクとモータ制御タスクとが横軸の時間
経過とともに、どのように切り替わっていくかを示して
いる。まず、全体の流れ（プロセス）は、時間ｔ0ごと
に区切られる。この時間ｔ0は、外部割り込みタイマ８
０によって生成され、例えば、１ｍｓｅｃである。時間
ｔ0の内、時間ｔがモータ制御タスクのプロセスによっ
て使用される。時間ｔは、例えば、０．５ｍｓｅｃであ
る。図示するように、モータ制御タスクに関わるプロセ
スが０．５ｍｓｅｃ経過すると、アプリケーションタス
クに切り替わる。アプリケーションタスクの実施中にｔ
0＝１ｍｓｅｃの割り込み周期に達すると、アプリケー
ションタスクが中断され、再び、モータ制御タスクにプ
ロセスが移行する。

【００１１】次に、図２１は、タスク切り替えに関わる
制御動作を説明するためのフローチャートである。制御
がスタートすると、まず、ステップＳ１で、外部割り込
みタイマーを作動させる。次に、ステップＳ２で、アプ
リケーションタスクに関わる処理を実行する。このと
き、ステップＳ３で、外部割込タイマ８０からの割込信
号が供給されたか否かを判別し、割込信号がなければ、
ステップＳ２に戻り、アプリケーションタスクの実行を
継続する。一方、割込信号が供給されると、このループ
を抜け出し、ステップＳ４で、アプリケーションタスク
の実行を中断する。中断時のデータ状態は、ＲＡＭ７４
等に待避される。

【００１２】次に、ステップＳ５で、モータ制御タスク
を実行する。このとき、ステップＳ６で、予め設定され
た制限時間（ｔ＝５００μｓｅｃ）を経過したかを判断
し、時間経過していなければ、ステップＳ５に戻り、モ
ータ制御タスクの実行を継続する。一方、制限時間を経
過すれば、このループを抜け出し、ステップＳ７で、モ
ータ制御タスクの実行を中断する。中断時のデータ状態
は、ＲＡＭ７４等に待避される。そして、ステップＳ２
に戻り、再び、アプリケーションタスクに関わる処理を
実行する。このとき、ＲＡＭ７４等に待避した、中断時
のデータ状態を読み出し、前回中断した処理の続きを実
行する。同様に、上記アプリケーションタスクを中断し
てモータ制御タスクを再び実行する際にも、中断時のデ
ータ状態を読み出し、前回中断した処理の続きを実行す
る。

【００１３】以下、この処理を繰り返し実行すること
で、アプリケーションタスクとモータ制御タスクとが予
め設定された時間で交互に実行されるので、ユーザから
は、アプリケーションタスクとモータ制御タスクとが同
時に並行して実行されているように見える。なお、詳細
は説明しないが、このような制御フローの終了は、ステ
ップＳ２におけるアプリケーションタスクに関わる処理
の実行中において、最終タスク処理かを判別することで
行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した、図２０に示
す従来のモータ制御装置では、サーボアンプ６０の構成
を簡略化することができる。これに対して、コンピュー
タ７０は、専用化され、特に、高速ＣＰＵ７１や、専用
通信ドライバ７５、さらに、外部割込タイマ８０といっ
た専用ハードウェアを必要とするので、コストアップに
つながり、安価で、容易に入手可能なパーソナルコンピ
ュータなどの汎用コンピュータを用いることができない
といった問題があった。また、コンピュータ７０にサー
ボアンプ６０を複数個接続して、複数のモータのマルチ
制御を行おうとすると、モータ毎にモータ制御プログラ
ム７３ｂを用意したり、ＲＡＭ７４の作業領域を拡張し
たり、リアルタイム制御のために外部割込タイマ８０の
割込タイミングを高速化する必要が生じたりして、コン
ピュータ７０は、ますます高機能化せざるを得なくな
り、コストアップにつながるという問題があった。

【００１５】ところで、マルチタスクＯＳには、非プリ
エンティブなマルチタスクＯＳと、プリエンティブなマ
ルチタスクＯＳとがある。非プリエンティブなマルチタ
スクＯＳとしては、例えば、パーソナルコンピュータ用
オペレーティングシステムとして知られているＭＳ−Ｄ
ＯＳ（米国マイクロソフト社の登録商標）や、Ｗｉｎｄ
ｏｗｓ３．１（同じく、米国マイクロソフト社の登録商
標）が知られている。しかしながら、非プリエンティブ
なマルチタスクＯＳでは、あるタスクが終了しない限
り、すなわちタスクがＣＰＵを解放しないかぎり、他の
タスクへ実行を移行することができない。ゆえに、実時
間制御が必要なモータ制御などとアプリケーションとを
同時並行実行することはできない。

【００１６】これに対して、プリエンティブなマルチタ
スクＯＳとしては、Ｗｉｎｄｏｗｓ９５，９８またはＮ
Ｔ（同じく、米国マイクロソフト社の登録商標）が知ら
れている。これらＷｉｎｄｏｗｓでは、命令形態とし
て、３２ビット処理（一度に処理できるビット数が３２
個。上記Ｗｉｎｄｏｗｓ３．１では８ビット処理）が可
能であり、信号処置速度が高速になっている。プリエン
ティブなマルチタスクＯＳでは、ＣＰＵが予め設定され
た時間量または命令量でタスクを強制的に切り替える。
ゆえに、切り替え間隔を制御対象の制御最小時間に応じ
て十分短い時間に設定することが可能であれば、リアル
タイムＯＳとして用いることができる。

【００１７】例えば特開平１０−１５８３６には、プリ
エンティブなマルチタスク機能を有するＯＳとして、Ｗ
ｉｎｄｏｗｓ９５を用いたロボットコントローラなるも
のが開示されている。Ｗｉｎｄｏｗｓ９５は、１６ビッ
トまたは３２ビット演算による高速な処理が可能だが、
厳密な意味でのリアルタイムＯＳではないため、１ｍｓ
ｅｃの外部割込発生手段を用いて、各タスクの切り替え
タイミングを一定周期に制御している。

【００１８】ところで、コンピュータ側で、他のアプリ
ケーションタスクとモータ制御などを同時並行して実行
させる場合、モータ制御の中には、制御データの作成処
理などのように他のアプリケーションと同時並行処理可
能なタスク以外に、制御データをサーボアンプに送信す
るなどのように、そのタスクの実行が必要となった場合
にだけ実行すればよいタスクがある。

【００１９】しかしながら、従来のＯＳでは、実行が必
要となったときにだけ、所定のタスクを他のアプリケー
ションと同時並行して実行するという処理ができないた
め、言い換えると、上述したような制御データ送信処理
も、同時並行すべきタスクとしてスレッドを割り当てて
しまうため、ＣＰＵの負荷が大となり、他のアプリケー
ションや制御データ作成処理などの動作が緩慢になった
り、一時的に（ＣＰＵが解放されるまで）動作が停止す
るなど、悪影響を与えてしまうという問題があった。

【００２０】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、プリエンティブなマルチタスク機能を有する汎
用ＯＳの下で作動する汎用コンピュータを用いて、実用
的なモータ制御を行うことができるモータ制御装置を提
供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、本発明のモータ制御装置は、制御用モータ
と、前記制御用モータを駆動する駆動手段と、前記駆動
手段に前記制御用モータを駆動するための制御信号を送
信する制御手段とからなるモータ制御装置において、前
記制御手段は、複数のタスクを見かけ上、同時実行する
プリエンティプなマルチタスク機能を備え、第１のタス
クの実行により、前記制御用モータを駆動するための制
御信号を生成し、送信するべき前記制御信号の生成が完
了すると、前記制御信号の有無を示すフラグを設定する
制御信号生成手段と、第２のタスクの実行により、前記
制御信号生成手段により生成された前記制御信号を前記
駆動手段へ送信する送信手段と、前記第２のタスクの実
行に際して、前記フラグの示す内容に基づいて、送信す
るべき前記制御信号が無いことを示す場合には、直ちに
次のタスク処理の実行へ移行し、送信するべき前記制御
信号があることを示す場合には、前記第２のタスクの実
行に移行するタスク切り替え手段とを具備することを特
徴とする。

【００２２】上記構成のモータ制御装置によれば、制御
信号生成手段は、第１のタスク実行により、前記制御用
モータを駆動するための制御信号を生成し、送信するべ
き前記制御信号の生成が完了すると、前記制御信号の有
無を示すフラグを設定する。送信手段は、第２のタスク
実行により、前記制御信号生成手段により生成された前
記制御信号を前記駆動手段へ送信する。タスク切り替え
手段は、上記第１のタスクと前記第２のタスクを含む複
数のタスクを切り替えながら順次実行する。このとき、
タスク切り替え手段は、前記第２のタスクの実行に際し
て、第１のタスク実行において設定される前記フラグの
示す内容に基づいて、送信するべき前記制御信号が無い
ことを示す場合には、直ちに次のタスク処理の実行へ移
行し、送信するべき前記制御信号があることを示す場合
には、前記第２のタスクの実行に移行する。したがっ
て、フラグのオンオフを判断することで実行プロセスの
有無を判断して、タスク切り替えを効率よく行うことが
可能となった。このため、汎用コンピュータを用いて、
モータ制御と、制御データの演算とを行う装置におい
て、大量の制御データ演算が可能となり、汎用コンピュ
ータを用いてモータ制御を行うことが可能となる。

【００２３】ここで、前記駆動手段は、前記送信手段か
ら送信されてきた前記制御信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した制御信号に基づいて前記制御用
モータを駆動する第２の制御手段とを具備することもで
きる。この場合、制御手段からのダイレクト駆動の他に
第２の制御手段によるモータ駆動も可能となり、第２の
制御手段を選択した場合、第２の制御手段によるモータ
駆動中に制御手段側でデータの大量処理が可能となり、
見かけ上、汎用コンピュータのデータ処理能力を向上さ
せることが可能となる。このため、モータの高速駆動制
御が可能となる。また、モータ駆動手段側に備えられる
メモリ容量は少ないものでよく、制御手段側の大容量メ
モリと共用することで、メモリ全体の使用効率を向上さ
せることが可能となる。

【００２４】また、前記送信手段によって送信すべき前
記制御信号がなくなると、前記第２のタスクにより、前
記フラグをリセットすることで、制御信号が全て送信さ
れると、再び、第２のタスクをスキップするようになる
ので、タスク切り替えを円滑に行うことが可能となる。

【００２５】また、複数の制御用モータと、前記複数の
制御用モータに対応する複数の駆動手段とを具備しても
よい。この場合、前記制御信号生成手段は、前記第１の
タスクの実行により、前記複数の制御用モータの各々に
対し、それぞれを駆動するための複数の制御信号を生成
し、いずれか１つでも送信すべき前記制御信号の生成が
完了すると、前記制御信号の有無を示すフラグを設定す
る。前記送信手段は、前記第２のタスクの実行により、
前記制御信号生成手段によって生成された前記複数の制
御信号を、該当駆動手段を識別するための識別情報を付
加して前記複数の駆動手段に配信する。したがって、制
御手段による複数の制御用モータの同期制御を容易に行
うことが可能となるとともに、制御用モータの数に拘わ
らず、必要とするフラグは１つで済み、構成が大幅に簡
素化することが可能となる。

【００２６】また、前記タスク切り替え手段は、前記複
数の制御用モータを駆動するための制御信号の最小周期
時間の少なくとも１／２以下の時間中の周期で前記複数
のタスクを切り替えるようにしてもよい。例えば、５０
マイクロ〜１００マイクロ秒でタスクを切り替えること
により、１００マイクロ〜２００マイクロ秒の最小周期
あるいは分解能時間中でモータのリアルタイム制御が可
能となり、いっそうの高速制御や、多軸並列制御が可能
となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に図面を参照してこの発明の実
施形態について説明する。Ａ．第１実施形態 Ａ−１．第１実施形態の構成 図１は、本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の
構成を示すブロック図である。図において、モータ制御
装置は、モータ１０１、該モータを駆動する駆動手段で
あるサーボアンプ１０２、コンピュータ１０３、および
データ通信用のＲＳ−２３２Ｃインターフェース１０４
から構成されている。モータ１０１にはエンコーダ１１
１が接続されエンコーダ１１１からフィードバック信号
がサーボアンプ１０２に帰還されるように構成されてい
る。サーボアンプ１０２と汎用コンピュータ１０３は、
データ通信用のＲＳ−２３２Ｃインターフェースを介し
て接続されている。

【００２８】サーボアンプ１０２は、モータ１０１の駆
動回路１２１、該駆動回路１２１を制御する制御回路１
２２、該制御回路１２２への駆動信号（駆動パルス等）
を演算し出力するサブＣＰＵ１２３、上記駆動信号を作
成するための制御プログラムを記憶するメモリであるＲ
ＯＭ１２４、モータの（位置、速度、電流値等からな
る）動作パターンを記憶する領域やデータ処理用作業メ
モリ領域として用いられるＲＡＭ１２５を備えている。

【００２９】該サブＣＰＵ１２３は、制御回路１２２へ
初期化設定（電流値セット等）の為の指令信号や、基本
的駆動パルスを送ったり、エンコーダ１１１からのフィ
ードバック信号に基づいて、上記基本的駆動パルスを補
正したり（エンコーダ１１１からのフィードバック信号
は、主に制御回路１２２内でも補正される）、また、モ
ータ１０１の停止位置のモニター用データなどを取り寄
せコンピュータ１０３へ送信したりする。さらに、サー
ボアンプ１０２内の制御回路１２２とコンピュータ１０
３とは、モータを制御するサブＣＰＵ１２３の暴走や駆
動回路１２１の不具合発生時等に必要となるモータ１０
１の緊急停止のための緊急停止信号等を直接通信できる
ように構成されている。

【００３０】コンピュータ１０３は、主演算装置である
メインＣＰＵ１４１、各種プログラムを記憶するメモリ
であるＲＯＭ１４３、作業用メモリであるＲＡＭ１４
２、データの入出力装置であるキーボード１４９やＣＲ
Ｔ１４８からの入力データを処理する入力制御部１４
７、ＣＲＴ１４８に表示するデータの処理を行う表示制
御部１４６、および外部へデータを出力するための通信
ドライバ１４５を備えている。

【００３１】コンピュータ１０３は、マルチタスク機能
を備えており、このために、タスク切り替えの管理を行
うタスク切り替え管理部１７２を備えている。なお、本
第１実施形態では、タスク切り替えがいわゆるリアルタ
イム性（一定周期で高速切り替え）であることを必須要
件としない。図１に示す例では、タスク切り替え管理部
１７２の中で、アプリケーションタスクＡＴ１と、アプ
リケーションタスクＡＴ２と、送受信タスクＡＴ３とい
う３つのタスクの切り替え例を示している。

【００３２】これに対応して、ＲＯＭ１４３は、マルチ
タスク機能を実行するためのシステム制御プログラム１
４３ａと、モータ制御信号（上述したＲＡＭ１２５に記
憶される動作パターンであり、具体的には後述する図３
を参照）生成用のモータ制御プログラム１４３ｂと、ア
プリケーションプログラム１４３ｃと、アプリケーショ
ンプログラム１４３ｄとを記憶するとともに、各種パラ
メータなどを他のメモリ領域１４３ｅに記憶している。

【００３３】アプリケーションプログラム１４３ｃは、
モータ制御とは全く別な処理をコンピュータに行わせる
ためのプログラムであり、本第１実施形態では、例え
ば、モータ１０１で順次搬送した物体をカメラで撮影
し、その画像の演算処理を行うものである。該画像処理
は、画像処理のデータを取り込む前に対象となる物体が
モータ１０１で搬送されては困るので、モータ制御より
優先して行われなければならない。

【００３４】アプリケーションプログラム１４３ｄは、
モータ制御に不慣れな一般ユーザがキーボード１４９、
ＣＲＴ１４８を介して入力した希望する動作条件（物体
の重量、移動させたい距離、移動時間、希望する消費電
流等）をモータ制御パラメータ（後述する図２のデー
タ）等に変換するプログラムである。また、希望する動
作はモータ１０１に対して１つとは限らないのが一般で
ある。例えば、３つの停止点があれば、物体を移動させ
る距離は３通りあり、それらを指定するシーケンス（順
番）とタイミングとに従って実行させることとなる。す
なわち、アプリケーションプログラム１４３ｄは、モー
タのコントロール情報およびシーケンス制御データ等を
編集するために用意されたものである。他のメモリ１４
３ｅには、モータ制御に関わるエラー処理のためのプロ
グラムや各種データ処理のプログラムなどが格納され
る。

【００３５】シーケンス制御管理部１９０は、上記アプ
リケーションプログラム１４３ｄによって入力されたシ
ーケンスデータ（複数の希望する動作の実行順番等）を
記憶し、また、管理するところである。すなわち、サー
ボアンプ１０２側から１つのシーケンス動作の完了等を
示すシーケンス情報を受け、モータの現在の実行位置を
判断し、次に行うべき動作を指示したりする。

【００３６】本第１実施形態においては、物体が３つの
停止点間をシーケンス移動し、これとは別の位置に３つ
の停止点のうちの１つと往復動作させるための待機位置
（原点）を設けたものとした。したがって、希望する動
作を４つとし、これらをモーションＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと
し、ＲＡＭ１４２内にこれらの情報を一時記憶するもの
とした。すなわち、ＲＡＭ１４２には、モーションＡコ
ントロール情報１４２ａ、モーションＢコントロール情
報１４２ｂ、モーションＣコントロール情報１４２ｃ、
さらにモーションＤコントロール情報１４２ｄが格納さ
れる。

【００３７】図２は、モーションＡコントロール情報１
４２ａの内部構成を示す概念図である。なお、他の３つ
のモーションに関するコントロール情報の内部構成も同
様である。ＲＡＭ１４２には、各領域に、２４項目のモ
ータ制御パラメータが記憶され、番号１〜２４で示され
る。番号１には、モータの動作開始時の加速度が記憶さ
れており、図示の例では、０．１ｒ（回転数）／ｍｉｎ
（１分当たり）／ｍｓ（１ミリ秒当たり）の値が記憶さ
れている。番号２には、停止目標位置が、番号３に記憶
される現在位置からの変動分を表すパルス数として記憶
されており、「＋」で正転が示される。番号４には、目
標とする動作速度を示す値が記憶されている。さらに、
番号２３，２４のように、動作時の電流値の制限が必要
なときは、その値を記憶しておく。

【００３８】これらのコントロール情報は、前述したよ
うに、キーボード１４９、ＣＲＴ１４８からアプリケー
ションプログラム１４３ｄを利用して入力されたデータ
を、メインＣＰＵ１４１がＲＡＭ１４２内の他の作業領
域１４２ｅを用いて演算・加工したものである。メイン
ＣＰＵ１４１は、これらのコントロール情報に対して、
ＲＯＭ１４３に記憶されるモータ制御プログラムを用い
てＲＡＭ１４２内でデータ処理を行い、命令信号に変換
し、通信ドライバ１４５、ＲＳ２３２Ｃインターフェー
ス１０４を介して、サーボアンプ１０２内のサブＣＰＵ
１２３へ送出する。

【００３９】次に、図３は、上記命令信号の形態の一例
を説明するための速度線図である。横軸の移動距離Ｓ
［パルス数］は、図２に示す番号２で記憶される停止目
標位置である。縦軸の回転速度Ｖ［パルス／秒］は、図
２に示す番号４で記憶される目標速度と、その前後の関
係を示すものである。図において、Ｖ０は初期速度、Ｖ
１、Ｖ２は定速速度、Ｓ１は加速までの移動距離、Ｓ２
は減速を開始する位置、Ｓ３は停止目標位置を示す。し
たがって、命令信号は、Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３の６点となる。このほか、必要に応じて、図２
に示す番号２３，２４で示した電流データも命令信号と
してサーボアンプ１０２内のサブＣＰＵ１２３へ送信さ
れる。

【００４０】なお、一度（一回）に送られる命令信号の
データ量は２５６ビットと制限した。これは通信ドライ
バ１４５、ＲＳ２３２Ｃインターフェース１０４を介し
てサブＣＰＵ１２３に送信する際の送信時間をできるだ
け一定にし、また、サブＣＰＵ１２３が受信を完了した
時に返信する応答信号をできるだけ早い段階で確認する
ためである。後述するように、応答信号の返信がない
と、通信エラーが生じたと判断する。一方、送られた命
令信号は、サーボアンプ１０２内のＲＡＭ１２５内に最
大１６点までが記憶されるように構成して、ＲＡＭ容量
を最小限にし、かつＲＡＭ内のデータの検索時間も短時
間で済むようになっている。

【００４１】図３で示した６点（ないし８点）の命令信
号からなるモータ動作が繰り返し行われるようであれ
ば、命令信号の新たな送信は必要でないので最大１６点
の記憶容量で十分であり、３つの停止点間をシーケンス
移動するようであれば、最低６点の３倍の１８点のデー
タを必要とする。そして、シーケンス制御管理部１９０
の管理によって、モータの現在のシーケンス順番を確認
し、後で行うべき動作に関わる命令信号の不足分をあら
かじめ不要となった命令信号と書き換えるように送信し
ておけば、記憶容量の不足を生じることはない。

【００４２】タスク切替管理部１７２は、アプリケーシ
ョンタスクＡＴ１，ＡＴ２，送受信タスクＡＴ３をマル
チタスクにより実行する。但し、送受信タスクＡＴ３に
対しては、フラブ１８０の内容により、スレッドを割り
当てるか、割り当てないかを決定するようになってい
る。スレッドが割り当てられないということは、実質的
に送受信タスクＡＴ３が実行されないというである。言
い換えると、メインＣＰＵ１４１は、アプリケーション
タスクＡＴ１，ＡＴ２の実行のみに専念することが可能
となる。フラグ１８０は、命令信号を作成するアプリケ
ーションタスクＡＴ２の実行において、送信すべきデー
タの作成が完了した時点で、セットされる。フラグ１８
０は、１ビットのメモリである。タスク切替管理部１７
２は、フラグ１８０の内容をチェックすることにより、
上記送信すべきデータが完成したか否かを判断し、完成
している場合には、送受信タスクにスレッドを割り当
て、メインＣＰＵ１４１により実行する。フラグ１８０
を用いた命令信号の送信制御については後述する。

【００４３】Ａ−２．第１実施形態の動作 次に、図４ないし図７は、タスク切り替えおよび各タス
クに関わる動作を説明するためのフローチャートであ
る。 （１）システム制御プログラム まず、システム制御プログラムが起動されると、図４に
示すステップＳａ１で、フラグ１８０を初期設定（＝
０）する。次に、ステップＳａ２で、タスク切り替えを
行う。なお、タスク切り替えは、所定のタスクテーブル
を参照することなどにより、現在、起動中のタスクを順
次切り替える。この場合、アプリケーションタスクＡＴ
１，ＡＴ２および送受信タスクＡＴ３が起動されてい
る。また、本第１実施形態では、タスク優先順位を、Ａ
Ｔ１＞ＡＴ２＞ＡＴ３としている。したがって、最初に
実行されるタスクは、アプリケーションタスクＡＴ１と
なる。

【００４４】次に、ステップＳａ３で、切り替えられた
タスクが送受信タスクＡＴ３であるか否かを判断する。
ここで、送受信タスクＡＴ３でなければ、ステップＳａ
４へ進み、切り替えられたタスクを実行する。そして、
ステップＳａ５で、本タスクの実行待ち処理があるか否
か（所定量の命令または所定時間の実行が終了したか否
か）を判断し、実行待ち処理がある場合（所定量の命令
または所定時間の実行が終了していない場合）には、ス
テップＳａ４におけるタスクの実行を継続する。一方、
実行待ち処理がない場合（所定量の命令または所定時間
の実行が終了した場合）には、ステップＳａ２に戻り、
次のタスクに切り替える。

【００４５】一方、ステップＳａ２でのタスク切り替え
において、送受信タスクＡＴ３が選択された場合には、
ステップＳａ６へ進み、フラグ１８０が「１」であるか
否か、すなわちサーボアンプ１０２に送信すべきデータ
（命令信号）があるか否かを判断し、まだ、送信すべき
データがない場合には、ステップＳｂ２へ戻り、次のタ
スクに切り替える。したがって、フラグ１８０が「１」
になるまでは、送受信タスクＡＴ３以外のタスク、すな
わち、アプリケーションタスクＡＴ１，２が上述した処
理により、所定量の命令または所定時間、繰り返し実行
されることになる。これに対して、アプリケーションタ
スクＡＴ２により、サーボアンプ１０２に送信すべきデ
ータ（命令信号）が作成され、フラグ１８０が「１」と
なった場合にのみ、送受信タスクＡＴ３が実行される
（スレッドが割り当てられる）ことになる。

【００４６】（２）アプリケーションタスクＡＴ１ 次に、上記システム制御プログラムによりアプリケーシ
ョンタスクＡＴ１が実行されると、まず、図５に示すス
テップＳｂ１で、アプリケーションタスクＡＴ１に係る
処理（例えば画像処理）を実行する。そして、ステップ
Ｓｂ２で、当該アプリケーションタスクＡＴ１が終了し
たか否かを判断し、ユーザなどにより終了されていなけ
れば、アプリケーションタスクＡＴ１に係る処理の実行
を継続する。一方、終了されていれば、当該アプリケー
ションタスクＡＴ１自身を終了する。上記処理は、前述
したように、上述したシステム制御プログラムにより、
所定量の命令または所定時間だけ順次実行される。

【００４７】（３）アプリケーションタスクＡＴ２ 次に、上記システム制御プログラムによりアプリケーシ
ョンタスクＡＴ２が実行されると、まず、図６に示すＳ
ｃ１で、アプリケーションプログラムＡＴ２（例えばモ
ーションコントロール情報の作成とシーケンス制御デー
タの編集）を実行する。モーションコントロール情報の
作成が一旦完了すると、該モーションコントロール情報
は、ＲＡＭ１４２内に記憶される。新たなモーションコ
ントロール情報の入力がない限り、作成作業は行われな
い。新規な動作に関わる情報がキーボード１４９等から
入力されると、それに対応して演算が行われ、新たなモ
ーションコントロール情報が作成され、ＲＡＭ１４２内
に記憶される。したがって、ＲＡＭ１４２の容量は、サ
ーボアンプ１０２側のＲＡＭ１２５より格段に大きいも
のである。

【００４８】一方、シーケンス制御データの編集は、モ
ータが動作している限り継続され、必要に応じて、動作
順番に対応した命令信号が、ＲＡＭ１４２内のモーショ
ンコントロール情報に基づいて作成されるか、あるいは
作成済みのものが選択される。なお、サーボアンプ１０
２側に既に送信済みであれば、シーケンス制御データの
作成、あるいは選択は行われない。また、シーケンスの
変更等の入力があれば、モータの動作中でも、データの
編集が行われる。

【００４９】次に、ステップＳｃ２で、シーケンス制御
に基づいて、必要とされたモータ制御用の命令信号の作
成が完了しているか否かを判断する。ここで、命令信号
の作成が完了していれば、ステップＳｃ３で、フラグ１
８０を「１」にセットする。一方、命令信号の作成が完
了していない、あるいは作成中であれば、ステップＳｃ
４へ進み、当該アプリケーションタスクＡＴ２が終了し
たか否かを判断し、ユーザなどにより終了されていなけ
れば、アプリケーションタスクＡＴ２に係る処理の実行
を継続する。一方、終了されていれば、当該アプリケー
ションタスクＡＴ２自身を終了する。上記処理は、前述
したように、上述したシステム制御プログラムにより、
所定量の命令または所定時間だけ順次実行される。

【００５０】（４）送受信タスク 次に、上記システム制御プログラムによりフラグ１８０
が「１」となることで送受信タスクが実行されると、ま
ず、図７に示すＳｄ１で、命令信号（最大２５６ビッ
ト）をサーボアンプ１０２へ送信する。次に、ステップ
Ｓｄ２で、サーボアンプ１０２側から応答信号が返信さ
れたか否かを確認する。

【００５１】応答信号が返信されなければ、ステップＳ
ｄ３で、時間を計時するタイムカウントを開始する。そ
して、ステップＳｄ４で、タイムカウントに基づいて、
２０ｍｓｅｃが経過したか否かを判断する。２０ｍｓｅ
ｃ経過していなければ、ステップＳｄ２へ戻り、サーボ
アンプ１０２から応答信号が返信されるのを待つ。ここ
で、応答信号が返信されず、２０ｍｓｅｃ経過したなら
ば、エラー発生状態と判断して、ステップＳｄ５で、所
定のエラー処理を実行する。

【００５２】一方、２０ｍｓｅｃ経過する前に、サーボ
アンプ１０２から応答信号が返信されると、ステップＳ
ｄ６へ進み、送信データの残りの有無を判断する。ここ
で、送信データの残りがない場合には、ステップＳｄ７
で、フラグ１８０を「０」とし、ステップＳｄ９へ進
む。一方、送信データがある場合には、ステップＳｄ８
で、ＣＲＴ１４８に「送信中」の表示を出し、コンピュ
ータ操作者に状況を知らせる。なお、この表示はフラグ
１８０が「０」になると消去される。その後、ステップ
Ｓｄ９へ進む。

【００５３】ステップＳｃ９では、当該送受信タスクＡ
Ｔ３が終了したか否かを判断し、ユーザなどにより終了
されていなければ、送受信タスクＡＴ３に係る処理の実
行を継続する。一方、終了されていれば、当該送受信タ
スクＡＴ３自身を終了する。上記処理は、前述したよう
に、上述したシステム制御プログラムにより、所定量の
命令または所定時間だけ順次実行される。

【００５４】次に、図８は、上述した処理により行われ
たタスク切り替えの状態を説明するためのタイムチャー
トである。図８では、タスク切替管理部１７２で切り替
えの管理がなされるアプリケーションタスクＡＴ１とア
プリケーションタスクＡＴ２、さらに、送受信タスクＡ
Ｔ３とが横軸に示す時間経過とともに、どのように切り
替わっていくかを示している。まず、全体の流れ（プロ
セス）は、時間ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4、…、ｔ15、ｔ16毎
に切り替わる。これらの時間（ｔ）は各タスクごとに予
め定められた量（同一とは限らない）の命令を実行する
時間である。すなわち、各タスク毎に予め定められた一
定量の命令または一定時間が１つのプロセスとして区切
られて実行される。アプリケーションタスクＡＴ１の場
合のように、実行時間がほぼ一定（ｔ1＝ｔ4＝ｔ7…）
に定められる一方、アプリケーションタスクＡＴ２のよ
うに、実行時間を一定に規定することが困難な場合もあ
る。

【００５５】送受信タスクＡＴ３の場合、時間ｔ3で信
号転送（２５６ビットのデータ転送）を完了し、時間ｔ
6，ｔ9のタイミングでは、フラグ１８０の判別に関わる
処理のみを実行している。フラグ１８０は、前述したよ
うに１ビットの信号であるので、これを判定するには、
数ナノ秒というわずかな時間で済む。また、時間ｔ12で
は、転送するデータが多く（２５６ビット以上）、時間
ｔ3と同じ時間を要しても、未転送のデータが存在して
いる状態であり、この場合、次の実行時、すなわち時間
ｔ15のタイミングで、残りのデータを転送する。該時間
ｔ15では、残りのデータを転送したため、処理が早めに
終了するので、サーボアンプ１０２からの応答信号が早
めに返信され、アプリケーションタスクＡＴ１の実行へ
移行する。

【００５６】なお、詳細説明しないが、このような制御
フローの終了は、アプリケーションタスクＡＴ２に関わ
る処理中において、シーケンス制御が最終か否かを判別
することで行うことができる。

【００５７】上述した本第１実施形態によれば、サーボ
アンプ１０２によりモータ１０１のリアルタイム駆動が
行われると同時に、汎用コンピュータ側でも別のアプリ
ケーションプログラムを円滑に実行することが可能であ
る。さらに、特徴的なことは、マルチタスクの処理を実
行中、所定のタスクについて、その実行処理が必要か否
かを示すフラグをあらかじめ設定しておき、その所定の
タスクの実行順番になったところで、フラグ内容を確認
して、そのタスクの具体的実行に入るか、次のタスクヘ
移行するかを、迅速に（１ビットの信号判定で）判断で
きることである。このため、実行する必要がないタスク
をスキップすることにより、無駄なプロセス経過時間を
省くことができ、汎用コンピュータ側でのマルチタスク
の処理が迅速に行えることになる。

【００５８】さらに、サーボアンプ１０２内のＲＡＭ１
２５は、モータ動作に必要な全データを持つ必要がな
く、汎用コンピュータ側から新たに必要とするデータ、
あるいは修正データをその都度送信すればよい。そし
て、汎用コンピュータ側では、この送信データを迅速に
作成できるため、ＲＡＭ１２５の記憶容量が小さくても
データが不足することなく、サーボアンプ１０２内のＲ
ＡＭ１２５を小容量とすることができ、回路構成を簡略
化することができる。また、汎用コンピュータ１０３
は、専用コンピュータである必要はなく、外部割込タイ
マー等の特別な外部取付基板等が不要で、ただ、プリエ
ンティブなマルチタスク機能を備えていればよい。サー
ボアンプ１０２も特殊な構成を必要とするものでなく既
存のものを用いることができる。

【００５９】Ｂ．第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９
は、本発明の第２実施形態によるモータ制御装置の構成
の一例を示すブロック図である。なお、図１に対応する
部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図におい
て、本第２実施形態では、制御対象を、サーボアンプ２
０２，２０３の２系統としており、モータ２０１および
該モータ２０１を駆動する駆動手段であるサーボアンプ
２０２、モータ２０６および該モータ２０６を駆動する
駆動手段であるサーボアンプ２０３、さらに、汎用コン
ピュータ１０３とからなる。

【００６０】サーボアンプ２０２は、制御回路２２１、
サブＣＰＵ２２２、ＲＯＭ２２３、ＲＡＭ２２４、駆動
回路２２５から構成されている。サーボアンプ２０２
は、モータ２０１を駆動制御する。また、サーボアンプ
２０３は、制御回路２３１、サブＣＰＵ２３２、ＲＯＭ
２３３、ＲＡＭ２３４、駆動回路２３５から構成されて
いる。サーボアンプ２０３は、モータ２０６を駆動す
る。モータ２０１、２０６には、各々、エンコーダ２１
１、２１２が接続されており、フィードバック信号が各
サーボアンプ２０２、２０３に帰還されるように構成さ
れている。

【００６１】また、本第２実施形態では、サーボアンプ
２０２、２０３と汎用コンピュータ１０３とは、第１実
施形態では１ヶ所への通信が可能なデータ通信用のＲＳ
−２３２Ｃインターフェースが使用されたのに対して、
複数箇所への通信が可能なデータ通信用のＲＳ−４８５
インターフェース２０４で接続されている。ＲＳ−４８
５インターフェース２０４は、信号線の電圧が高く設定
されるなどしてノイズに強く長距離での信号転送が可能
となっているため、シリアル的に複数の送信先を接続す
ることができる。また、サーボアンプ２０２、２０３同
士も信号線２０５で結ばれている。

【００６２】すなわち、モータ２０１は、サーボアンプ
２０２により駆動されるが、必要なデータはあらかじ
め、汎用コンピュータ１０３内で演算され、フラグ１８
０の判別により送信タイミングを定め、サーボアンプ２
０２内のＲＡＭ２２４に格納される。一方、モータ２０
６の駆動も同じプロセスが取られる。

【００６３】フラグ１８０は、１つであり、いずれか一
方のモータ用の命令信号が作成完了と判断されるごとに
フラグ１８０が「１」にセットされ、送受信タスクの到
来とともに、フラグ内容が判断されフラグ１８０が
「１」であれば、新たに送信するデータ、あるいは送信
残りのデータがあると判断して、該当するサーボアンプ
側のＲＡＭあるいは制御回路へ送信し、フラグが「０」
であれば、送受信タスクを実行することなく、アプリケ
ーションタスクＡＴ１へＣＰＵの実行が移る。なお、デ
ータ送信時には、どちらのサーボアンプに対するデータ
であるかを識別するための識別番号をデータに付けて送
信する。サーボアンプ側では、受信したデータに付加さ
れている識別番号を識別することにより、自身のデータ
であるかを判断する。また、信号線２０５は、サーボア
ンプ２０２とサーボアンプ２０３がそれぞれ独自でモー
タ制御する場合にモータの起動タイミングを合わせた
り、エラー信号をやりとりしたりするためのものであ
る。

【００６４】上述した本第２実施形態によれば、汎用コ
ンピュータ１０３にサーボアンプを複数個接続して、複
数のモータのマルチ制御を行おうとする場合にも、１つ
のフラグで良く、このフラグで新たに送信するデータ、
あるいは送信残りのデータを判断でき、汎用コンピュー
タ１０３の構成は、モータが１つの場合と変わらずパー
ソナルコンピュータがそのまま使用可能となる。

【００６５】Ｃ．第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述し
た第１、第２実施形態では、モータを主にサーボアンプ
により、さらには、主に各制御回路により駆動制御し
た。これに対して、第３実施形態では、モータを汎用コ
ンピュータで直接駆動制御するものである。まず、本第
３実施形態による制御対象について説明する。図１１
は、本モータ制御装置によって制御されるスカラーロボ
ット（水平多関節型組立ロボット）の概略構成を示す概
念図である。図において、１軸用モータ３０１によって
駆動される第１の腕３０１ａ上に第２の腕４０１ａを駆
動する２軸用モータ４０１が置かれている。各モータ３
０１，４０１は、絶対角度α１，α２で回転角が決定さ
れる。

【００６６】Ｃ−１．第３実施形態の構成 次に、図１０は、本発明の第３実施形態によるモータ制
御装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、図
１に対応する部分には、同一の符号を付けて説明を省略
する。モータ制御装置は、基本的に、１軸用モータ３０
１と、このモータを駆動する駆動手段である１軸サーボ
アンプ３０２、２軸用モータ４０１と、このモータを駆
動する駆動手段である２軸サーボアンプ４０２、さら
に、制御を行う汎用コンピュータ３０３から構成されて
いる。

【００６７】モータ３０１、４０１には、各々、エンコ
ーダ３１１、４１１が接続されており、フィードバック
信号が各サーボアンプ３０２、４０２に帰還されるよう
に構成されている。各サーボアンプ３０２、４０２と汎
用コンピュータ３０３とは、複数箇所への通信が可能な
データ通信用のＲＳ−４８５インターフェース３０４
（第２実施形態と同様）を介して接続されている。

【００６８】また、各サーボアンプ３０２、４０２は、
信号線３０５で結ばれている。信号線３０５の一端は、
１軸サーボアンプ３０２内のサブＣＰＵ３２３に結線さ
れ、他端は、２軸サーボアンプ４０２内の第２軸制御回
路４２２に結線されている。１軸サーボアンプ３０２内
のサブＣＰＵ３２３、ＲＡＭ３２５、およびＲＯＭ３２
４は、第１実施形態のサーボアンプ１０２と同様、１軸
サーボアンプ３０２単独で１軸用モータ３０１を駆動す
る場合に必要とされるものである。信号線３０５は、サ
ブＣＰＵ３２３で２軸サーボアンプ４０２を直接に制御
する場合に必要とされるものである。したがって、サブ
ＣＰＵ３２３は、必要に応じて作動する。

【００６９】１軸サーボアンプ３０２は、１軸用モータ
３０１を駆動する第１軸駆動回路３２１と、該第１軸駆
動回路３２１を制御する第１軸制御回路３２２とを備え
ている。２軸サーボアンプ４０２も同様に、２軸用モー
タ４０１を駆動する第２軸駆動回路４２１と、該第２軸
駆動回路４２１を制御する第２軸制御回路４２２とを備
えている。

【００７０】汎用コンピュータ３０３は、主演算装置で
あるメインＣＰＵ３４１、各種プログラムを記憶するメ
モリであるＲＯＭ３４３、作業用メモリであるＲＡＭ３
４２、外部へデータを出力するための通信ドライバ３４
５、タスク切り替え管理部３７２を具備している。ＲＡ
Ｍ３４２は、モーションＡコントロール情報３４２ａ、
モーションＢコントロール情報３４２ｂ、モーションＣ
コントロール情報３４２ｃ、およびモーションＤコント
ロール情報３４２ｄを一時記憶する。各情報についての
詳細は後述する。

【００７１】ＲＯＭ３４３は、マルチタスク機能を実行
するためのシステム制御プログラム３４３ａと、スカラ
ーロボットの動き、すなわち図１１で説明した第２の腕
４０１ａの先端の動作パターンを定めるロボット制御プ
ログラム３４３ｂと、このロボット制御プログラム３４
３ｂで定めた第２の腕４０１ａの先端の動作パターンか
ら各モータに必要な回転角を振り分け算出する１，２軸
モータ回転角生成プログラム３４３ｃと、この１，２軸
モータ回転角生成プログラム３４３ｃで求められた各モ
ータの回転角から各モータの動作パターン（第１実施形
態における図３の動作パターンと同じ）を定める制御パ
ラメータ生成プログラム３４３ｄとが記憶されている。
なお、他のメモリ領域１４３ｅには、モータ制御に関わ
るエラー処理のためのプログラムや各種データ処理のプ
ログラムなどが記憶されている。

【００７２】なお、１，２軸モータ回転角生成プログラ
ム３４３ｃは、モータ制御を実行する前に各モータの目
標となる回転角を定めるものであり、目標となる回転角
をどのように動かすかを定める制御パラメータ生成プロ
グラム３４３ｄの実行前にあらかじめ実行されていなけ
ればならない。

【００７３】汎用コンピュータ３０３は、マルチタスク
機能を備えると共に、タスク切り替えを一定周期で行
う。タスク切り替え管理部３７２は、一定周期でメイン
ＣＰＵ３４１により実行されるタスクを切り替えるタス
ク切り替えを行う。このために、タスク切り替え周期を
定めるタイマーカウンタ３９１を備えている。タイマカ
ウンタ３９１は、本第３実施形態では、０．０５ｍｓｅ
ｃ単位の時間を生成して時間経過を計るものである。タ
スク切り替え管理部３７２は、１、２軸モータ回転角生
成タスクＡＴ１と、制御パラメータ生成タスクＡＴ２
と、送受信タスクＡＴ３の３つのタスクを切り替える。
すなわち、これらの３つのタスクが０．０５ｍｓｅｃ単
位で切り替わることとなる。なお、タスク切り替えにつ
いては後で詳細説明する。

【００７４】上述した１，２軸モータ回転角生成タスク
ＡＴ１においては、上記ロボット制御プログラム３４３
ｂと１，２軸モータ回転角生成プログラム３４３ｃが実
行され、一般ユーザがキーボード１４９、ＣＲＴ１４８
を通して入力した希望するスカラーロボットの動作条件
（搬送する物体の重量、移動させたい位置、次に搬送す
る物体のある位置、その物件の重量、その異動先、希望
する消費電流等）を基に、モータ制御を意識させずに各
モータの目標となる回転角、その動作順番等を定めるも
のである。一方、制御パラメータ生成タスクＡＴ２にお
いては、すでに求めた各モータの目標となる回転角、そ
の動作順番等から具体的なモータ制御パラメータ（第１
実施例の図２に示すデータに相当）等に変換するプログ
ラム等が実行される。作成されたモータ制御パラメータ
は、ＲＡＭ３４２内に記憶される。

【００７５】また、サーボアンプ３０２の第１軸制御回
路３２２，サーボアンプ４０２の第２軸制御回略４２２
に入力される駆動信号は、作成されたモータ制御パラメ
ータに基づいて予め生成される。この駆動信号の形態を
図１２に示す。駆動信号は、本実施例において少なくと
も、１軸用モータ駆動パルスと、２軸用モータ駆動パル
スとがあり、各モータの理想的な励磁切り替えのタイミ
ングを定めるものである。このようなタイミングは、エ
ンコーダ３１１、エンコーダ４１１からのフィードバッ
ク信号により、第１軸制御回路３２２，第２軸制御回路
４２２内で維持、あるいは補正される。図１２に示す各
駆動パルス、図２に示すものと同等のモーションコント
ロールデータは、ＲＡＭ３４２内に、例えばモーション
Ａコントロール情報３４２ａ、モーションＢコントロー
ル情報３４２ｂ、モーションＣコントロール情報３４２
ｃ、モーションＤコントロール情報３４２ｄとして記憶
される。

【００７６】また、送受信タスクＡＴ３においては、既
に生成され記憶されている図１２に示す駆動信号のう
ち、出力タイミングに達したものが１パルス分送信され
る。この出力タイミングと、いずれのサーボアンプに送
信するかは、汎用コンピュータ３０３内のタイマカウン
タ３９１による時間積算と同期制御管理部３９２による
配信先選択によって行う。

【００７７】シーケンス制御管理部１９０は、前記ロボ
ット制御プログラム３４３ｂによって入力されたシーケ
ンスデータ（複数の前記希望する動作の実行順番等）を
記憶し、また、管理する。すなわち、サーボアンプ側か
ら１つのシーケンス動作の完了等を示すシーケンス情報
を受け、モータの現在の実行位置を判断し、次に行うべ
き動作を指示する。

【００７８】本第３実施形態においては、所定の場所に
搬送されてくる組み付け部品をピックアップして３ヶ所
に搬送・組み付けするシーケンス動作と、これとは別の
位置に定めた待機位置（原点）と、上記所定の場所間を
往復する動作とを想定している。したがって、希望する
動作を４つとし、これらを前述したように、モーション
Ａコントロール情報３４２ａ、モーションＢコントロー
ル情報３４２ｂ、モーションＣコントロール情報３４２
ｃ、モーションＤコントロール情報３４２ｄに対応さ
せ、ＲＡＭ１４２内に一時記憶する。

【００７９】メインＣＰＵ３４１は、制御パラメータ生
成タスクＡＴ２の実行時に、次の送受信タスク切り替え
時には駆動パルスを送信するタイミングになるか否かを
判断し、その結果を予めフラグ１８０に記憶しておく。
フラグ１８０は、１ビットのメモリである。制御パラメ
ータ生成タスクの終了後、このフラグ内容をチェックす
ることになる。フラグを用いた命令信号の送信制御につ
いては後述する。

【００８０】Ｃ−２．第３実施形態の動作 次に、図１３ないし図１６は、タスク切り替えおよび各
タスクに関わる動作を説明するためのフローチャートで
ある。 （１）システム制御プログラム まず、システム制御プログラムが起動されると、図１３
に示すステップＳｅ１で、フラグ１８０を初期設定（＝
０）する。次に、ステップＳｅ２で、タイマカウンタ３
９１をリセットした後、カウントをスタートする。次
に、ステップＳｅ３で、タスク切り替えを行う。なお、
起動中のタスクを順次切り替えるタスク切り替えは、所
定のタスクテーブルを参照することなどにより行われ
る。この場合、１，２軸モータ回転角生成タスクＡＴ
１、制御パラメータ生成タスクＡＴ２および送受信タス
クＡＴ３が起動されている。また、本第３実施形態で
は、基本的には、タスク優先順位を、ＡＴ１＞ＡＴ２＞
ＡＴ３としているが、このタスク優先順位は、動的に変
更可能となっている。最初に実行されるタスクは、１，
２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１となる。

【００８１】次に、ステップＳｅ４で、切り替えられた
タスクが送受信タスクＡＴ３であるか否かを判断する。
ここで、送受信タスクＡＴ３でなければ、ステップＳｅ
５へ進み、切り替えられたタスクを実行する。そして、
ステップＳｅ６で、０．０５ｍｓｅｃ経過したか否かを
判断し、経過していない場合には、ステップＳｅ５にお
けるタスクの実行を継続する。一方、０．０５ｍｓｅｃ
経過した場合には、ステップＳｅ３に戻り、次のタスク
に切り替える。

【００８２】一方、ステップＳｅ３でのタスク切り替え
において、送受信タスクＡＴ３が選択された場合には、
ステップＳｅ７へ進み、フラグ１８０が「１」であるか
否か、すなわち各サーボアンプ３０２，４０２に送信す
べきデータ（駆動パルス）があるか否かを判断し、ま
だ、送信すべきデータ（駆動パルス）がない場合には、
ステップＳｅ３へ戻り、次のタスクに切り替える。

【００８３】一方、フラグ１８０が「１」である場合に
は、少なくとも各サーボアンプ３０２，４０２のいずれ
かに送信すべきデータ（駆動パルス）があるということ
であるので、ステップＳｅ８で、当該送受信タスクＡＴ
３を実行する。そして、ステップＳｅ９で、０．０５ｍ
ｓｅｃ経過したか否かを判断し、経過していない場合に
は、ステップＳｅ８における送受信タスクＡＴ３の実行
を継続する。一方、０．０５ｍｓｅｃ経過した場合に
は、ステップＳｅ１０へ進み、上述した優先順位を変更
する。本第３実施形態では、送受信タスクＡＴ３の実行
後は、制御パラメータ生成タスクＡＴ２へ実行を移行す
るようにタスク切り替え順序を変更する。その後、ステ
ップＳｅ３に戻る。以下、上述したように、０．０５ｍ
ｓｅｃ毎に、タスクを切り替えながら各アプリケーショ
ンを実行する。

【００８４】したがって、フラグ１８０が「１」になる
までは、送受信タスクＡＴ３以外のタスク、すなわち、
１、２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１および制御パラ
メータ生成タスクＡＴ２が上述した処理により、０．０
５ｍｓｅｃ毎に、繰り返し実行されることになる。これ
に対して、制御パラメータ生成タスクＡＴ２により、各
サーボアンプ３０２，４０２に送信すべきデータ（駆動
パルス）が作成され、フラグ１８０が「１」となった場
合にのみ、送受信タスクＡＴ３が実行される（スレッド
が割り当てられる）ことになる。

【００８５】（２）１、２軸モータ回転角生成タスクＡ
Ｔ１ 次に、上記システム制御プログラムにより１、２軸モー
タ回転角生成タスクＡＴ１が実行されると、まず、図１
４に示すステップＳｆ１で、１、２軸モータの目標回転
角を算出する処理を実行する。そして、ステップＳｆ２
で、当該１、２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１が終了
したか否かを判断し、ユーザなどにより終了されていな
ければ、１、２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１に係る
処理の実行を継続する。一方、終了されていれば、当該
１、２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１自身を終了す
る。上記処理は、前述したように、上述したシステム制
御プログラムにより、０．０５ｍｓｅｃ単位で実行され
る。

【００８６】（３）制御パラメータ生成タスクＡＴ２ 次に、上記システム制御プログラムにより制御パラメー
タ生成タスクＡＴ２が実行されると、まず、図１５に示
すステップＳｇ１で、１、２軸モータ駆動パルスの演算
および生成に関する処理を実行する。前述したように、
作成された駆動信号は、ＲＡＭ３４２内に記憶される。

【００８７】次に、ステップＳｇ２で、次のタスクへ切
り替わったときに出力すべき駆動パルスがあるか否かを
判断する。この判断は、上記ステップＳｇ１においてＲ
ＡＭ３４２内に記憶された駆動信号のタイミングと、タ
イマカウンタ３９１の記憶値とを比較処理することで行
われる。そして、次のタスクで駆動パルスの出力タイミ
ングに達すると判断されるならば、ステップＳｇ３で、
フラグ１８０を「１」にセットする。一方、次のタスク
で駆動パルスの出力タイミングでないと判断されるなら
ば、ステップＳｇ４へ進み、当該制御パラメータ生成タ
スクＡＴ２が終了したか否かを判断し、ユーザなどによ
り終了されていなければ、制御パラメータ生成タスクＡ
Ｔ２に係る処理の実行を継続する。一方、終了されてい
れば、当該制御パラメータ生成タスクＡＴ２自身を終了
する。上記処理は、前述したように、上述したシステム
制御プログラムにより、０．０５ｍｓｅｃ単位で実行さ
れる。

【００８８】（４）送受信タスク 次に、上記システム制御プログラムにより、フラグ１８
０が「１」となることで送受信タスクが実行されると、
まず、図１６に示すステップＳｈ１で、サーボアンプ３
０２または４０２のいずれか一方、または双方へ駆動信
号（１パルス分）を送信する。次に、ステップＳｈ２
で、送信した側のサーボアンプ３０２または４０２側か
ら応答信号が返信されたか否かを確認する。

【００８９】応答信号が返信されなければ、ステップＳ
ｈ３で、時間を計時するタイムカウントを開始する。そ
して、ステップＳｈ４で、タイムカウントに基づいて、
０．０５ｍｓｅｃが経過したか否かを判断する。０．０
５ｍｓｅｃ経過していなければ、ステップＳｈ２へ戻
り、応答信号が返信されたかを判断する。ここで、応答
信号が返信されず、０．０５ｍｓｅｃ経過したならば、
エラー発生状態と判断して、ステップＳｈ５で、所定の
エラー処理を実行する。

【００９０】一方、０．０５ｍｓｅｃ経過する前に、応
答信号が返信されると、ステップＳｈ６へ進み、第１軸
制御回路３２２、第２軸制御回路４２２内で行われるエ
ンコーダ３１１，４１１からのフィードバック信号によ
る閉ループ制御の結果をモニター受信し、ＲＡＭ３４２
内に記憶する。なお、ステップＳｈ６の処理は必ずしも
駆動信号送信毎に行う必要はなく、また、モータの駆動
に必要不可欠なものでもない。次に、ステップＳｈ７
で、フラグ１８０を「０」とし、ステップＳｈ８へ進
む。ステップＳｈ８では、当該送受信タスクＡＴ３が終
了したか否かを判断し、ユーザなどにより終了されてい
なければ、送受信タスクＡＴ３に係る処理の実行を継続
する。一方、終了されていれば、当該送受信タスクＡＴ
３自身を終了する。上記処理は、前述したように、上述
したシステム制御プログラムにより、所定量の命令また
は所定時間だけ順次実行される。

【００９１】なお、詳細説明しないが、このような制御
フローの終了は、制御パラメータ生成タスクＡＴ２に関
わる１、２軸モータ駆動パルスの演算・生成に関わる処
理中において、シーケンス制御が最終か否かを判別する
ことで行うことができる。

【００９２】次に、図１７は、上述したタスク切り替え
の状態を説明するタイムチャートである。図１７では、
タスク切替管理部３７２で切り替えの管理がなされる
１，２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１と制御パラメー
タ生成タスクＡＴ２、さらに、送受信タスクＡＴ３とが
横軸の時間経過とともにどのように切り替わっていくか
を示している。まず、全体の流れ（プロセス）は、時間
ｔ＝１、２、３、４‥・…３２、３３ごとに切り替わ
る。これらの時間（ｔ）は、タイマーカウンタ３９１に
よって決定され、本第３実施形態では、０．０５ｍｓｅ
ｃである。

【００９３】送受信タスクＡＴ３の場合、ｔ５で信号転
送（１パルス分のデータ転送）を完了し、ｔ１５のタイ
ミングでは、１軸用駆動パルスのみ送信完了した経過を
示している。ｔ１９では、２軸用駆動パルスのみ送信完
了した経過を示している。さらに、ｔ２７、２９では、
０．１ｍｓｅｃの時間差で駆動パルスが送出されること
を示している。ｔ３３のタイミングでは、１，２軸とも
信号転送を行いデータ終了とともに応答信号が返ったこ
とを示す。

【００９４】このように、本第３実施形態では、駆動パ
ルスの最小時間幅は、０．２ｍｅｃであり、０．３ｍｓ
ｅｃ、０．４ｍｓｅｃ、０．５ｍｓｅｃ…等のように
０．１ｍｓｅｃの分解能で時間設定できる。

【００９５】また、図１７の最下段には、モータ制御に
直接関わるタスクのプロセスの実行区間を示している。
すなわち、送受信タスクＡＴ３と、それに続く制御パラ
メータ生成タスクＡＴ２の実行区間である。駆動信号を
送出する送受信タスクが実行された後、直ちに制御パラ
メータ生成を行い、駆動信号の生成遅れがないようにし
ている。

【００９６】本第３実施形態によれば、汎用コンピュー
タにより１軸用モータ３０１と２軸用モータ４０１のダ
イレクト・リアルタイム並列駆動が行われる。リアルタ
イム性能としては、０．２ｍｓｅｃを最小時間（最高５
０００パルス／秒）とし、０．１ｍｓｅｃの分解能を持
つため、実用範囲に入る。当然、タイマカウンタ３９１
の時間設定を小さくしていけばさらに高速、高分解能で
駆動できることになる。これに対して、タスク切り替え
が、半分のスピード以下、すなわち、０．１ｍｓｅｃか
ら１ｍｓｅｃ程度になると、駆動パルスの最小時間は、
０．４ｍｓｅｃ（２５００パルス／秒）以下となり、仮
に、ダイレクト駆動が行われても、モータの動作スピー
ドはあがらず、なめらかな動作もできず、実用的なもの
ではなくなる。

【００９７】本第３実施形態では、フラグ１８０は、マ
ルチタスクの処理を実行中、所定のタスクについて、そ
の実行処理が必要か否かを示すフラグ１８０を予め設定
しておき、その所定のタスクの実行順番になったところ
で、フラグ内容を確認して、そのタスクの実行にはいる
か、他の定めたタスクへジャンプするかを、１ビットの
信号として記憶させるとともに、その１ビットの信号判
定という、簡便で迅速な処理が可能となっている。

【００９８】なお、汎用コンピュータ３０３は、専用コ
ンピュータである必要はなく、おおむね一定周期で、高
速の、例えば５０マイクロ〜１００マイクロ秒のタスク
切り替え能力を持つタスク切り替え管理を行えるもので
あればよい。また、タイマーカウンタ１３９は、外部割
込タイマを外部取付してもよい。また、各サーボアンプ
３０２、４０２も特殊な構成を必要とするものでなく、
従来のものをそのまま使用することができる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
タスク切り替え手段によって、制御信号生成手段により
生成された前記制御信号を送信手段によって前記駆動手
段へ送信する第２のタスクの実行に際して、制御信号生
成手段によって前記制御用モータを駆動するための制御
信号を生成し、送信するべき前記制御信号の生成が完了
すると制御信号の有無を示すフラグを設定する第１のタ
スク実行において設定される前記フラグの示す内容に基
づいて、送信するべき前記制御信号が無いことを示す場
合には、直ちに次のタスク処理の実行へ移行し、送信す
るべき前記制御信号があることを示す場合には、前記第
２のタスクの実行に移行するようにしたので、フラグの
オンオフを判断することで実行プロセスの有無を判断し
て、タスク切り替えを効率よく行うことができ、汎用コ
ンピュータを用いて、モータ制御と、制御データの演算
とを行うことができるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態によるモータ制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】 モーションＡコントロール情報１４２ａの内
部構成を示す概念図である。

【図３】 命令信号の形態の一例を説明するための速度
線図である。

【図４】 タスク切り替えの動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図５】 アプリケーションタスクＡＴ１の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図６】 アプリケーションタスクＡＴ２の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図７】 送受信タスクＡＴ３の動作を説明するための
フローチャートである。

【図８】 第１実施形態によるタスク切り替えの状態を
説明するためのタイムチャートである。

【図９】 本発明の第２実施形態によるモータ制御装置
の構成の一例を示すブロック図である。

【図１０】 本発明の第３実施形態によるモータ制御装
置の構成の一例を示すブロック図である。

【図１１】 本第３実施形態によるモータ制御装置によ
って制御されるスカラーロボット（水平多関節型組立ロ
ボット）の概略構成を示す概念図である。

【図１２】 １、２軸モータに対する駆動信号の形態を
示す概念図である。

【図１３】 第３実施形態によるタスク切り替えの状態
を説明するためのフローチャートである。

【図１４】 １、２軸モータ回転角生成タスクＡＴ１の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図１５】 制御パラメータ生成タスクＡＴ２の動作を
説明するためのフローチャートである。

【図１６】 送受信タスクＡＴ３の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１７】 第３実施形態によるタスク切り替えの状態
を説明するタイムチャートである。

【図１８】 従来のモータ制御装置の構成の一例を示す
ブロック図である。

【図１９】 従来の別のモータ制御装置の構成の一例を
示すブロック図である。

【図２０】 タスク切り替えの状態を説明するためのタ
イムチャートである。

【図２１】 タスク切り替えに関わる制御動作を説明す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０１…モータ（制御用モータ）、１０２…サーボアン
プ（駆動手段）、１０３…汎用コンピュータ（制御手
段）、１０４…ＲＳ−２３２Ｃインターフェース １１１…エンコーダ、１２１…駆動回路、１２２…制御
回路（第２の制御手段）、１２３…サブＣＰＵ、１２４
…ＲＯＭ、１２５…ＲＡＭ（記憶手段）、１４１…メイ
ンＣＰＵ、１４２…ＲＡＭ、１４３…ＲＯＭ、１４５…
通信ドライバ（送信手段）、１４６…表示制御部、１４
７…入力制御部、１４８…ＣＲＴ、１４９…キーボー
ド、１７２ タスク切替管理部（タスク切り替え手
段）、１８０…フラグ、１９０…シーケンス制御管理
部、２０２，２０３…サーボアンプ（駆動手段、複数の
駆動手段）、２０４…ＲＳ−４８５インターフェース、
３０３…汎用コンピュータ（制御手段）、３４１…メイ
ンＣＰＵ、３４２…ＲＡＭ、３４３…ＲＯＭ、３４５…
通信ドライバ、３９１…タイマカウンタ、３０２，４０
２…サーボアンプ（駆動手段）、３０１，４０１…モー
タ（制御用モータ、複数の制御用モータ）、ＡＴ１…ア
プリケーションタスク、ＡＴ２…アプリケーションタス
ク（第１のタスク）、ＡＴ３…送受信タスク（第２のタ
スク）、１４３ｄ…アプリケーションプログラム（制御
信号生成手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 BA04 FC11 FC14 5B098 AA05 GA02 GA04 GB01 GB11 GC01 5H550 GG02 JJ03 KK06 LL07 LL36 5H572 AA12 DD08 EE04 HC07 JJ03 5H580 FA04 FA14 FA24 FB05 GG04 HH02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御用モータと、前記制御用モータを駆
   動する駆動手段と、前記駆動手段に前記制御用モータを
   駆動するための制御信号を送信する制御手段とからなる
   モータ制御装置において、 前記制御手段は、複数のタスクを見かけ上、同時実行す
   るプリエンティプなマルチタスク機能を備え、 第１のタスクの実行により、前記制御用モータを駆動す
   るための制御信号を生成し、送信するべき前記制御信号
   の生成が完了すると、前記制御信号の有無を示すフラグ
   を設定する制御信号生成手段と、 第２のタスクの実行により、前記制御信号生成手段によ
   り生成された前記制御信号を前記駆動手段へ送信する送
   信手段と、 前記第２のタスクの実行に際して、前記フラグの示す内
   容に基づいて、送信するべき前記制御信号が無いことを
   示す場合には、直ちに次のタスク処理の実行へ移行し、
   送信するべき前記制御信号があることを示す場合には、
   前記第２のタスクの実行に移行するタスク切り替え手段
   とを具備することを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記送信手段から送信
   されてきた前記制御信号を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶した制御信号に基づいて前記制御用
   モータを駆動する第２の制御手段とを備えることを特徴
   とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記第２のタスクは、前記送信手段によ
   って送信すべき前記制御信号がなくなると、前記フラグ
   をリセットすることを特徴とする請求項１または２記載
   のモータ制御装置。
4. 【請求項４】 複数の制御用モータと、 前記複数の制御用モータに対応する複数の駆動手段とを
   具備し、 前記制御信号生成手段は、前記第１のタスクの実行によ
   り、前記複数の制御用モータの各々に対し、それぞれを
   駆動するための複数の制御信号を生成し、いずれか１つ
   でも送信すべき前記制御信号の生成が完了すると、前記
   制御信号の有無を示すフラグを設定し、 前記送信手段は、前記第２のタスクの実行により、前記
   制御信号生成タスクにより生成された前記複数の制御信
   号を、該当駆動手段を識別するための識別情報を付加し
   て前記複数の駆動手段に配信することを特徴とする請求
   項１または２記載のモータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記タスク切り替え手段は、前記複数の
   制御用モータを駆動するための制御信号の最小周期時間
   の少なくとも１／２以下の時間中の周期で前記複数のタ
   スクを切り替えることを特徴とする請求項４記載のモー
   タ制御装置。