JP2000270595A - サーボ制御装置 - Google Patents

サーボ制御装置

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JP2000270595A JP2000006118A JP2000006118A JP2000270595A JP 2000270595 A JP2000270595 A JP 2000270595A JP 2000006118 A JP2000006118 A JP 2000006118A JP 2000006118 A JP2000006118 A JP 2000006118A JP 2000270595 A JP2000270595 A JP 2000270595A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期モータや誘導モータのように制御形態が
異なるモータを、モータの種類によらず1種類のサーボ
制御装置で制御する。また、サーボ制御をインクリメン
タルの帰還信号で行う。 【解決手段】 1つのサーボ制御装置内に、個々のモー
タ制御に共通する制御部と固有の制御部と区分して備
え、共通する制御部については常時使用し、固有の制御
部については駆動を行うモータに応じて選択する構成と
する。これによって、1種類のサーボ制御装置で制御形
態が異なるモータの制御を可能とする。また、サーボ制
御装置を1種類とすることによって、保守管理やCNC
の負担を低減することができ、また、共通する制御部を
備えることによって、装置の大型化や設置面積の増大や
コストの増加を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置(N
C装置)で制御される工作機械、産業用機械、及びロボ
ット等の駆動源として使用されるACサーボモータ及び
ACスピンドルモータを制御するサーボ制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】工作機械では、位置決め用軸用の同期モ
ータと、主軸用の誘導モータとを組み合わせて用いる場
合がある。また、縦型旋盤において、ある特定のテーブ
ル軸をパワーを重視した加工モードと、効率を重視した
位置決めモードとの両モードを兼ね備える場合に、同期
モータと誘導モータとを各々のモードで切り換えて使用
する場合がある。
【0003】通常、同期モータを駆動する場合には、光
学式の絶対位置検出器を用いることによって、磁極位置
を求めている。一方、誘導モータを駆動する場合には、
同期モータに要した絶対位置位置検出手段は不要であ
り、相対位置を検出するインクリメンタル式の位置検出
器で十分に制御することができる。
【0004】上記のように、たとえば同期モータや誘導
モータのように制御形態が異なるモータをサーボ制御す
るには、それぞれモータや使用するモータ検出器に応じ
た専用のサーボ制御装置が必要である。
【0005】そのため、同期モータと誘導モータとが混
在する機械において、保守交換用のサーボ制御装置を備
える場合には、同期モータと誘導モータのそれぞれに対
応する専用のサーボ制御装置を用意する必要があり、保
守管理やコストの面で問題がある。
【0006】また、同期モータと誘導モータとを切り換
えて使用する場合には、各モータ毎にサーボ制御装置を
設ける必要があり、NCが制御する軸が増加したり、装
置の設置面積の増大やコストの面で問題がある。
【0007】図11は、制御形態が異なる複数のモータ
を個々のサーボ制御装置で制御する構成図である。図1
1において、第1モータ(同期モータ)Ma は第1モー
タ用サーボ制御装置1a で制御を行い、第2モータ(誘
導モータ)Mb は第2モータ用サーボ制御装置2a で制
御を行う。第1モータ用サーボ制御装置1a 及び第2モ
ータ用サーボ制御装置2a には、それぞれ第1モータM
a 及び第2モータMbから帰還した信号を用いて位置制
御ないし速度制御を行う。このサーボ制御において、誘
導モータでは帰還信号として絶対位置を必要としないた
め、設置する検出器は相対位置検出器で足りるのに対し
て、同期モータでは帰還信号として絶対位置を必要とす
るため絶対位置検出器を要する。
【0008】また、絶対位置検出器はガラス板等を用い
た光学式の装置で構成されるため、振動や粉塵等の使用
環境に影響されやすいという問題がある。これに対し
て、インクリメンタル信号を出力する相対位置検出器
は、ギヤ式センサ等で構成することができるため、高速
回転時の振動に対して信頼性が高いという利点がある。
また、冷却等の目的でモータ中心に貫通孔を形成する場
合があるが、このような場合においても、ギヤ式センサ
であれば中心に貫通孔を形成することが容易である。
【0009】なお、第1モータ用サーボ制御装置1a 及
び第2モータ用サーボ制御装置2aには、CNC2から
位置指令や速度指令が入力される。また、CNC2から
の制御信号によってPMC3が制御され、強電回路4の
制御が行われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって、同期モー
タや誘導モータのように制御形態が異なるモータをサー
ボ制御する場合、従来のサーボ制御装置では、モータ毎
にサーボ制御装置が必要であるため、保守管理,装置の
大型化,設置面積の増大,コスト面,CNCの負担等の
点で問題がある。
【0011】そこで、本発明は従来の問題点を解決し、
同期モータや誘導モータのように制御形態が異なるモー
タを、モータの種類によらず1種類のサーボ制御装置で
制御することができるサーボ制御装置を提供することを
目的とする。
【0012】また、サーボ制御をインクリメンタルの帰
還信号で行うことができるサーボ制御装置を提供するこ
とを他の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のサーボ制御装置
は、1つのサーボ制御装置内に、個々のモータ制御に共
通する制御部と固有の制御部と区分して備え、共通する
制御部については常時使用し、固有の制御部については
駆動を行うモータに応じて選択する構成とするものであ
り、これによって、1種類のサーボ制御装置で制御形態
が異なるモータの制御を可能とするものである。
【0014】サーボ制御装置を1種類とすることによっ
て、保守管理やCNCの負担を低減することができ、ま
た、共通する制御部を備えることによって、装置の大型
化や設置面積の増大やコストの増加を抑えることができ
る。
【0015】本発明のサーボ制御装置の第1の形態は、
制御形態を異にする複数種のモータに共通する制御を行
う共通制御部と、複数種のモータに固有の制御を行うモ
ータ別制御部と、駆動モータの選択、及び該選択モータ
に対応するモータ別制御部の選択を行う選択部とを備え
る。
【0016】共通制御部は、制御形態を異にする複数種
のモータに制御において共通する制御を行う部分であっ
て常時使用し、複数種のモータに対して1つのみを備え
る。また、モータ別制御部は、複数種のモータに固有の
制御を行う部分であって必要に応じて選択して使用し、
各モータに対応して区分して備える。
【0017】また、選択部は、駆動モータを選択し、選
択したモータに対して動力線を切り換えて接続したり、
選択したモータに固有のモータ別制御部を選択して共通
制御部との接続を行う。これによって、共通制御部と選
択されたモータ別制御部とは、選択したモータを制御す
るに適した1つのサーボ制御装置を構成する。
【0018】他のモータを駆動する場合には、選択部に
よって、動力線を切り換えや、モータ別制御部を選択及
び共通制御部との接続を行い、新たに選択したモータを
制御するに適した別の1つのサーボ制御装置を構成す
る。
【0019】これによって、制御形態が異なる複数種の
モータの制御を、1つのサーボ制御装置で行うことがで
きる。
【0020】本発明のサーボ制御装置の第2の形態にお
いて、共通制御部は位置制御又は速度制御を行い、ま
た、選択部は共通制御部における位置制御と速度制御の
選択切換を行う。
【0021】本発明のサーボ制御装置の第3の形態にお
いて、複数種のモータは同期モータ及び誘導モータを備
え、モータ別制御部は磁束電流指令生成部及びすべり指
令生成部を備える。磁束電流指令生成部及びすべり指令
生成部は誘導モータに固有の制御部である。
【0022】サーボ制御装置は、同期モータを制御する
場合には、共通制御部と共に、モータ別制御部として零
のd相電流を指令する磁束電流指令生成部とを用いて制
御を行う。また、誘導モータを制御する場合には、共通
制御部と共に、モータ別制御部としてすべり制御を行う
ためのすべり指令を出力するすべり指令生成部及び磁束
電流生成部を用いて制御を行う。
【0023】本発明のサーボ制御装置の第4の形態にお
いて、共通制御部及びモータ別制御部は各モータからイ
ンクリメンタルの帰還信号を受け、該インクリメンタル
の帰還信号を用いた制御を行うものである。これによっ
て、サーボ制御をインクリメンタルの帰還信号で行うこ
とができる。
【0024】本発明のサーボ制御装置の第5の形態にお
いて、モータ別制御部は同期モータの磁極位置を所定位
置に移動して仮確定し、該仮確定した位置を磁極基準位
置として同期モータの始動を開始する磁極位置確定手段
を備える。
【0025】同期モータの制御を行うには磁極位置を知
る必要がある。通常、この磁極位置は、モータ側に設け
たアブソリュート型の検出器で検出した絶対位置帰還信
号を用いて確定している。このアブソリュート型検出器
に対してインクリメンタル型検出器は相対位置を検出す
る。このインクリメンタル型検出器を用いて同期モータ
を制御する場合には、帰還信号から磁極の絶対位置を知
ることができない。そこで、モータ別制御部は磁極位置
確定手段を備える。磁極位置確定手段は、回転開始時に
おいて、同期モータに対して所定の電気角の駆動電流を
流し、磁極を所定位置に移動する。この移動する所定位
置は、供給する駆動電流の電流角で定まる。磁極位置を
所定位置に強制的に移動することによって、磁極位置が
不明であっても、磁極位置を既知のものとすることがで
きる。これによって、絶対位置帰還信号を用いることな
く、同期モータの磁極位置を知ることができる。
【0026】このようにして、磁極位置を仮確定した
後、モータ別制御部は1回転信号位置を磁極の基準位置
として同期モータの制御を行う。これによって、絶対位
置帰還信号を用いることなく、同期モータの制御を行う
ことができる。
【0027】本発明のサーボ制御装置は、サーボ制御装
置に接続される複数のモータの中から1つのモータを選
択する際において、属性データを用いて選択されたモー
タに適した制御機構やパラメータを選択することができ
る。属性データは、モータ及び又は検出器の種類、特性
を判別するデータである。各モータが備える検出部、あ
るいはサーボ制御装置を制御する数値制御装置は属性デ
ータを保有する。サーボ制御装置は、この属性データを
導入する。サーボ制御装置は、導入した属性データを判
定することによって、接続されたモータを判別し、選択
したモータに適したモータ別制御部及び駆動パラメータ
を選択する。モータ制御部は、駆動パラメータを用いて
選択したモータを制御する。
【0028】上記処理を行うサーボ制御装置は、制御形
態を異にする誘導モータと同期モータに共通する制御を
行う共通制御部と、前記2種類のモータに固有の制御を
行うモータ別制御部と、駆動モータの選択、及び該選択
モータに対応するモータ別制御部の選択を行う選択部と
を備える。共通制御部は位置制御、速度制御、及び電流
制御の各制御を行う。モータ別制御部は、誘導モータ用
の磁束及び磁束電流を算出するId生成部、及び誘導モ
ータ用のすべり指令生成部と、同期モータ用のId生成
部を備える。選択部は各モータの属性データに基づいて
モータ別制御部及び対応する駆動パラメータを選択す
る。この選択は、選択されたモータ別制御部と共通制御
部とモータ位置検出部と速度検出部とを組み合わせて、
サーボ制御機構を構成する。
【0029】モータ別制御部は同期モータ用の構成とし
て磁極位置確定部を備える。同期モータに付属する検出
器が相対位置信号を出力する場合には、属性データの判
定は、同期モータであること及び検出器が相対位置信号
を出力することをモータ別制御部に知らせる。モータ別
制御部はこの知らせを受けて磁極位置確定部を選択す
る。磁極位置確定部は、外部入力信号により磁極位置を
所定位置に移して磁極を仮確定する。磁極位置確定部
は、仮確定時点で磁極確定状態信号を外部出力する。モ
ータ別制御部は、磁極確定状態信号を検出した後、仮確
定磁極位置を磁極基準位置として同期モータの駆動を可
能とする。同期モータは速度指令あるいは位置指令を受
けて始動する。磁極位置確定部は、予めモータの磁極0
度位置に取り付けられた1回転信号を検出した後は、検
出した1回転信号位置を磁極0度の基準位置として、磁
極位置を確定する。
【0030】選択部は外部切換信号によって選択を切換
える。外部切換信号は駆動するモータを切換える。
【0031】なお、本発明において、制御形態が異なる
複数種のモータは、同期モータや誘導モータに限らず任
意のモータとすることができ、また、制御するモータの
個数及び組み合わせも任意なものとすることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明のサーボ
制御装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図
1では、複数のモータとして、同期モータ及び誘導モー
タの2つのモータを用いた例を示しているが、接続する
モータ数は2つに限らず任意に複数個とすることができ
る。
【0033】図1において、CNC2はサーボ制御装置
1を制御して制御形態が異なる複数のモータMa ,Mb
を駆動し、また、PMC3を介して強電回路4の制御を
行うことによって、工作機械やロボットや旋盤の制御を
行う。ここでは、制御形態が異なる複数のモータとし
て、第1モータ(同期モータ)Ma と第2モータ(誘導
モータ)Mb の例を示している。サーボ制御装置1から
第1モータMa 及び第2モータMb に駆動電流を供給す
る動力線は、選択手段Sによって選択及び切り換えが行
われ、第1モータMa 及び第2モータMb のいずれか一
方のモータが駆動される。
【0034】また、サーボ制御装置1は、制御形態を異
にする複数種のモータに共通する制御を行う共通制御部
と、複数種のモータに固有の制御を行うモータ別制御部
と、駆動モータの選択、及び該選択モータに対応するモ
ータ別制御部の選択を行う選択部とを、内部に備える。
【0035】次に、サーボ制御装置1の一構成例を図
2,3,4を用いて説明する。なお、図示する構成例
は、同期モータMa と誘導モータMb を一種類のサーボ
制御装置で制御する場合であり、また、インクリメンタ
ルの帰還信号を用いる場合である。また、図3は図2中
の選択部を同期モータ側に選択した場合を示し、図4は
図2中の選択部を誘導モータ側に選択した場合を示し、
それぞれ、選択しなかったモータ別制御部は省略して示
している。
【0036】図2において、破線で囲むサーボ制御装置
1は、モータ別制御部(一点鎖線及び二点鎖線で囲む部
分)と共通制御部(破線内で一点鎖線及び二点鎖線で囲
まれる部分を除く部分)と、駆動モータの選択、及びモ
ータ別制御部の選択を行う選択部(図中の切換スイッチ
S1〜S1)とを内部に備える。
【0037】なお、CNC(数値制御装置)2はコンピ
ュータを内蔵した構成とし、サーボ制御装置1はプロセ
ッサ(CPU),ROM,RAM等を有するディジタル
サーボ回路で構成することができ、CNCとサーボ制御
装置1とは通信用ケーブルを介して接続することができ
る。
【0038】また、同期モータMa 及び誘導モータMb
は、相対位置信号を出力するインクリメンタルセンサI
Sa 及びインクリメンタルセンサISb を備える。
【0039】共通制御部は、同期モータの制御と誘導モ
ータの制御とに共通する制御部分であり、位置制御器1
1,速度制御器12,電流制御器13,電力増幅器1
4,及び加算器15を備える。
【0040】サーボ制御装置1のプロセッサは、CNC
2から指令された位置指令(または速度指令)を図示し
ない通信ケーブルを介して読みとり、位置ループ処理、
速度ループ処理、及び電流ループ処理を行う。
【0041】位置制御器11は、CNC2から切換スイ
ッチS2を介して位置指令を入力するとともに、インク
リメンタルセンサISa あるいはインクリメンタルセン
サISb から位置帰還信号を入力し、位置指令から位置
帰還値を減じて位置偏差を求め、該位置偏差にポジショ
ンゲインを乗じて位置ループ制御を行って速度指令を出
力する。速度制御器12は、速度指令と速度帰還値を入
力し、速度指令から速度帰還値を減じて速度偏差を求
め、比例,積分制御等の速度ループ処理を行ってトルク
指令(電流指令)を出力する。ここで、速度指令は、切
換スイッチS1及び切換スイッチS3を介してCNC2
から入力する形態と、位置制御器11から出力される速
度指令を入力する形態を、切換スイッチS1,S2,S
3の切換によって選択することができる。
【0042】電流制御器13は、速度制御器12からの
トルク電流指令、電力増幅器14からの電流帰還値、d
相電流指令を入力し、また、誘導モータの場合にはすべ
り指令の加算値を加算器15から入力し、電流指令から
電流帰還値を減じて、電流ループ処理を行い、各相の電
圧指令を求めて切換スイッチS5によって同期モータM
a あるいは誘導モータMb に切り換えて駆動電流の供給
を行う。なお、電力増幅器14は、トランジスタインバ
ータ等を用いて構成することができる。
【0043】図2において、一点鎖線で囲んだモータ別
制御部は、同期モータMa に固有の制御部であり、d相
電流発生部21と磁極位置確定処理部22を備える。d
相電流発生部21は、Id =0の零のd相電流を出力
し、切換スイッチS6を介して電流制御器13に入力す
る。
【0044】また、磁極位置確定処理部22は、インク
リメンタルセンサISa で検出される相対位置信号を用
いて、同期モータMa の磁極位置の確定を行う制御を行
う。磁極位置の仮確定は、回転開始時において、切換ス
イッチS4を介して所定の電気角の駆動電流を流し、磁
極を所定位置に移動して行う。この移動する所定位置
は、供給する駆動電流の電流角で定まる。磁極位置を所
定位置に強制的に移動することによって、磁極位置が不
明であっても、磁極位置を既知のものとすることができ
る。
【0045】磁極位置が仮確定した後、磁極位置確定処
理部22はインクリメンタルセンサISa で検出される
相対位置信号の1回転信号位置を磁極の基準位置として
同期モータの制御を行う。
【0046】また、図2において、二点鎖線で囲んだモ
ータ別制御部は、誘導モータMb に固有の制御部であ
り、磁束演算部31,磁束電流演算部32,及びすべり
演算部33を備える。磁束演算部31は、速度帰還値を
入力して磁束指令を演算する。磁束電流演算部32は、
磁束指令を入力して磁束電流Id を演算する。磁束電流
Id は切換スイッチS6を介して電流制御器13に入力
される。また、すべり演算部33は、磁束指令とトルク
電流指令を入力してすべり指令を演算する。すべり指令
は切換スイッチS8を介して加算器15で加算され電流
制御器13に入力される。
【0047】サーボ制御装置1内に備えるモータ別制御
部は、切換スイッチSを切り換えることによって駆動す
るモータに対応して選択することができる。
【0048】図3は、図2の構成において、同期モータ
Ma を駆動する場合の構成を示している。図3におい
て、図2中の切換スイッチS5を同期モータMa 側に切
り換え、切換スイッチS6をd相電流発生部21側に切
り換えるとともに、切換スイッチS7によって磁極位置
確定処理部22を選択する。なお、図3において、誘導
モータMb に固有の構成については省略して示してい
る。
【0049】また、図4は、図2の構成において、誘導
モータMb を駆動する場合の構成を示している。図4に
おいて、図2中の切換スイッチS5を誘導モータMb 側
に切り換え、切換スイッチS6を磁束電流演算器32側
に切り換え、切換スイッチS8をすべり演算器33側に
切り換えるとともに、切換スイッチS7によって磁極位
置確定処理部22を切り離す。なお、図4において、同
期モータMa に固有の構成については省略して示してい
る。
【0050】同期モータMa 及び誘導モータMb の制御
は、通常の制御形態によって行うことができるが、本発
明の実施の形態では、同期モータMa の制御において、
インクリメンタルセンサISa で検出される相対位置信
号を用いた制御の点で通常の制御と異なる。そこで、以
下では、同期モータMa の制御において、磁極位置確定
処理部22の動作を図5のフローチャートを用いて説明
し、同期モータMa の通常の制御及び誘導モータMb の
制御については、省略する。
【0051】図5のフローチャートにおいて、磁極位置
確定処理部22は、ステップS1〜ステップS8で同期
モータの磁極位置の仮確定を行い、仮確定を行った後、
ステップS9〜ステップS15で仮確定した位置を磁極
基準位置として同期モータの始動を開始し、インクリメ
ンタルセンサISa で検出される相対位置信号の1回転
信号位置を磁極基準位置とし、位置指令あるいは速度指
令を入力して制御を行う。
【0052】はじめに、同期モータMa にインクリメン
タルセンサISa を設置する際に、インクリメンタルセ
ンサISa の1回転信号位置があらかじめ磁極基準位置
に合うように位置合わせを行う。その後、外部から磁極
位置確定の動作を要求する磁極位置確定開始信号を受け
た後、以下の磁極位置確定処理を開始する。
【0053】この磁極位置確定開始信号は、オペレータ
による動作を要する処理とすることによって、磁極位置
が未確定な状態で電源が投入された際の誤動作を防止す
ることができる(ステップS1)。
【0054】1回転信号位置を検出するまでは磁極位置
が不確定な状態にあるため、この状態で同期モータを駆
動すると、所定のトルクが得られず駆動できない場合が
ある。そこで、切換スイッチS7をオン状態にするとと
もに、切換スイッチS4を磁極位置確定処理部22側に
切り換え、速度制御器12からのトルク電流指令の入力
を停止し、一定トルク電流を指令する。これによって、
磁極位置確定処理部22は、ステップS2〜ステップS
8で磁極位置の仮確定を行う。
【0055】この磁極位置の仮確定では、磁極位置の電
気角を−90度として、この−90度位相に対し、トル
ク電流を指令する(ステップS2)。
【0056】磁極位置が0度からずれた位置にあれば、
この−90度位相に対応するトルク電流を指令すること
によって同期モータMa は動きだし、磁極位置の電気角
が0度の位置で停止する(ステップS3)。
【0057】これに対して、磁極位置が0度位置にある
場合には、この−90度位相に対しトルク電流を指令し
ても同期モータMa は停止したままであるため、0度位
相に対するトルク電流を指令する(ステップS4)。ス
テップS2で動かない位置にあった場合にも、このステ
ップS4の処理を行うことで、同期モータMa は動きだ
し、磁極位置の電気角が90度の位置で停止する(ステ
ップS6)。そこで、停止を確認し、ステップS3〜S
5間で動いたかを確認した後(ステップS6)、停止し
た磁極位置を90度として確定する(ステップS8)。
【0058】−90度位相に対するトルク電流指令、及
び0度位相に対するトルク電流指令のいずれによっても
動かない場合には、なんらかの異常が発生している可能
性がある。そこで、いずれの位相のトルク電流指令によ
っても動かない場合には、アラームを発生させる処理を
行う(ステップS7)。
【0059】ステップS8によって、磁極位置が90度
に仮確定した後、ステップS9〜ステップS16で同期
モータMa の始動を開始し、位置指令あるいは速度指令
を入力して制御を行う。
【0060】ステップS8の仮確定動作終了後、磁極位
置仮確定動作完了信号をオンとして、切換スイッチS
1,S2,S3を切り換えて、位置指令あるいは速度指
令を入力可能な状態とする。また、切換スイッチS4を
磁極位置確定処理22から電流制御器13側に切り換え
る。これによって、同期モータMa を位置指令あるいは
速度指令によって制御する。
【0061】1回転信号の検出状態を表すフラッグF
を、未検出状態を表す0に設定した後(ステップS1
0)、以後1回転信号の検出を監視する(ステップS1
1)。
【0062】1回転信号は、インクリメンタルセンサI
Sa が1回転する毎に出力する信号である。この1回転
信号は、あらかじめ磁極基準位置に位置合わせしている
ため、1回転信号の検出によって磁極基準位置を検出す
ることができる。
【0063】フラッグFが0の状態で、1回転信号を検
出したとき(ステップS12)、1回転信号の位置を磁
極基準位置とし(ステップS13)、以後、この磁極基
準位置に基づいて制御を行う。また、フラッグFを1に
設定し(ステップS14)、磁極位置確認信号をオンに
して、確定終了を外部へ通知する(ステップS15)。
【0064】フラッグFを1に設定した後、ステップS
11のフラッグFで1と判定して、磁極位置に帰還量を
加算して移動後の磁極位置を求める(ステップS1
6)、この求めた磁極位置を用いて制御を続ける。
【0065】なお、ステップS12において、フラッグ
Fが0の状態で、かつ1回転信号が未検出の場合には、
ステップS16によって仮確定位置を磁極位置として制
御を行う。
【0066】本発明のサーボ制御装置は、モータに適し
たモータ別制御部の選択を属性データを用いて行うこと
ができる。属性データによる選択例を2つの構成例を用
いて説明する。第1の構成例では、サーボ制御装置は1
つのモータを接続する。第2の構成例では、サーボ制御
装置に複数のモータを接続する。
【0067】図6〜図7は第1の構成例を示している。
第1の構成例では、サーボ制御装置1はモータ制御部1
00によって1つのモータMを制御する。モータMは誘
導モータと同期モータの異なる制御モードのモータとす
ることも、あるいは同種の制御モードで異なる特性のモ
ータとすることができる。
【0068】モータ制御部100は、モータに依存しな
い共通制御部101と、モータに固有のモータ別制御部
102と速度検出部と位置検出部を備える。モータ別制
御部102は同期モータ用制御部102aと誘導モータ
用制御部102bとを備える。モータMはセンサ部SE
を備える。センサ部SEは2つの機能を備える。第1の
機能はモータMの検出帰還信号をモータ制御部100に
帰還する。第2の機能はモータMの属性データを保持す
る。属性データはモータMやセンサ部SEの種類や特性
を表す。
【0069】サーボ制御装置1は、モータMを接続する
ことによって、検出信号をモータ制御部100に取り込
み、位置や速度の検出を行い、属性データを属性データ
入力・保持部103aに取り込む。属性データ判別部1
05は、属性データ入力・保持部103aに取り込んだ
属性データのデータ内容から、接続されたモータMやセ
ンサ部SEの種類や特性を判別する。属性データ判別部
105は属性判別信号をモータ別制御部102及びパラ
メータ選択部106に送る。モータ別制御部102は、
属性判別信号に基づいてモータMに適した制御部を選択
する。パラメータ選択部106は、属性判別信号に基づ
いてモータMに適したモータパラメータを選択し、選択
信号をパラメータ設定部107に送る。パラメータ設定
部107は、選択信号に基づいてモータMに適したモー
タパラメータを設定し、モータ制御部100に送る。モ
ータ制御部100はモータパラメータによりモータMを
駆動する。したがって、サーボ制御装置1は、属性デー
タによって、モータMに適した制御部の選択とモータパ
ラメータの選択の2つの選択を行う。
【0070】数値制御装置2は、データ記憶部200内
に属性データ及びモータパラメータを保持することがで
きる。サーボ制御装置1は、数値制御装置2から属性デ
ータを属性データ入力・保持部103bに取り込み、セ
ンサ部SEが備える属性データと同様に取扱う。切換ス
イッチ104は属性データ入力・保持部103aと10
3bを切換えて属性データ判別部105と接続する。図
中の破線で囲む属性データ入力・保持部103及び属性
データ判別部105は選択手段Sを構成する。なお、サ
ーボ制御装置1は1つの属性データ入力・保持部103
を備えた構成とすることもできる。
【0071】サーボ制御装置1は、パラメータ選択部1
06による選択に代えて、数値制御装置2からモータパ
ラメータをパラメータ設定部107に取り込むこともで
きる。サーボ制御装置1はセンサ断線検出部108を備
える。センサ断線検出部108は、センサ部SEとサー
ボ制御部1との間の接続状態を検出する装置である。セ
ンサ断線検出部108は、センサ部SEが出力する検出
信号及び又は属性データをモニターし、センサ部SEと
サーボ制御部1との間が結線状態にあるかあるいは断線
状態にあるかを判定する。
【0072】第1の構成例の動作例を図7のフローチャ
ートを用いて説明する。数値制御装置にモータパラメー
タが設定されていない場合には(ステップS20)、属
性データ入力・保持部103aはセンサ部SEから属性
データを読み取る(ステップS21)。属性データ判別
部105は属性データ入力・保持部103aから属性デ
ータを取り込む。属性データ判別部105は、モータM
やセンサ部SEの種別や特性を判別し、属性判別信号を
モータ別制御部102及びパラメータ選択部106に送
る(ステップS22)。モータ別制御部102は属性判
別信号に基づいてモータMに適した制御部を選択する
(ステップS23)。パラメータ選択部106は、属性
判別信号に基づいてモータパラメータを選択し、選択信
号をパラメータ設定部107に送る(ステップS2
4)。
【0073】パラメータ設定部107は、選択信号に基
づいて選択されたモータパラメータを読み出し、設定す
る。なお、パラメータ選択部106内にあらかじめ複数
種のモータパラメータを記憶しておき、選択したモータ
パラメータをパラメータ設定部107に転送する構成と
することもできる(ステップS25)。パラメータ設定
部107は、設定したモータパラメータをモータ制御部
100に送る。モータ制御部100はモータパラメータ
に基づいてモータ制御を行う(ステップS26)。
【0074】パラメータ選択部106及びパラメータ設
定部107は、選択パラメータ及び属性データを数値制
御装置2に送る。これによって、数値制御装置2はモー
タMやセンサ部SEの種別や設定されたモータパラメー
タの初期設定ができ、その内容を確認することができる
(ステップS27)。
【0075】一方、数値制御装置にモータパラメータが
設定されている場合には(ステップS20)、数値制御
装置2は属性データを属性データ入力・保存部103b
に転送する(ステップS28)。モータ別制御部は、属
性データに基づいてモータMに適した制御部を選択する
(ステップS29)。数値制御装置2はモータパラメー
タをパラメータ設定部107に転送する(ステップS3
0)。パラメータ設定部107は、モータパラメータを
モータ制御部100に送る。モータ制御部100はモー
タパラメータに基づいてモータ制御を行う(ステップS
31)。
【0076】図8〜図10は第2の構成例を示してい
る。第2の構成例では、サーボ制御装置1はモータ制御
部100によって同時に駆動されない2つのモータM
(第1モータMa,第1モータMb)を制御する。モー
タMは誘導モータ又は同期モータの異なる制御モードの
モータとすることも、あるいは同種の制御モードで異な
る特性のモータとすることもできる。
【0077】モータMa、モータMbは、第1の構成例
と同様に、それぞれセンサ部SEa,センサ部SEbを
備える。各センサ部SEa,センサ部SEbは、モータ
及びセンサ部の種類や特性を示す属性データを備える。
第2の構成例は、第1の構成例に示す構成要素に加え
て、切換状態保持部111,センサ切換部109,及び
動力線切換部110を備える。
【0078】センサ切換部109は、モータの切換えに
おいて、各センサ部SEからの属性データ及び検出信号
を切換える。この切換によって、サーボ制御装置1は、
目的とするモータの属性データ及び検出信号を入力する
ことができる。動力線切換部110は、モータの切換え
において、各モータに駆動電力を供給する動力線を切換
える。この切換によって、サーボ制御装置1は、目的と
するモータに駆動電力を供給することができる。
【0079】切換状態保持部111は、数値制御装置2
を経由して外部装置か切換信号を入力し、該切換信号を
保持する。切換信号は、複数のモータの中からサーボ制
御装置1が駆動するモータを選択し、切換えるための信
号である。切換信号は外部で動力線切換部110及びセ
ンサ切換部109の切換処理を行う。また、切換信号が
数値制御装置2を経由して入力されると、切換状態保持
部111は属性データ入力・保持部103に切換指令を
出力し、目的のモータ及びセンサ部の属性データを読み
取る。また、切換状態保持部111は、パラメータ設定
部107に設定されたモータパラメータを目的のモータ
のモータパラメータに切換える。
【0080】センサ断線検出部108は、断線無効信号
の入力によって、センサ断線を検出する機能を無効に
し、センサに切換時に断線状態を誤検出するのを防ぐ。
すべての切換処理終了後、サーボ制御装置1は切換完了
信号を数値制御装置2を経由して外部へ知らせ、外部で
断線無効信号をオフすることで再度断線検出を有効とす
る。動力線切換部110は、切換信号によって、駆動す
るモータに動力線を切換え、該目的のモータにのみに電
力を供給する。
【0081】第2の構成例の動作例を図9,10のフロ
ーチャートを用いて説明する。図9のフローチャートは
数値制御装置にモータパラメータが設定されていない場
合であり、図10のフローチャートは数値制御装置にモ
ータパラメータが設定されている場合である。数値制御
装置にモータパラメータが設定されていない場合には、
切換信号の入力を待って駆動するモータを選択する(ス
テップS40)。
【0082】以下、モータ1とモータ2の2つのモータ
間で切換を行う場合を例とする。切換状態保持部111
は切換信号からモータ1とモータ2のいずれのモータを
駆動するかを判別する。以下、モータ1を駆動する場合
について説明する。なお、モータ2のステップS43b
〜ステップS47bは、モータ1のステップS43a〜
ステップS47aと同様である。
【0083】センサ断線検出部108は断線無効信号を
受けて、センサ断線を検出する機能を無効にする(ステ
ップS41a)。切換状態保持部111は、属性データ
入力・保持部103に切換指令を送る。センサ切換部1
09は切換信号を受けて、モータ1のセンサ部側に切換
える(ステップS43a)。動力線切換部110は切換
信号を受けて、動力線をモータ1側に切換える(ステッ
プS44a)。
【0084】属性データ判別部105は、属性データ入
力・保持部103からモータ1の属性データ1を取り込
み(ステップS45a)、属性データ1を判別する(ス
テップS46a)。パラメータ選択部106は、属性判
別信号に基づいて、モータ1のモータパラメータを選択
し、選択信号をパラメータ設定部107に送る(ステッ
プS47a)。
【0085】パラメータ設定部107は、選択信号に基
づいて選択されたモータパラメータを読み出し、設定す
る。なお、パラメータ選択部106内にあらかじめモー
タ1とモータ2のモータパラメータを記憶しておき、選
択したモータパラメータをパラメータ設定部107に転
送する構成とすることもできる(ステップS48)。パ
ラメータ設定部107は、設定したモータパラメータを
モータ制御部100に送る。モータ制御部100はモー
タパラメータに基づいてモータ制御を行う(ステップS
49)。
【0086】パラメータ選択部106及びパラメータ設
定部107は、選択パラメータ及び属性データを数値制
御装置2に送る。これによって、数値制御装置2はモー
タやセンサ部の種別や設定されたモータパラメータの初
期設定ができ、その内容を確認することができる(ステ
ップS50)。サーボ制御装置は切換完了すると、切換
完了信号を数値制御装置2を経由して外部へ通知する。
これを受けて、外部では断線無効信号を解除し、センサ
断線検出を再度有効にする(ステップS51)。
【0087】一方、数値制御装置にモータパラメータが
設定されている場合には、数値制御装置2から属性デー
タを属性データ入力・保存部103bに転送し、モータ
パラメータをパラメータ設定部107に転送する(ステ
ップS60)。センサ断線検出部を断線無効信号の入力
により無効にする(ステップS61)。また、数値制御
装置2は切換信号を切換状態保持部111に送り、切換
状態を設定する(ステップS62)。
【0088】以下、モータ1とモータ2の2つのモータ
間で切換を行う場合を例とする。切換状態保持部111
は切換信号からモータ1とモータ2のいずれのモータを
駆動するかを判別する。以下、モータ1を駆動する場合
について説明する。なお、モータ2のステップS64
b,ステップS65bは、モータ1のステップS64
a,ステップS65aと同様である。センサ切換部10
9は切換信号を受けて、モータ1のセンサ部側に切換え
る(ステップS64a)。動力線切換部110は切換信
号を受けて、動力線をモータ1側に切換える(ステップ
S65a)。パラメータ記憶部107は、設定されてい
るモータパラメータをモータ制御部100に送る(ステ
ップS66)。切換完了後、サーボ制御装置が切換完了
信号を数値制御装置経由で外部へ通知したら、外部で断
線無効信号を解除し、断線検出を有効にする(ステップ
S67)。
【0089】上記の構成によって、属性データを基にし
て駆動するモータに適した制御装置を構成することがで
きる。モータ別制御部の選択は、属性データによって自
動的に行うことができるため、操作者はサーボ制御装置
に接続したモータの種別を知らない状態で、操作するこ
とができる。また、設定作業や立ち上げの調整時間を短
縮することができる。
【0090】誘導モータ同士、同期モータ同士、あるい
は誘導モータと同期モータといった、種々のモータの組
み合わせについて、1つのサーボ制御装置で制御するこ
とができる。高速回転及び高出力に適した誘導モータ
と、高精度及び高効率に適した同期モータとを1つのサ
ーボ制御装置で切換えて制御することができる。例え
ば、縦型旋盤のテーブル軸に適用した場合、従来各モー
タに専用に設けていたサーボ制御装置を1つのサーボ制
御装置とすることができ、サーボ制御装置の設置面積を
減少させる効果や、コストを削減する効果を奏すること
ができる。
【0091】誘導モータと同期モータが混在する機械で
は、従来、保守管理のために2種類のサーボ制御装置が
必要であった。本発明によれば、1種類のサーボ制御装
置で済むため、保守管理が容易となる。また、サーボ制
御装置の製造面において、誘導モータ専用のサーボ制御
装置と同期モータ専用のサーボ制御装置の2種類の専用
サーボ制御装置を作成する必要がないため、製造コスト
を下げることができるという効果がある。
【0092】本発明の実施の形態によれば、モータのタ
イプによらないサーボ制御装置とすることによって、同
期モータや誘導モータを一種類のサーボ制御装置で駆動
することができる。また、一種類のサーボ制御装置で駆
動することによって、保守管理やコスト面やサーボ制御
装置の設置面積で有利とすることができる。また、検出
器としてギヤ式センサ等のインクリメンタル式検出器を
用いることによって、高速回転における信頼性を高め、
また、冷却が容易な貫通タイプの適用が容易となる。
【0093】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同期モータや誘導モータのように制御形態が異なるモー
タを、モータの種類によらず1種類のサーボ制御装置で
制御することができる。また、サーボ制御をインクリメ
ンタルの帰還信号で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーボ制御装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明のサーボ制御装置を説明するためのブロ
ック図である。
【図3】本発明のサーボ制御装置において、同期モータ
を制御する場合の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明のサーボ制御装置において、誘導モータ
を制御する場合の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明のサーボ制御装置において、同期モータ
Ma を制御する場合の磁極位置確定処理部の動作を説明
するためのフローチャートである。
【図6】本発明のサーボ制御装置において、属性データ
を用いてモータ別制御部を選択する第1の構成例を示す
ブロック図である。
【図7】第1の構成例の動作例を説明するためのフロー
チャートである。
【図8】本発明のサーボ制御装置において、属性データ
を用いてモータ別制御部を選択する第2の構成例を示す
ブロック図である。
【図9】第2の構成例において数値制御装置にモータパ
ラメータが設定されていない場合の動作例を説明するた
めのフローチャートである。
【図10】第2の構成例において数値制御装置にモータ
パラメータが設定されている場合の動作例を説明するた
めのフローチャートである。
【図11】制御形態が異なる複数のモータを個々のサー
ボ制御装置で制御する従来の構成図である。
【符号の説明】
1 サーボ制御装置 2 CNC 3 PMC 4 強電回路 11 位置制御器 12 速度制御器 13 電流制御器 14 電力増幅器 15 加算器 21 磁束電流発生部 22 磁極位置確定処理部 31 磁束演算器 32 磁束電流演算器 33 すべり演算器 ISa ,ISb インクリメンタルセンサ Ma 第1モータ(同期モータ) Mb 第2モータ(誘導モータ) S 選択手段 S1〜S8 切換スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 謙治 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Fターム(参考) 5H572 AA14 BB10 DD03 DD05 EE08 EE10 GG01 GG02 GG04 HA04 HB08 HC01 HC06 HC08 JJ03 JJ17 JJ22 JJ24 KK05 LL22 LL32 LL33 MM09 MM20 5H575 AA19 BB10 DD03 DD05 DD06 EE02 EE07 EE20 FF03 FF08 GG01 GG02 GG04 HA06 HB01 JJ03 JJ17 JJ22 JJ24 KK06 LL22 LL31 LL32 MM11 5H576 AA17 BB10 EE01 EE17 EE18 EE30 FF08 GG01 GG02 GG04 JJ03 JJ06 JJ17 JJ23 JJ24 KK06 LL22 LL41 LL42 MM10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導モータと同期モータに共通する制御
    を行う共通制御部と、前記2種類のモータに固有の制御
    を行うモータ別制御部と、駆動モータの選択、及び該選
    択モータに対応するモータ別制御部の選択を行う選択部
    とを備え、前記共通制御部は位置制御、速度制御、及び
    電流制御の各制御を行い、前記モータ別制御部は、誘導
    モータ用の磁束及び磁束電流を算出するId生成部、及
    び誘導モータ用のすべり指令生成部と、同期モータ用の
    Id生成部を備え、前記選択部は各モータの属性データ
    に基づいてモータ別制御部及び対応する駆動パラメータ
    を選択し、選択されたモータ別制御部と共通制御部とモ
    ータ位置検出部と速度検出部とを組み合わせることによ
    ってサーボ制御機構を構成することを特徴とする、サー
    ボ制御装置。
  2. 【請求項2】 前記各モータの属性データは、モータ及
    び又は検出器の種類、特性を判別するデータであり、各
    モータが備える検出部あるいはサーボ制御装置を制御す
    る数値制御装置が保有し、サーボ制御装置に導入するこ
    とを特徴とする、請求項1記載のサーボ制御装置。
  3. 【請求項3】 相対位置信号センサを有する誘導モータ
    と同期モータにおいて、前記モータ別制御部は磁極位置
    確定部を備え、属性データによりモータが同期モータで
    ある場合には、該磁極位置確定部は、モータが同期モー
    タであることを属性データから判定すると、外部入力信
    号により磁極位置を所定位置に移し、磁極を仮確定させ
    たところで磁極確定状態信号を外部出力し、仮確定磁極
    位置を磁極基準位置として同期モータの駆動を可能と
    し、速度信号もしくは位置指令によって同期モータを始
    動させ、予めモータの磁極0度位置に取り付けられた1
    回転信号を検出した後は、1回転信号位置を磁極0度の
    基準位置とすることによって、磁極位置を確定し、その
    後はこの磁極位置を基準にして同期モータを制御するこ
    とで、誘導モータ及び同期モータのセンサ入力回路を共
    通とすることを特徴とする、請求項2記載のサーボ制御
    装置。
  4. 【請求項4】 前記選択部は外部切換信号によって選択
    の切換を行い、該外部切換信号は駆動するモータの切換
    を行うことを特徴とする、請求項1,2,又は3記載の
    サーボ制御装置。
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