JP2023135070A - サーボシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のサーボドライバを協調動作させるサーボシステムにおいて、単独でサーボドライバを駆動する際にも可及的に高精度の制御を実現する。【解決手段】本サーボシステムは、第１のモータを駆動する第１のサーボドライバと、第１の信号線で上記第１のサーボドライバに接続され、第２のモータを駆動する第２のサーボドライバと、上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバに第２の信号線で接続された上位装置と、を備える。上記第２のサーボドライバは、上記上位装置からの切替指令を受けると、上記第１のサーボドライバからの第１の制御指令を受けて上記第２のモータを駆動する第１のモードと、上記上位装置からの第２の制御指令にしたがって上記第２のモータを駆動する第２のモードと、を切り替える。【選択図】図７

Description

本発明は、サーボシステムに関する。

複数のサーボドライバが協調して、夫々のサーボドライバに対応付けられたモータを駆動するサーボシステムが利用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００３－１６９４９７号公報 特開２００１－２０２１０２号公報

ガントリ機構のように複数のサーボドライバを協調動作させるサーボシステムの場合、１台のサーボドライバがＰＬＣからの指令を受けるマスタドライバ、他のサーボドライバがマスタドライバから指令を受けるスレーブドライバとされるマスタスレーブ方式で動作させる場合が多い。このようなマスタスレーブ方式のサーボシステムにおいてスレーブドライバに対応するモータを単独で動作させたい場合、スレーブドライバは、ＰＬＣからの指令をマスタドライバを介して受信することになる。そのため、スレーブドライバに対する指令に遅れが生じ、モータの制御精度が低下する虞がある。

開示の技術の１つの側面は、複数のサーボドライバを協調動作させるサーボシステムにおいて、単独でサーボドライバを駆動する際にも可及的に高精度の制御を実現できるサーボシステムを提供することを目的とする。

開示の技術の１つの側面は、次のようなサーボシステムによって例示される。本サーボシステムは、第１のモータを駆動する第１のサーボドライバと、第１の信号線で上記第１のサーボドライバに接続され、第２のモータを駆動する第２のサーボドライバと、上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバに第２の信号線で接続された上位装置と、を備える。上記第２のサーボドライバは、上記上位装置からの切替指令を受けると、上記第１のサーボドライバからの第１の制御指令を受けて上記第２のモータを駆動する第１のモードと、上記上位装置からの第２の制御指令にしたがって上記第２のモータを駆動する第２のモードと、を切り替える。

上記サーボシステムによれば、上記上位装置が上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバの双方に上記第２の信号線で接続される。そして、切替指令によって第２のモードに切り替えることで、上記上位装置は、上記第１のサーボドライバを介さずに上記第２のサーボドライバに対して制御指令を出力することができる。そのため、上記上位装置からの制御指令を上記第１のサーボドライバを介して上記第２のサーボドライバに出力する場合と比較して、制御指令の遅延が低減される。そのため、上記サーボシステムによれば、上記第２のサーボドライバを単独で駆動する際にも可及的に高精度の制御を実現することができる。

上記サーボシステムは、次の特徴を備えてもよい。上記上位装置は、上記第２のモータの変位に係る第２変位情報を上記第２のサーボドライバから取得し、上記第２変位情報が
示す上記第２のモータの現在位置に基づいて、上記第２の制御指令を上記第２のサーボドライバに出力する。上記上位装置による上記第２の制御指令を、上記第２のサーボドライバから取得した上記第２のモータの変位に係る第２変位情報が示す現在位置に基づいたものとすることで、上記第２のサーボドライバに対する第２の制御指令の精度を高めることができる。

上記サーボシステムは、次の特徴を備えてもよい。上記上位装置は、上記第１のモータの変位に係る第１変位情報を上記第１のサーボドライバから取得し、上記第２のモータの変位に係る第２変位情報を上記第２のサーボドライバから取得し、上記第１変位情報が示す上記第１のモータの変位と上記第２変位情報が示す上記第２のモータの変位との差分が予め記憶部に記憶した位置差分の閾値以上である場合に、上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる上記切替指令の出力を禁止する。例えば、ガントリ機構のように複数のモータの相対的な変位がある程度規制されている場合、第１のモータと第２のモータとの上記差分が大きいとモータに負担がかかることになる。上記サーボシステムは、上記差分が生じている場合に上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる上記切替指令の出力が禁止されることで、上記差分が拡大することを抑制し、ひいてはモータに対する負荷増大を抑制することができる。

ここで、上記上位装置は、上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態である場合に、上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる上記切替指令の出力を禁止してもよい。上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態の場合に第２のモータを第１のモータとは独立して駆動すると、上記サーボシステムに対する過大な負荷が生じ得ると考えられる。上記サーボシステムは、上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態である場合に上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる切替指令の出力を禁止することで、上記サーボシステムに対する過大な負荷の発生を抑制することができる。

また、上記上位装置は、上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態であっても、上記第１のモータ及び上記第２のモータが停止している場合には、上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる上記切替指令の出力を許可してもよい。上記第１のサーボドライバ及び上記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態であったとしても、第１のモータ及び第２のモータが停止している場合には、第２のモータを第１のモータとは独立して駆動しても、上記サーボシステムに対する過大な負荷は生じにくいと考えられる。そのため、上記サーボシステムは、上記サーボシステムに対する過大な負荷の発生を抑制しつつ、上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる切替指令を出力することができる。

また、上記第２のサーボドライバは、上記第１のモードから上記第２のモードに切り替えさせる上記切替指令を受けたときにおける上記第２のモータの変位と、上記上位装置からの上記第２の制御指令にしたがった上記第２のモータの変位との差分が、予め記憶部に記憶した変位量の閾値以上である場合には、上記上位装置からの上記第２の制御指令にしたがった上記第２のモータの駆動を禁止してもよい。上記第２のモータを上記第１のモータとは独立して大きく変位させると上記サーボシステムに過大な負荷が生じ得る。上記サーボシステムは、予め記憶部に記憶された変位量の閾値によって第２のモータの変位に制限を設けることで、サーボシステムに対する過大な負荷の発生を抑制することができる。

また、上記第２のサーボドライバは、上記上位装置からの上記第２の制御指令による指令トルクが、予め記憶部に記憶したトルクの閾値以上である場合には、上記上位装置からの上記第２の制御指令にしたがった上記第２のモータの制御を禁止してもよい。第２のモ
ータを第１のモータとは独立して大きなトルクで駆動すると、上記サーボシステムに過大な負荷が生じ得る。上記サーボシステムは、予め記憶部に記憶されたトルクの閾値によって第２のモータのトルクに制限を設けることで、サーボシステムに対する過大な負荷を抑制することができる。

また、上記上位装置は、上記第２のサーボドライバに対して上記第２のモータを駆動させる上記第２の制御指令を出力するとともに、上記第１のサーボドライバに対しては上記第１のモータをフリーランにさせる第３の制御指令を出力してもよい。第１のモータをフリーランとすることで、上記上位装置からの制御指令にしたがって駆動される第２のモータに追従させて第１のモータを駆動することが容易になる。

開示の技術によれば、複数のサーボドライバを協調動作させるサーボシステムにおいて、単独でサーボドライバを駆動する際にも可及的に高精度の制御を実現することができる。

図１は、実施形態に係るサーボシステムの一例を示す図である。 図２は、ＰＬＣが有する機能部の概略構成を示す図である。 図３は、マスタサーボドライバが有する機能部の概略構成を示す図である。 図４は、スレーブサーボドライバが有する機能部の概略構成を示す図である。 図５は、ＰＬＣの処理フローの一例を示す図である。 図６は、マスタサーボドライバの処理フローの一例を示す図である。 図７は、スレーブサーボドライバの処理フローの一例を示す図である。 図８は、変形例に係るサーボシステムの一例を示す図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照して実施形態についてさらに説明する。図１は、実施形態に係るサーボシステム１００の一例を示す図である。サーボシステム１００は、ＰＬＣ１、マスタサーボドライバ２ａ、スレーブサーボドライバ２ｂ、モータ３ａ、３ｂ、ねじ軸４ａ、４ｂ、精密ステージ５ａ、５ｂ、テーブル６、産業用ネットワークＮ１及びドライバ間通信線Ｎ２を含む。モータ３ａは、モータ本体３１ａ、エンコーダ３２ａ及び出力軸３３ａを含む。モータ３ｂは、モータ本体３１ｂ、エンコーダ３２ｂ及び出力軸３３ｂを含む。サーボシステム１００は、例えば、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂが協働してテーブル６を変位させるガントリ機構のシステムである。

ＰＬＣ１、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂは、産業用ネットワークＮ１によって接続される。マスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂとは、ドライバ間通信線Ｎ２によって接続される。マスタサーボドライバ２ａとモータ本体３１ａとは、動力線７ａによって接続される。マスタサーボドライバ２ａとエンコーダ３２ａとは、エンコーダケーブル８ａによって接続される。スレーブサーボドライバ２ｂとモータ本体３１ｂとは、動力線７ｂによって接続される。スレーブサーボドライバ２ｂとエンコーダ３２ｂとは、エンコーダケーブル８ｂによって接続される。出力軸３３ａとねじ軸４ａとは、カップリング９ａによって接続される。出力軸３３ｂとねじ軸４ｂとは、カップリング９ｂによって接続される。

マスタサーボドライバ２ａ、スレーブサーボドライバ２ｂを区別しないときは、サーボドライバ２とも称する。モータ３ａ、３ｂを区別しないときは、モータ３とも称する。モ
ータ本体３１ａ、３１ｂを区別しないときは、モータ本体３１とも称する。エンコーダ３２ａ、３２ｂを区別しないときは、エンコーダ３２とも称する。動力線７ａ、７ｂを区別しないときは、動力線７とも称する。エンコーダケーブル８ａ、８ｂを区別しないときは、エンコーダケーブル８とも称する。ねじ軸４ａ、４ｂを区別しないときは、ねじ軸４とも称する。精密ステージ５ａ、５ｂを区別しないときは、精密ステージ５とも称する。

ＰＬＣ１は、サーボドライバ２に対する指令信号を産業用ネットワークＮ１を介して出力する。ＰＬＣ１は、予め準備されたプログラムに従う処理を実行することによって、例えば、サーボドライバ２の監視装置として機能する。産業用ネットワークＮ１は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰネットワークである。ＰＬＣ１は、産業用ネットワークＮ１によって、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂの双方に接続される。ＰＬＣ１は、「上位装置」の一例である。

サーボドライバ２は、ＰＬＣ１からの指令信号を産業用ネットワークＮ１を介して受ける。さらにサーボドライバ２は、対応するモータ３のエンコーダ３２からエンコーダケーブル８を介してフィードバック信号を受ける。また、サーボドライバ２は、モータ３のモータ本体３１に対して動力線７を介して駆動電流を供給する。サーボドライバ２においては、それぞれ、速度検出器、トルク検出器、電力生成器等を利用したフィードバック制御を行うサーボ系が形成されており、これらの信号を利用して、モータ３をサーボ制御し駆動する。マスタサーボドライバ２ａにはモータ３ａが対応付けられ、スレーブサーボドライバ２ｂにはモータ３ｂが対応付けられる。すなわち、マスタサーボドライバ２ａはモータ３ａを、スレーブサーボドライバ２ｂはモータ３ｂを、サーボ制御し駆動する。マスタサーボドライバ２ａは、「第１のサーボドライバ」の一例である。スレーブサーボドライバ２ｂは、「第２のサーボドライバ」の一例である。

モータ３は、例えば、ＡＣサーボモータである。モータ３は、モータ本体３１及びエンコーダ３２を含む。モータ本体３１は、サーボドライバ２からの駆動電流を動力線７を介して受ける。エンコーダ３２は、サーボドライバ２によりモータ本体３１の動作を検出して、検出された動作を示すフィードバック信号を生成する。フィードバック信号はエンコーダケーブル８を介してサーボドライバ２に出力される。フィードバック信号には、例えば、モータ本体３１の出力軸３３の回転位置（角度）についての情報、出力軸３３の回転速度についての情報、出力軸３３の回転方向についての情報等の出力軸３３の変位に係る情報が含まれる。エンコーダ３２の構成には、例えば公知のインクリメンタル型またはアブソリュート型の構成を適用することができる。モータ３ａは、「第１のモータ」の一例である。モータ３ｂは、「第２のモータ」の一例である。

カップリング９ａを介してモータ３ａの出力軸３３ａに接続されたねじ軸４ａには精密ステージ５ａが配置される。カップリング９ｂを介してモータ３ｂの出力軸３３ｂに接続されたねじ軸４ｂには精密ステージ５ｂが配置される。モータ３ａの駆動により精密ステージ５ａがねじ軸４ａ上を変位する。また、モータ３ｂの駆動により精密ステージ５ｂがねじ軸４ｂ上を変位する。そして、テーブル６は、精密ステージ５ａ及び精密ステージ５ｂによって支持される。

マスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂとが協調動作をするときは、産業用ネットワークＮ１を介してＰＬＣ１からの指令を受けたマスタサーボドライバ２ａは、モータ３ａを駆動するとともに、モータ３ｂを駆動させるドライバ間指令をドライバ間通信線Ｎ２を介してスレーブサーボドライバ２ｂに対して出力する。マスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂとの協調動作によって、テーブル６はねじ軸４ａ、４ｂの軸方向に沿って移動させられる。以下、マスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂとが協調動作をするモードを協調モードとも称する。協調モードは、「
第１のモード」の一例である。

そして、スレーブサーボドライバ２ｂがマスタサーボドライバ２ａとは独立して動作するときは、スレーブサーボドライバ２ｂは、ＰＬＣ１から産業用ネットワークＮ１を介して受けた指令にしたがって、モータ３ｂを駆動する。スレーブサーボドライバ２ｂがスレーブサーボドライバ２ｂから独立して動作することで、例えば、精密ステージ５ｂの精密ステージ５ａに対する相対的な位置が調整される。以下、スレーブサーボドライバ２ｂがマスタサーボドライバ２ａから独立して動作するモード、すなわち、スレーブサーボドライバ２ｂがＰＬＣ１からの指令を直接受けて動作するモードを独立モードとも称する。独立モードは、「第２のモード」の一例である。

＜ＰＬＣ１の機能部＞
図２は、ＰＬＣ１が有する機能部の概略構成を示す図である。ＰＬＣ１は、演算装置、記憶装置等を有するコンピュータとみなすことができる。図２に示す機能部は、ＰＬＣ１において所定のプログラム等が実行されることで実現される。ＰＬＣ１は、切替指令部１１、第１指令部１２、第２指令部１３、取得部１４、判定部１５及び記憶部１６を有するが、これら以外の機能部を有していても構わない。

切替指令部１１は、協調モードと独立モードを切り替える切替指令を産業用ネットワークＮ１を介してマスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂに対して出力する。切替指令部１１は、例えば、サーボシステム１００のユーザからの指示に応じて、切替指令を出力する。

独立モードから協調モードに切り替えさせる切替指令を受けたマスタサーボドライバ２ａは、モータ３ａのサーボ制御を行うとともに、モータ３ｂのサーボ制御に関するドライバ間指令をスレーブサーボドライバ２ｂに出力する。協調モードに切り替える切替指令を受けたスレーブサーボドライバ２ｂは、マスタサーボドライバ２ａからのドライバ間指令を受けてモータ３ｂを駆動する。

協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令を受けたマスタサーボドライバ２ａは、スレーブサーボドライバ２ｂに対するドライバ間指令の出力を停止する。独立モードに切り替えさせる切替指令を受けたスレーブサーボドライバ２ｂは、ＰＬＣ１からの指令を受けてモータ３ｂを駆動する。なお、切替指令部１１は、判定部１５によって切替指令の出力不可と判定された場合には、エラーを出力するとともに、切替指令の出力を禁止してもよい。

第１指令部１２は、切替指令部１１によって協調モードに切り替える切替指令が出力されたことでマスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂが協調モードで動作している場合に、マスタサーボドライバ２ａに対してモータ３ａ、３ｂを駆動させる第１指令を出力する。第１指令を受けたマスタサーボドライバ２ａは、第１指令にしたがってモータ３ａを駆動するとともに、第１指令にしたがってモータ３ｂが動作するようにスレーブサーボドライバ２ｂに対してドライバ間指令を出力する。

第２指令部１３は、切替指令部１１によって独立モードに切り替える切替指令が出力されたことでマスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂが独立モードで動作している場合に、スレーブサーボドライバ２ｂに対してモータ３ｂを駆動させる第２指令を出力する。ここで、第２指令部１３は、例えば、取得部１４によって取得されたモータ３ｂが有する出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す出力軸３３ｂの現在位置を基に、出力軸３３ｂを変位させる位置指令を含む第２指令をスレーブサーボドライバ２ｂに出力する。第２指令を受けたスレーブサーボドライバ２ｂは、第２指令にしたがってモータ３ｂを
駆動する。なお、第２指令部１３は、第２指令によってモータ３ｂを駆動する際には、モータ３ａをフリーランにする指令をマスタサーボドライバ２ａに対して出力してもよい。第２指令は、「第２の制御指令」の一例である。モータ３ａをフリーランにする指令は、「第３の制御指令」の一例である。

取得部１４は、産業用ネットワークＮ１を介して、モータ３の動作を取得する。取得部１４は、モータ３ａからのフィードバック信号を受けたマスタサーボドライバ２ａからモータ３ａが有する出力軸３３ａの変位に係る情報を取得する。また、取得部１４は、モータ３ｂからのフィードバック信号を受けたスレーブサーボドライバ２ｂからモータ３ｂが有する出力軸３３ｂの変位に係る情報を取得する。出力軸３３ａの変位に係る情報は、「第１変位情報」の一例である。出力軸３３ｂの変位に係る情報は、「第２変位情報」の一例である。

そして、第２指令部１３では、スレーブサーボドライバ２ｂに対する第２指令を出力する際に、当該第２指令に含まれるモータ３ｂの位置を指令する位置指令を、取得部１４によって取得された出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す現在の出力軸３３ｂの位置に基づいて出力してもよい。

判定部１５は、切替指令の出力可否を判定する。判定部１５は、例えば、サーボドライバ２がサーボオン状態であるか否かに応じて切替指令の出力可否を判定してもよい。判定部１５は、例えば、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂがいずれもサーボオフ状態のときに、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力可と判定してもよい。また、判定部１５は、例えば、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂの少なくともいずれか一方がサーボオン状態のときに、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力不可と判定してもよい。

判定部１５は、また、取得部１４によって取得された出力軸３３ａの変位に係る情報及び出力軸３３ｂの変位に係る情報を基に、切替指令の出力可否を判定してもよい。判定部１５は、例えば、出力軸３３ａの変位に係る情報が示す精密ステージ５ａの位置と出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す精密ステージ５ｂの位置との差が閾値未満の場合には、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力可と判定してもよい。判定部１５は、例えば、出力軸３３ａの変位に係る情報が示す精密ステージ５ａの位置と出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す精密ステージ５ｂの位置との差分が、予め記憶部１６に記憶された位置差分の閾値以上の場合には、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力不可と判定してもよい。

判定部１５は、また、サーボドライバ２ａ、２ｂのうちの少なくとも一方がサーボオン状態であっても、モータ３ａ及びモータ３ｂが停止している場合には、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力可と判定してもよい。

記憶部１６は、例えば、判定部１５によって用いられる閾値等のように、ＰＬＣ１で行われる処理に関連する情報を記憶する。記憶部１６は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶部である。

＜マスタサーボドライバ２ａの機能部＞
図３は、マスタサーボドライバ２ａが有する機能部の概略構成を示す図である。マスタサーボドライバ２ａは、演算装置、記憶装置等を有するコンピュータとみなすことができる。図３に示す機能部は、マスタサーボドライバ２ａにおいて所定のプログラム等が実行されることで実現される。マスタサーボドライバ２ａは、制御部２０１、指令部２０２、判定部２０３、送信部２０４及び記憶部２０５を有するが、これら以外の機能部を有して
いても構わない。

制御部２０１は、協調モードのときには、ＰＬＣ１から受ける第１指令にしたがってモータ３ａが駆動するようにモータ３ａをサーボ制御する。なお、制御部２０１は、判定部２０３によって制御不可と判定されると、第１指令にしたがったモータ３ａの駆動を禁止する。制御部２０１は、例えば、判定部２０３によって制御不可と判定されると、マスタサーボドライバ２ａをサーボオフとしてもよい。

指令部２０２は、ＰＬＣ１からの第１指令にしたがってモータ３ｂを駆動させるためのドライバ間指令を、ドライバ間通信線Ｎ２を介してスレーブサーボドライバ２ｂに出力する。また、指令部２０２は、判定部２０３によって制御不可と判定されると、スレーブサーボドライバ２ｂをサーボオフとするドライバ間指令を、ドライバ間通信線Ｎ２を介してスレーブサーボドライバ２ｂに出力してもよい。ドライバ間指令は、「第１の制御指令」の一例である。

判定部２０３は、ＰＬＣ１からの第１指令にしたがったモータ３ａ、３ｂの制御の可否を判定する。判定部２０３は、例えば、ドライバ間通信線Ｎ２を介してスレーブサーボドライバ２ｂから出力軸３３ｂの変位に係る情報を取得する。そして、判定部２０３は、モータ３ａからのフィードバック信号が示す精密ステージ５ａの位置と、取得した出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す精密ステージ５ｂの位置とが閾値未満の場合には、ＰＬＣ１からの第１指令にしたがったモータ３ａ、３ｂの制御可と判定してもよい。また、判定部２０３は、モータ３ａからのフィードバック信号が示す精密ステージ５ａの位置と、取得した出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す精密ステージ５ｂの位置との差分が、予め記憶部２０５に記憶された位置差分の閾値以上の場合には、ＰＬＣ１からの第１指令にしたがったモータ３ａ、３ｂの制御不可と判定してもよい。

送信部２０４は、モータ３ａから受け取ったフィードバック信号を基に、出力軸３３ａの変位に係る情報を取得する。送信部２０４は、出力軸３３ａの変位に係る情報を産業用ネットワークＮ１を介してＰＬＣ１に送信する。

記憶部２０５は、例えば、判定部２０３によって用いられる閾値等のように、マスタサーボドライバ２ａで行われる処理に関連する情報を記憶する。記憶部２０５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶部である。

＜スレーブサーボドライバ２ｂの機能部＞
図４は、スレーブサーボドライバ２ｂが有する機能部の概略構成を示す図である。スレーブサーボドライバ２ｂは、演算装置、記憶装置等を有するコンピュータとみなすことができる。図４に示す機能部は、スレーブサーボドライバ２ｂにおいて所定のプログラム等が実行されることで実現される。スレーブサーボドライバ２ｂは、制御部２１１、判定部２１２、送信部２１３及び記憶部２１４を有するが、これら以外の機能部を有していても構わない。

制御部２１１は、モータ３ｂをサーボ制御する。制御部２１１は、協調モードのときには、マスタサーボドライバ２ａからドライバ間通信線Ｎ２を介して受けるドライバ間指令にしたがってモータ３ｂを駆動する。また、制御部２１１は、独立モードのときには、ＰＬＣ１から産業用ネットワークＮ１を介して受ける第２指令にしたがってモータ３ｂを駆動する。制御部２１１は、ＰＬＣ１またはマスタサーボドライバ２ａからサーボオフにする指令を受けると、スレーブサーボドライバ２ｂをサーボオフにする。

制御部２１１は、判定部２１２によって制御不可と判定されると、第２指令にしたがっ
たモータ３ｂの駆動を禁止してもよい。制御部２１１は、例えば、判定部２１２によって制御不可と判定されると、スレーブサーボドライバ２ｂをサーボオフとしてもよい。

判定部２１２は、ＰＬＣ１から受ける第２指令にしたがったモータ３ｂの制御の可否を判定する。判定部２１２は、例えば、独立モードに切り替える切替指令を受けたときにおける出力軸３３ｂの位置からの、ＰＬＣ１から受ける第２指令による出力軸３３ｂの移動量が、移動量の閾値以上である場合には、当該第２指令によるモータ３ｂの制御不可と判定してもよい。移動量の閾値は、「変位量の閾値」の一例である。

また、判定部２１２は、ＰＬＣ１から受ける第２指令によって指定される指令トルク、指令推力が指令トルク、指令推力の夫々に設定された閾値以上である場合には、制御不可と判定してもよい。また、判定部２１２は、未実施の第２指令がバッファ等に蓄積される等によって位置偏差が所定の閾値以上である場合には、制御不可と判定してもよい。なお、所定の閾値は、例えば、独立モードにおいて使用される位置偏差についての閾値よりも低い値に設定されてもよい。

送信部２１３は、モータ３ｂから受け取ったフィードバック信号を基に、出力軸３３ｂの変位に係る情報を取得する。送信部２１３は、出力軸３３ｂの変位に係る情報を産業用ネットワークＮ１を介してＰＬＣ１に送信する。また、送信部２１３は、協調モードのときには、出力軸３３ｂの変位に係る情報をドライバ間通信線Ｎ２を介してマスタサーボドライバ２ａにも送信する。

記憶部２１４は、例えば、判定部２１２によって用いられる閾値等のように、スレーブサーボドライバ２ｂで行われる処理に関連する情報を記憶する。記憶部２１４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶部である。

＜ＰＬＣ１の処理フロー＞
図５は、ＰＬＣ１の処理フローの一例を示す図である。図５では、協調モードで動作しているサーボドライバ２に対して独立モードへの切り替えを行う場合が例示される。以下、図５を参照して、ＰＬＣ１の処理フローの一例について説明する。

Ｓ１では、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂは協調モードで動作している。ＰＬＣ１の第１指令部１２は、産業用ネットワークＮ１を介して第１指令をマスタサーボドライバ２ａに対して出力する。第１指令をうけたマスタサーボドライバ２ａは、第１指令にしたがってモータ３ａを駆動するとともに、第１指令にしたがってモータ３ｂを駆動するようにスレーブサーボドライバ２ｂに対してドライバ間指令を出力する。

Ｓ２では、ＰＬＣ１は、ユーザ等から独立モードへ切り替える指示を受ける。Ｓ３では、判定部１５は、独立モードへの切り替えの可否を判定する。切替可の場合（Ｓ３でＹＥＳ）、処理はＳ４に進められる。切替不可の場合（Ｓ３でＮＯ）、処理はＳ４に進められる。

Ｓ４では、切替指令部１１は、産業用ネットワークＮ１を介して協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令をマスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂに対して出力する。Ｓ５では、サーボドライバ２は独立モードで動作している。ＰＬＣ１は、スレーブサーボドライバ２ｂに対する第２指令を産業用ネットワークＮ１を介して出力して、モータ３ｂを駆動させる。

Ｓ６では、切替指令部１１は、エラーを出力するとともに、協調モードから独立モード
に切り替えさせる切替指令の出力を禁止する。エラーの出力は、例えば、警報音の出力、ディスプレイ等の表示装置へのメッセージの出力、メール等の送信によって行われる。

＜マスタサーボドライバ２ａの処理フロー＞
図６は、マスタサーボドライバ２ａの処理フローの一例を示す図である。図６では、協調モードで動作しているマスタサーボドライバ２ａに対してＰＬＣ１から独立モードへの切替指示が出力される場合が例示される。以下、図６を参照して、マスタサーボドライバ２ａの処理フローの一例について説明する。

Ｓ１１からＳ１４、Ｓ１７からＳ１８では、マスタサーボドライバ２ａは協調モードで動作している。Ｓ１１では、マスタサーボドライバ２ａは、ＰＬＣ１から第１指令を受信する。判定部２０３は、Ｓ１１で受信した第１指令にしたがった制御の可否を判定する。制御可の場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、処理はＳ１３に進められる。制御不可の場合（Ｓ１２でＮＯ）、処理はＳ１８に進められる。

Ｓ１３では、制御部２０１は、Ｓ１１で受信した第１指令にしたがってモータ３ａを制御する。送信部２０４は、モータ３ａから受け取ったフィードバック信号を基に取得した出力軸３３ａの変位に係る情報を産業用ネットワークＮ１を介してＰＬＣ１に送信する。

Ｓ１４では、指令部２０２は、切替指令部１１で受信した第１指令にしたがってモータ３ｂを制御するようにスレーブサーボドライバ２ｂに対してドライバ間指令を出力する。

協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令をＰＬＣ１から受信した場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、処理はＳ１６に進められる。切替指令を受信していない場合（Ｓ１５でＮＯ）、処理はＳ１１に進められる。

Ｓ１６では、マスタサーボドライバ２ａは独立モードで動作するため、スレーブサーボドライバ２ｂへのドライバ間指令は出力しない。Ｓ１６では、マスタサーボドライバ２ａは、独立モードから協調モードへの切替指令を受信したか否か判定する。切替指令を受信した場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、処理はＳ１１に進められる。切替指令を受信しない場合（Ｓ１６でＮＯ）、Ｓ１６の処理が繰り返される。すなわち、マスタサーボドライバ２ａは、独立モードから協調モードへの切替指令を受信するまでの間、待機する。

Ｓ１７では、指令部２０２は、スレーブサーボドライバ２ｂをサーボオフにするドライバ間指令をスレーブサーボドライバ２ｂに対して出力する。Ｓ１８では、制御部２０１は、マスタサーボドライバ２ａをサーボオフにする。

＜スレーブサーボドライバ２ｂの処理フロー＞
図７は、スレーブサーボドライバ２ｂの処理フローの一例を示す図である。図７では、協調モードで動作しているスレーブサーボドライバ２ｂに対してＰＬＣ１から独立モードへの切替指示が出力される場合が例示される。以下、図７を参照して、スレーブサーボドライバ２ｂの処理フローの一例について説明する。

Ｓ２１からＳ２２では、スレーブサーボドライバ２ｂは協調モードで動作する。Ｓ２１では、制御部２１１は、マスタサーボドライバ２ａからドライバ間指令を受ける。Ｓ２２では、制御部２１１は、Ｓ２１で受けたドライバ間指令にしたがって、モータ３ｂを制御する。送信部２１３は、モータ３ｂから受けたフィードバック信号を基に取得した出力軸３３ｂの変位に係る情報を産業用ネットワークＮ１を介してＰＬＣ１に送信する。また、送信部２１３は、モータ３ｂから受けたフィードバック信号を基に取得した出力軸３３ｂの変位に係る情報をドライバ間通信線Ｎ２を介してマスタサーボドライバ２ａに送信する
。

協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令をＰＬＣ１から受信した場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、処理はＳ２４に進められる。切替指令を受信していない場合（Ｓ２３でＮＯ）、処理はＳ２１に進められる。

Ｓ２４では、制御部２１１は、ＰＬＣ１から第２指令を受信する。Ｓ２５では、判定部２１２は、Ｓ２４で受信した第２指令にしたがったモータ３ｂの制御可否を判定する。制御可との場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、処理はＳ２６に進められる。制御不可の場合（Ｓ２５でＮＯ）、処理はＳ２８に進められる。Ｓ２６では、制御部２１１は、Ｓ２４で受信した第２指令にしたがって、モータ３ｂを駆動する。送信部２１３は、モータ３ｂから受け取ったフィードバック信号を基に取得した出力軸３３ｂの変位に係る情報を産業用ネットワークＮ１を介してＰＬＣ１に送信する。

Ｓ２７では、スレーブサーボドライバ２ｂは、独立モードから協調モードへの切替指令を受信したか否か判定する。切替指令を受信した場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、処理はＳ２１に進められる。切替指令を受信しない場合（Ｓ２７でＮＯ）、Ｓ２４に進められる。Ｓ２８では、制御部２１１は、スレーブサーボドライバ２ｂをサーボオフにする。

＜実施形態の作用効果＞
本実施形態では、スレーブサーボドライバ２ｂは、マスタサーボドライバ２ａとドライバ間通信線Ｎ２で接続されるとともに、ＰＬＣ１と産業用ネットワークＮ１で接続される。ＰＬＣ１は、スレーブサーボドライバ２ｂに対して第２指令を産業用ネットワークＮ１を介して直接（マスタサーボドライバ２ａを介さずに）出力できる。ＰＬＣ１からの指令をマスタサーボドライバ２ａを介さずにスレーブサーボドライバ２ｂに出力できることから、ＰＬＣ１からスレーブサーボドライバ２ｂに対する指令の遅延を低減することができる。

そのため、本実施形態によれば、マスタサーボドライバ２ａ、２ｂを協調動作せるサーボシステム１００において、単独でスレーブサーボドライバ２ｂを駆動する際にも可及的に高精度の制御を実現することができる。例えば、本実施形態によれば、例えば、協調動作中に出力軸３３ａと出力軸３３ｂの相対的な位置にずれが生じた場合に、ＰＬＣ１から第２指令をスレーブサーボドライバ２ｂに対して出力することで、そのずれを調整することができる。

また、本実施形態では、ＰＬＣ１は、スレーブサーボドライバ２ｂから出力軸３３ｂの変位に係る情報を産業用ネットワークＮ１を介して直接取得することができる。そのため、出力軸３３ｂの変位に係る情報の取得についてもマスタサーボドライバ２ａを介して取得する場合よりも遅延が低減される。このことからも、マスタサーボドライバ２ａ、２ｂを協調動作せるサーボシステム１００において、単独でスレーブサーボドライバ２ｂを駆動する際にも可及的に高精度の制御を実現することができる。

本実施形態では、ＰＬＣ１は、取得部１４によって取得されたモータ３ｂが有する出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す出力軸３３ｂの現在位置を基に、出力軸３３ｂを変位させる位置指令をスレーブサーボドライバ２ｂに対して出力する。本実施形態は、スレーブサーボドライバ２ｂから取得した現在位置に基づくことで、スレーブサーボドライバ２ｂに対する位置指令の精度を高めることができる。

本実施形態では、出力軸３３ａの変位に係る情報が示す精密ステージ５ａの位置と出力軸３３ｂの変位に係る情報が示す精密ステージ５ｂの位置との差分が、位置差分の閾値以
上の場合には、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力が不可とされる。本実施形態では、精密ステージ５ａと精密ステージ５ｂの相対的な移動がテーブル６によって記載される。このような構成において、精密ステージ５ａの位置と精密ステージ５ｂの位置との差があまり大きくなると、モータ３ａ、３ｂに対する過大な負荷となり得る。本実施形態では、精密ステージ５ａの位置と精密ステージ５ｂの位置との差に対して閾値による制限を行うことで、モータ３ａ、３ｂに対する過大な負荷を抑制できる。

本実施形態では、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂの少なくとも一方がサーボオン状態のときには、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令が出力されない。マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂの少なくとも一方がいずれもサーボオン状態のときにモータ３ｂをモータ３ａとは独立に駆動すると、サーボシステム１００に対する過大な負荷が生じる虞がある。そのため、本実施形態は、このような場合に協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令の出力を禁止することで、サーボシステム１００に対する過大な負荷の発生を抑制できる。

本実施形態では、マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂのうちの少なくとも一方がサーボオン状態であり、かつ、モータ３ａ及びモータ３ｂが停止している場合に、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令が出力可とされる。マスタサーボドライバ２ａ及びスレーブサーボドライバ２ｂの少なくとも一方がサーボオン状態であったとしても、モータ３ａ及びモータ３ｂが停止している場合には、モータ３ｂをモータ３ａとは独立して駆動しても、サーボシステム１００に対する過大な負荷は生じにくいと考えられる。そのため、本実施形態によれば、サーボシステム１００に対する過大な負荷の発生を抑制しつつ、協調モードから独立モードに切り替えさせる切替指令を出力することができる。

本実施形態では、スレーブサーボドライバ２ｂは、独立モードに切り替える切替指令を受けたときにおける出力軸３３ｂの位置からの、ＰＬＣ１から受ける第２指令による出力軸３３ｂの移動量が、移動量の閾値以上である場合には、当該第２指令によるモータ３ｂの駆動を禁止する。モータ３ｂをモータ３ａから独立してあまり大きく変位させると、サーボシステム１００に対して過大な負荷が生じる虞がある。本実施形態では、独立モードにおけるモータ３ｂの変位に対して閾値による規制を行うことで、このようなサーボシステム１００に対する過大な負荷を抑制することができる。

本実施形態では、スレーブサーボドライバ２ｂは、ＰＬＣ１から受ける第２指令によって指定される指令トルク、指令推力が指令トルク、指令推力の夫々に設定された閾値以上である場合には、当該第２指令によるモータ３ｂの駆動を禁止する。モータ３ｂをモータ３ａとは独立して大きなトルクで駆動すると、サーボシステム１００に過大な負荷が生じ得る。本実施形態では、独立モードにおける第２指令による指令トルク、指令推力の夫々に対して閾値による規制を行うことで、このようなサーボシステム１００に対する過大な負荷を抑制することができる。

本実施形態では、ＰＬＣ１は、第２指令によってモータ３ｂを駆動する際には、モータ３ａをフリーランにする指令をマスタサーボドライバ２ａに対して出力する。モータ３ａをフリーランにさせることで、第２指令にしたがって駆動されるモータ３ｂの変位に追従してモータ３ａを変位させることが容易になる。

＜変形例＞
以上説明した実施形態では、マスタサーボドライバ２ａとスレーブサーボドライバ２ｂとを含む２軸のサーボシステム１００が例示されたが、サーボシステム１００は３軸以上であってもよい。図８は、変形例に係るサーボシステム１００ａの一例を示す図である。
図８では、ＰＬＣ１、サーボドライバ２、産業用ネットワークＮ１及びドライバ間通信線Ｎ２以外の構成は図示を省略している。図８の例では、サーボシステム１００ａは、サーボドライバ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの４つのサーボドライバを含む。サーボシステム１００ａは、サーボドライバ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと産業用ネットワークＮ１によって接続される。また、サーボドライバ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、ドライバ間通信線Ｎ２によって接続される。そして、協調モードのときは、マスタサーボドライバ２ａが、サーボドライバ２ｂ、２ｃ、２ｃに対して、ドライバ間通信線Ｎ２を介して指令を出力してもよい。また、協調モードのときは、マスタサーボドライバ２ａがスレーブサーボドライバ２ｂに対してドライバ間通信線Ｎ２を介して指令を出力し、サーボドライバ２ｃがサーボドライバ２ｄに対してドライバ間通信線Ｎ２を介して指令を出力してもよい。すなわち、サーボシステム１００ａに含まれる複数のサーボドライバからマスターとなるサーボドライバが選択されればよい。

＜付記＞
第１のモータ（３ａ）を駆動する第１のサーボドライバ（２ａ）と、
第１の信号線（Ｎ２）で前記第１のサーボドライバ（２ａ）に接続され、前記第１のサーボドライバ（２ａ）からの制御指令にしたがって第２のモータ（３ｂ）を駆動する第２のサーボドライバ（２ｂ）と、
前記第１のサーボドライバ（２ａ）及び前記第２のサーボドライバ（２ｂ）に第２の信号線（Ｎ１）で接続された上位装置（１）と、を備え、
前記第２のサーボドライバ（２ｂ）は、前記上位装置（１）からの切替指令を受けると、前記第１のサーボドライバ（２ａ）からの第１の制御指令を受けて前記第２のモータ（３ｂ）を駆動する第１のモードと、前記上位装置（１）からの第２の制御指令にしたがって前記第２のモータ（３ｂ）を駆動する第２のモードと、を切り替える、
サーボシステム（１００）。

１・・ＰＬＣ
２・・サーボドライバ
２ａ・・マスタサーボドライバ
２ｂ・・スレーブサーボドライバ
２ｃ・・サーボドライバ
２ｄ・・サーボドライバ
３・・モータ
３ａ・・モータ
３ｂ・・モータ
４・・ねじ軸
４ａ・・ねじ軸
４ｂ・・ねじ軸
５・・精密ステージ
５ａ・・精密ステージ
５ｂ・・精密ステージ
６・・テーブル
７・・動力線
７ａ・・動力線
７ｂ・・動力線
８・・エンコーダケーブル
８ａ・・エンコーダケーブル
８ｂ・・エンコーダケーブル
９・・カップリング
９ａ・・カップリング
９ｂ・・カップリング
１１・・切替指令部
１２・・第１指令部
１３・・第２指令部
１４・・取得部
１５・・判定部
１６・・記憶部
３１・・モータ本体
３１ａ・・モータ本体
３１ｂ・・モータ本体
３２・・エンコーダ
３２ａ・・エンコーダ
３２ｂ・・エンコーダ
３３・・出力軸
３３ａ・・出力軸
３３ｂ・・出力軸
１００・・サーボシステム
１００ａ・・サーボシステム
２０１・・制御部
２０２・・指令部
２０３・・判定部
２０４・・送信部
２０５・・記憶部
２１１・・制御部
２１２・・判定部
２１３・・送信部
２１４・・記憶部
Ｎ１・・産業用ネットワーク
Ｎ２・・ドライバ間通信線

Claims (8)

1. 第１のモータを駆動する第１のサーボドライバと、
   第１の信号線で前記第１のサーボドライバに接続され、第２のモータを駆動する第２のサーボドライバと、
   前記第１のサーボドライバ及び前記第２のサーボドライバに第２の信号線で接続された上位装置と、を備え、
   前記第２のサーボドライバは、前記上位装置からの切替指令を受けると、前記第１のサーボドライバからの第１の制御指令を受けて前記第２のモータを駆動する第１のモードと、前記上位装置からの第２の制御指令にしたがって前記第２のモータを駆動する第２のモードと、を切り替える、
   サーボシステム。
2. 前記上位装置は、
   前記第２のモータの変位に係る第２変位情報を前記第２のサーボドライバから取得し、
   前記第２変位情報が示す前記第２のモータの現在位置に基づいて、前記第２の制御指令を前記第２のサーボドライバに出力する、
   請求項１に記載のサーボシステム。
3. 前記上位装置は、
   前記第１のモータの変位に係る第１変位情報を前記第１のサーボドライバから取得し、
   前記第２のモータの変位に係る第２変位情報を前記第２のサーボドライバから取得し、
   前記第１変位情報が示す前記第１のモータの変位と前記第２変位情報が示す前記第２のモータの変位との差分が予め記憶部に記憶した位置差分の閾値以上である場合に、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えさせる前記切替指令の出力を禁止する、
   請求項１または２に記載のサーボシステム。
4. 前記上位装置は、前記第１のサーボドライバ及び前記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態である場合に、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えさせる前記切替指令の出力を禁止する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のサーボシステム。
5. 前記上位装置は、前記第１のサーボドライバ及び前記第２のサーボドライバの少なくとも一方がサーボオン状態であっても、前記第１のモータ及び前記第２のモータが停止している場合には、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えさせる前記切替指令の出力を許可する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のサーボシステム。
6. 前記第２のサーボドライバは、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えさせる前記切替指令を受けたときにおける前記第２のモータの変位と、前記上位装置からの前記第２の制御指令にしたがった前記第２のモータの変位との差分が、予め記憶部に記憶した変位量の閾値以上である場合には、前記上位装置からの前記第２の制御指令にしたがった前記第２のモータの駆動を禁止する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のサーボシステム。
7. 前記第２のサーボドライバは、前記上位装置からの前記第２の制御指令による指令トルクが、予め記憶部に記憶したトルクの閾値以上である場合には、前記上位装置からの前記第２の制御指令にしたがった前記第２のモータの制御を禁止する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のサーボシステム。
8. 前記上位装置は、前記第２のサーボドライバに対して前記第２のモータを駆動させる前記第２の制御指令を出力するとともに、前記第１のサーボドライバに対しては前記第１のモータをフリーランにさせる第３の制御指令を出力する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のサーボシステム。

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