JP5620452B2 - 一つの被駆動体を駆動する複数のモータを制御するモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、一つの移動軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータを制御するモータ制御装置に関する。

工作機械、ロボット等において一つの移動軸（例えば、被駆動体が重力の影響によって移動する可能性がある重力軸）に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する少なくとも一つのモータを制御するに際し、モータ温度等のモータに関連する物理量によりモータの異常を検出するとアラームが生成され、被駆動体を制動するブレーキを、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間を経過した時に解放状態から締結状態にする。

このようにアラームが生成された場合、モータを正常に制御することができなくなる。したがって、モータを励磁状態（駆動状態）から非励磁状態（非駆動状態）に切り替える必要がある。このために、アラーム生成時と同一の第１のタイミングでモータを励磁状態から非励磁状態に切り替えるモータ制御装置（例えば、特許文献１）、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間を経過した時と同一の第２のタイミングでモータを励磁状態から非励磁状態に切り替えるモータ制御装置（例えば、特許文献２）等が提案されている。

一方、被駆動体が大型であるために一つのモータではトルクが不足して加減速ができない等の理由により被駆動体を複数のモータで駆動するために複数のモータを制御するモータ制御装置が提案されている（例えば、特許文献３）。

特許第２９５４６１６号公報 特許第２８９８２８８号公報 特開平７−１１０７１４号公報

一つの被駆動体を複数のモータで駆動する際に複数のモータのうちの一つのモータについてのアラームが生成された場合、アラームの原因となったモータを正常に制御することができなくなる。したがって、上記第１のタイミングでアラームの原因となったモータを励磁状態から非励磁状態に切り替えるとともに、上記第１のタイミングと上記第２のタイミングのうちのいずれか一方のタイミングでアラームの原因となったモータ以外のモータを励磁状態から非励磁状態に切り替える必要がある。

しかしながら、一つの被駆動体を複数のモータで駆動するためにこれら複数のモータを制御する従来のモータ制御装置では、アラームの原因となったモータ以外のモータを励磁状態から非励磁状態に切り替えるタイミングがモータと被駆動体のうちの少なくとも一方に関連する物理量に基づいて設定されていないので、モータとモータに関連するシステム（例えば、移動軸を含む送りねじ機構）のうちの少なくとも一方に悪影響を及ぼすことがある。

例えば、一つの重力軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータを制御する際に被駆動体が静止した状態で複数のモータのうちの一つのモータについてのアラームが生成された場合において、上記第１のタイミングでアラームの原因となったモータ以外のモータを励磁状態から非励磁状態に切り替えると、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間を経過するまでの間に被駆動体が落下し、被駆動体が他の物体（例えば、工作機械のテーブルに配置されたワーク）に干渉することがある。

また、一つの移動軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータを制御する際に複数のモータのうちの一つのモータについてのアラームが生成された場合において、上記第２のタイミングでアラームの原因となったモータ以外のモータを励磁状態から非励磁状態に切り替えると、アラームの原因となったモータによるトルクが生成されない状態でアラームの原因となったモータ以外のモータによるトルクが生成される。アラーム生成後の被駆動体の加速度をアラーム生成前の被駆動体の加速度と同一にするためには、アラーム生成後にアラームの原因となったモータ以外のモータが生成するトルクの大きさを、アラーム生成前に生成したトルクの大きさよりも増大する必要がある。例えば、一つの被駆動体を二つのモータで駆動する場合、アラームの原因となったモータ以外のモータは、アラーム生成前に生成したトルクの大きさの約２倍の大きさのトルクを必要とする。このようにトルクの大きさを増大することによってモータ及びモータを含むシステムの負荷の大きさが増大し、モータ及びモータを含むシステムに悪影響を及ぼすことがある。

本発明の目的は、一つの移動軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータのうちの少なくとも一つのモータについてのアラームを生成したときに、アラームの原因となったモータ以外のモータをモータと被駆動体のうちの少なくとも一方に関連する物理量に基づいて適切なタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替えることができるモータ制御装置を提供することである。

本発明によるモータ制御装置は、一つの移動軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータを制御するモータ制御装置であって、複数のモータが励磁状態であるときにモータと被駆動体のうちのいずれか一方に関連する第１の物理量を検出する第１の物理量検出部と、複数のモータのうちの少なくとも一つのモータについてのアラームをモータの状態に応じて第１のタイミングで生成するアラーム生成部と、アラームの原因となったモータを、第１のタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替える第１の状態切替部と、被駆動体を制動するブレーキを、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間を経過した時である第２のタイミングで解放状態から締結状態にするために、ブレーキに指令を出すブレーキ指令部と、アラームの原因となったモータ以外のモータを励磁状態から非励磁状態に切り替える状態切替タイミングを、第１の物理量に基づいて第１のタイミングと第２のタイミングのうちのいずれか一方に設定する状態切替タイミング設定部と、アラームの原因となったモータ以外のモータを、状態切替タイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替える第２の状態切替部と、を備え、状態切替タイミング設定部は、第１の物理量が、アラーム生成時にアラームの原因となったモータ以外のモータに発生するトルクの大きさとアラーム生成時に一つの被駆動体が一つの移動軸に沿って移動する速度のうちの少なくとも一方である時に、トルクの大きさが第１の所定値以上の時または速度が第２の所定値以上の時に状態切替タイミングを第１のタイミングに設定し、トルクの大きさが第１の所定値未満且つ速度が第２の所定値未満の時に状態切替タイミングを前記第２のタイミングに設定することを特徴とする。

好適には、モータ制御装置は、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間までの間にモータに関連する第２の物理量を検出する第２の物理量検出部と、状態切替タイミングが第２のタイミングに設定されたモータの状態切替タイミングを、第２の物理量に基づいて、第２のタイミングから第２の物理量検出時である第３のタイミングに変更する状態切替タイミング変更部と、を更に備え、状態切替タイミング変更部は、第２の物理量が、状態切替タイミングが前記第２のタイミングに設定されたモータに加えられる負荷の大きさと移動軸に加えられる機械的なねじれの大きさのうちの少なくとも一方である時に、負荷の大きさが第３の所定値以上またはねじれの大きさが第４の所定値以上の時に、状態切替タイミングを第３のタイミングに設定する。

好適には、移動軸は、被駆動体が重力の影響によって移動する可能性がある重力軸である。

好適には、第３の所定値が、アラームの原因となったモータ以外のモータの動作に悪影響を及ぼす大きさの値であり、第４の所定値が、重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさが被駆動体の移動機構に悪影響を及ぼす大きさの値である。

本発明によれば、一つの移動軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータのうちの少なくとも一つのモータについてのアラームを生成したときに、アラームの原因となったモータ以外のモータをモータと被駆動体のうちの少なくとも一方に関連する物理量に基づいて適切なタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替えることができる。

本発明によるモータ制御装置を適用したシステムのブロック図である。 図１のモータ制御装置のブロック図である。 本発明によるモータ制御装置の動作のフローチャートである。

本発明によるモータ制御装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるモータ制御装置を適用したシステムのブロック図である。図１に示すシステムは、工作機械、ロボット等において使用され、交流電源としての三相交流電源１と、コンバータ２と、ＤＣリンク部としての平滑用コンデンサ３と、インバータ４，４’と、モータとしての回転型サーボモータ５，５’と、ブレーキ６と、被駆動体７と、送りねじ機構８と、速度検出器９と、回転角度検出器１０，１０’と、温度検出器１１，１１’と、インバータ制御装置１２，１２’と、モータ制御装置１３と、上位制御装置１４と、を有する。

コンバータ２は、例えば、複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオードによって構成され、三相交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換する。平滑用コンデンサ３は、コンバータ２の整流ダイオードによって整流された電圧を平滑化するためにコンバータ２に並列に接続される。インバータ４は、平滑用コンデンサ３に並列に接続され、例えば、複数（３相交流の場合は６個）のトランジスタによって構成され、後に説明するＰＷＭ信号Ｖ_PWMに基づいてトランジスタのオンオフ動作を行うことによって、コンバータ２によって変換された直流電力を交流電力に変換する。インバータ４’は、平滑用コンデンサ３に並列に接続され、例えば、複数（３相交流の場合は６個）のトランジスタによって構成され、後に説明するＰＷＭ信号Ｖ_PWM’に基づいてトランジスタのオンオフ動作を行うことによって、コンバータ２によって変換された直流電力を交流電力に変換する。

回転型サーボモータ５，５’は、一つの移動軸としての一つの重力軸（Ｚ軸）に沿って移動する一つの被駆動体７を駆動する。本実施の形態では、回転型サーボモータ５は、位置制御と速度制御のうちの少なくとも一方を行うためのメインモータとしての役割を果たし、回転型サーボモータ５’は、トルク制御を行うためのサブモータとしての役割を果たす。なお、回転型サーボモータ５’を安定に制御するために、回転型サーボモータ５’の位置制御と速度制御のうちの少なくとも一方を行うこともできる。

ブレーキ６は、後に説明するブレーキ指令Ｂに応じて被駆動体７を制動する。送りねじ機構８は、ボールねじ／ナット機構等によって構成され、被駆動体７を一つの重力軸に沿って移動させるために回転型サーボモータ５，５’によって駆動される。速度検出器９は、被駆動体７の落下速度Ｖを検出するスケールによって構成され、送りねじ機構８に取り付けられる。

回転角度検出器１０は、ロータリーエンコーダによって構成され、回転型サーボモータ５の回転角度θを検出するために回転型サーボモータ５に取り付けられる。回転角度検出器１０’は、ロータリーエンコーダによって構成され、回転型サーボモータ５’の回転角度θ’を検出するために回転型サーボモータ５’に取り付けられる。

温度検出器１１は、サーミスタとサーモスタットのうちのいずれか一方によって構成され、回転型サーボモータ５の温度Ｔを検出するために回転型サーボモータ５の付近に配置される。温度検出器１１’は、サーミスタとサーモスタットのうちのいずれか一方によって構成され、回転型サーボモータ５’の温度Ｔ’を検出するために回転型サーボモータ５’の付近に配置される。

インバータ制御装置１２は、インバータ４を制御するために、インバータ４の出力線に設けられた電流検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗによって検出した三相のＵ相電流Ｉ_U、Ｖ相電流Ｉ_V及びＷ相電流Ｉ_Wのそれぞれの電流値を、回転型サーボモータ５の電流値データとしてそれぞれサンプリングし、回転角度θをモータの位置又は速度データとしてそれぞれサンプリングする。

そして、インバータ制御装置１２は、回転型サーボモータ５を駆動するためのＰＷＭ信号Ｖ_PWMを、サンプリングした電流値データ及びモータの位置又は速度データと、後に説明するモータの位置又は速度指令Ｃとに基づいて生成する。ここで、電流検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗはそれぞれ、ホール素子によって構成される。

インバータ制御装置１２’は、インバータ４’を制御するために、インバータ４’の出力線に設けられた電流検出器４Ｕ’，４Ｖ’，４Ｗ’によって検出した三相のＵ相電流Ｉ_U’、Ｖ相電流Ｉ_V’及びＷ相電流Ｉ_W’のそれぞれの電流値を、回転型サーボモータ５’の電流値データとしてそれぞれサンプリングし、回転角度θ’をモータの位置又は速度データとしてそれぞれサンプリングする。

そして、インバータ制御装置１２’は、回転型サーボモータ５’を駆動するためのＰＷＭ信号Ｖ_PWM’を、サンプリングした電流値データ及びモータの位置又は速度データと、後に説明するモータの位置又は速度指令Ｃ’とに基づいて生成する。ここで、電流検出器４Ｕ’，４Ｖ’，４Ｗ’はそれぞれ、ホール素子によって構成される。

図２は、図１のモータ制御装置のブロック図である。モータ制御装置１３は、回転型サーボモータ５，５’のうちの一方についてのアラームを生成したときに、回転型サーボモータ５，５’のうちの他方を、後に説明するモータ及び物理量情報Ｐに基づいて適切なタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替える。このために、モータ制御装置１３は、第１の物理量検出部としての物理量検出部２１と、アラーム生成部２２と、第１の状態切替部としての状態切替部２３と、ブレーキ指令部２４と、状態切替タイミング設定部２５と、第２の状態切替部としての状態切替部２６と、第２の物理量検出部としての物理量検出部２７と、状態切替タイミング変更部２８と、を有する。

物理量検出部２１は、回転型サーボモータ５，５’が励磁状態であるときにアラーム生成時にアラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータに発生するトルクの大きさを検出するために、回転型サーボモータ５，５’の回転加速度ａ，ａ’をモータに関連する第１の物理量として検出する。このために、物理量検出部２１は、回転角度θ，θ’が回転角度検出器１０，１０’からそれぞれ入力され、回転加速度ａ，ａ’を回転角度θ，θ’に基づいて計算し、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータに発生するトルクの大きさを、回転加速度ａと回転加速度ａ’のうちのいずれか一方に基づいて計算する。

また、物理量検出部２１は、回転型サーボモータ５，５’が励磁状態であるときにアラーム生成時に被駆動体７が重力軸に沿って移動する速度である被駆動体７の落下速度Ｖを被駆動体に関連する第１の物理量として検出する。このために、物理量検出部２１は、被駆動体７の落下速度Ｖが速度検出器９から入力される。

そして、物理量検出部２１は、アラームの原因となった回転型サーボモータ、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータ及び回転型サーボモータ５，５’が励磁状態であるときに検出した物理量（この場合、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータに発生するトルクの大きさと被駆動体７の落下速度Ｖのうちのいずれか一方）についてのモータ及び物理量情報Ｐを、状態切替部２３、状態切替タイミング設定部２５及び状態切替タイミング変更部２８に出力する。

アラーム生成部２２は、回転型サーボモータ５と回転型サーボモータ５’のうちの少なくとも一つについてのアラームを、回転型モータの状態に応じて生成する。このために、アラーム生成部２２は、回転型サーボモータ５の温度Ｔ及び回転型サーボモータ５’の温度Ｔ’が温度検出器１１，１１’からそれぞれ入力され、回転型サーボモータ５，５’の異常の有無を温度Ｔ，Ｔ’に基づいてそれぞれ判断する。そして、アラーム生成部２２は、回転型サーボモータ５，５’のうちの少なくとも一つに異常があると判断したときにアラーム信号Ａを上位制御装置１４に出力し、アラームの原因となったモータについてのモータ情報Ｍを物理量検出部２１に提供し、かつ、ブレーキ状態切替信号ｂをブレーキ指令部２４及び状態切替タイミング変更部２８に出力する。

状態切替部２３は、アラームの原因となった回転型サーボモータを、モータ及び物理量情報Ｐに基づいて判断し、当該回転サーボモータを、アラーム生成時である第１のタイミングとしての状態切替タイミングｔ１で励磁状態から非励磁状態に切り替える。このために、状態切替部２３は、回転型サーボモータ５のみに異常があると判断した場合にはインバータ制御装置１２のみに状態切替信号Ｓを出力し、インバータ制御装置１２は、状態切替信号Ｓに応答して、状態切替タイミングｔ１で回転型サーボモータ５が励起状態から非励起状態に切り替わるようインバータ４のトランジスタをオンオフ制御する。また、状態切替部２３は、回転型サーボモータ５’のみに異常があると判断した場合にはインバータ制御装置１２’のみに状態切替信号Ｓを出力し、インバータ制御装置１２’は、状態切替信号Ｓに応答して、状態切替タイミングｔ１で回転型サーボモータ５’が励起状態から非励起状態に切り替わるようインバータ４’のトランジスタをオンオフ制御する。さらに、状態切替部２３は、回転型サーボモータ５と回転型サーボモータ５’の両方に異常があると判断した場合にはインバータ制御装置１２とインバータ制御装置１２’の両方に状態切替信号Ｓを出力し、インバータ制御装置１２は、状態切替信号Ｓに応答して、状態切替タイミングｔ１で回転型サーボモータ５が励起状態から非励起状態に切り替わるようインバータ４のトランジスタをオンオフ制御し、かつ、インバータ制御装置１２’は、状態切替信号Ｓに応答して、状態切替タイミングｔ１で回転型サーボモータ５’が励起状態から非励起状態に切り替わるようインバータ４’のトランジスタをオンオフ制御する。

ブレーキ指令部２４は、被駆動体７を制動するブレーキ６を、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間（ブレーキ６が確実に作動するまでの時間）を経過した時である第２のタイミングとしての状態切替タイミングｔ２で解放状態から締結状態にするために、ブレーキ状態切替信号ｂに応答して、ブレーキ６にブレーキ指令Ｂを出力する。

状態切替タイミング設定部２５は、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータを、モータ及び物理量情報Ｐに基づいて判断し、当該回転サーボモータを励磁状態から非励磁状態に切り替える状態切替タイミングを、回転速度ω，ω’と被駆動体７の落下速度Ｖのうちの少なくとも一方に基づいて状態切替タイミングｔ１と状態切替タイミングｔ２のうちのいずれか一方に設定する。そして、状態切替タイミング設定部２５は、状態切替タイミングｔ１と状態切替タイミングｔ２のうちのいずれか一方を状態切替部２６及び状態切替タイミング変更部２８に知らせる。

状態切替部２６は、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータを、モータ及び物理量情報Ｐに基づいて判断し、当該回転サーボモータを、状態切替タイミング設定部２５によって設定された状態切替タイミングｔ１と状態切替タイミングｔ２のうちのいずれか一方のタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替える。このために、状態切替部２６は、回転型サーボモータ５がアラームの原因となったモータ以外のモータである場合には状態切替信号Ｓ’をインバータ制御装置１２のみに出力し、インバータ制御装置１２は、状態切替信号Ｓ’に応答して、状態切替タイミング設定部２５によって設定された状態切替タイミングｔ１と状態切替タイミングｔ２のうちのいずれか一方のタイミングで回転型サーボモータ５が励起状態から非励起状態に切り替わるようインバータ４のトランジスタをオンオフ制御する。また、状態切替部２６は、回転型サーボモータ５’がアラームの原因となったモータ以外のモータである場合には状態切替信号Ｓ’をインバータ制御装置１２’のみに出力し、インバータ制御装置１２’は、状態切替信号Ｓ’に応答して、状態切替タイミング設定部２５によって設定された状態切替タイミングｔ１と状態切替タイミングｔ２のうちのいずれか一方のタイミングで回転型サーボモータ５’が励起状態から非励起状態に切り替わるようインバータ４’のトランジスタをオンオフ制御する。

物理量検出部２７は、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間までの間に、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータに加えられる負荷の大きさをモータに関連する第２の物理量として検出する。このために、物理量検出部２７は、Ｕ相電流Ｉ_U，Ｉ_U’、Ｖ相電流Ｉ_V，Ｉ_V’及びＷ相電流Ｉ_W，Ｉ_W’が電流検出器４Ｕ，４Ｕ’，４Ｖ，４Ｖ’，４Ｗ，４Ｗ’からそれぞれ入力され、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータに加えられる負荷の大きさを、Ｕ相電流Ｉ_U，Ｉ_U’、Ｖ相電流Ｉ_V，Ｉ_V’及びＷ相電流Ｉ_W，Ｉ_W’に基づいて計算する。

また、物理量検出部２７は、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間までの間に、重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさをモータに関連する第２の物理量として検出する。このために、物理量検出部２７は、回転角度θ，θ’が回転角度検出器１０，１０’からそれぞれ入力され、重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさを、回転角度θ，θ’に基づいて計算する。例えば、重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさを、回転角度θと回転角度θ’との差の絶対値に基づいて計算する。

そして、物理量検出部２７は、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間までの間に検出した第２の物理量（この場合、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータに加えられる負荷と重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさのうちのいずれか一方）についての物理量情報Ｑを、状態切替タイミング変更部２８に出力する。

状態切替タイミング変更部２８は、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータの状態切替タイミングを、モータ及び物理量情報Ｐ並びに物理量情報Ｑに基づいて、状態切替タイミングｔ２から、第２の物理量（この場合、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータに加えられる負荷と重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさのうちの少なくとも一方）検出時である第３のタイミングとしての状態切替タイミングｔ３に変更する。

また、状態切替タイミング変更部２８は、ブレーキ状態切替信号ｂに応答して、図示しないタイマをセットし、ブレーキ動作完了時間が経過したか否かを、当該タイマの計測値に基づいて判断する。

本実施の形態では、物理量検出部２１、アラーム生成部２２、状態切替部２３、ブレーキ指令部２４、状態切替タイミング設定部２５、状態切替部２６、物理量検出部２７及び状態切替タイミング変更部２８は、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従って後に説明する処理を実行する。

上位制御装置１４は、ＣＮＣ（数値制御装置）によって構成され、上述したモータの位置又は速度指令Ｃ，Ｃ’をインバータ制御装置１２，１２’にそれぞれ入力する。

図３は、本発明によるモータ制御装置の動作のフローチャートである。このフローチャートは、回転型サーボモータ５，５’が非励磁状態から励磁状態に切り替えられたときに実行され、モータ制御装置１３で実行される処理プログラムによって制御される。

先ず、物理量検出部２１は、アラーム生成部２２がアラーム信号Ａを上位制御装置１４に出力したか否かを、物理量検出部２１がモータ情報Ｍを受け取ったか否かに基づいて判断し、ブレーキ指令部２４は、アラーム生成部２２がアラーム信号Ａを上位制御装置１４に出力したか否かを、ブレーキ指令部２４にブレーキ状態切替信号ｂが入力されたか否かに基づいて判断する（ステップＳ１）。アラーム生成部２２がアラーム信号Ａを上位制御装置１４に出力した場合、すなわち、ブレーキ指令部２４にブレーキ状態切替信号ｂが入力された場合、ブレーキ指令部２４は、ブレーキ指令Ｂをブレーキ６に出力し（ステップＳ２）、物理量検出部２１は、状態変更指令Ｓを、アラームの原因となった回転型サーボモータに出力する（ステップＳ３）。

ステップＳ３の終了後、物理量検出部２１は、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータがあるか否かを、モータ情報Ｍに基づいて判断する（ステップＳ４）。アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータがない場合、処理フローを終了する。それに対し、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータがある場合、物理量検出部２１は、被駆動体７が静止状態であるか否かを判断するために、被駆動体７の落下速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜が予め設定された値Ｖｏより小さいか否か判断する（ステップＳ５）。

絶対値｜Ｖ｜が予め設定された値Ｖｏ以上である場合、物理量検出部２１は、被駆動体７が垂直軸に沿って移動していると判断し、被駆動体７が垂直軸に沿って移動している情報を含むモータ及び物理量情報Ｐを、状態切替タイミング設定部２５に提供する。状態切替タイミング設定部２５は、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータの全ての状態切替タイミングを、モータ及び物理量情報Ｐに基づいて状態切替タイミングｔ１に設定し、状態切替タイミングｔ１を状態切替部２６に知らせる（ステップＳ６）。この場合、状態切替部２６は、状態変更指令Ｓ’を、状態切替タイミングｔ１のタイミングでアラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータの全てに出力する。

落下速度Ｖの絶対値｜Ｖ｜が予め設定された値Ｖｏより小さい場合、物理量検出部２１は、被駆動体７が静止状態であると判断する。そして、物理量検出部２１は、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータの各々が生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさでないか否かを判断するために、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータのうちの状態切替タイミングの設定が完了していない回転型サーボモータの一つの回転加速度ａの絶対値｜ａ｜が予め設定された値ａｏより小さいか否か判断する（ステップＳ７）。この場合、物理量検出部２１は、回転加速度ａを、回転角度θと回転角度θ’のうちのいずれか一方に基づいて計算する。

回転加速度ａの絶対値｜ａ｜が予め設定された値ａｏ以上である場合、物理量検出部２１は、状態切替タイミングの設定が完了していない回転型サーボモータの一つが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさであると判断し、被駆動体７が静止状態である情報及び当該回転サーボモータが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさである情報を含むモータ及び物理量情報Ｐを、状態切替タイミング設定部２５に提供する。状態切替タイミング設定部２５は、当該回転型サーボモータの状態切替タイミングを、モータ及び物理量情報Ｐに基づいて状態切替タイミングｔ１に設定し、状態切替タイミングｔ１を状態切替部２６に知らせる（ステップＳ８）。この場合、状態切替部２６は、状態変更指令Ｓ’を、状態切替タイミングｔ１のタイミングで当該回転型サーボモータに出力する。

それに対し、回転加速度ａの絶対値｜ａ｜が予め設定された値ａｏより小さい場合、物理量検出部２１は、状態切替タイミングの設定が完了していない回転型サーボモータの一つが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさでないと判断し、被駆動体７が静止状態である情報及び当該回転サーボモータが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさでない情報を含むモータ及び物理量情報Ｐを、状態切替タイミング設定部２５に提供する。状態切替タイミング設定部２５は、当該回転型サーボモータの状態切替タイミングを、モータ及び物理量情報Ｐに基づいて状態切替タイミングｔ２に設定し、状態切替タイミングｔ２を状態切替部２６に知らせる（ステップＳ９）。この場合、状態切替部２６は、状態変更指令Ｓ’を、状態切替タイミングｔ２のタイミングで当該回転型サーボモータに出力する。

ステップＳ８又はステップＳ９の終了後、状態切替タイミング設定部２５は、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータの全ての状態切替タイミングの設定を完了したか否か判断する（ステップＳ１０）。状態切替タイミングの設定を完了していない場合、ステップＳ７に戻る。それに対し、状態切替タイミングの設定を完了した場合、状態切替タイミング変更部２８は、モータ及び物理量情報Ｐ並びに物理量情報Ｑに基づいて、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータがあるか否か判断する（ステップＳ１１）。

状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータがない場合、処理フローを終了する。それに対し、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータがある場合、状態切替タイミング変更部２８は、状態切替タイミングｔ２を状態切替タイミングｔ３に変更する必要があるか否かを判断するために、状態切替タイミングの変更する必要があるか否かの確認が行われていない回転型サーボモータの一つに加えられる負荷が回転型サーボモータの動作に悪影響を及ぼす大きさであるか否か又は重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさであるか否かを、物理量情報Ｑに基づいて判断する（ステップＳ１２）。

当該回転型サーボモータの一つに加えられる負荷が回転型サーボモータの動作に悪影響を及ぼす大きさである場合又は重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさである場合、状態切替タイミング変更部２８は、当該回転型サーボモータの状態切替タイミングｔ２を状態切替タイミングｔ３に変更し（ステップＳ１３）、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータの全てに対する状態切替タイミングｔ２を状態切替タイミングｔ３に変更するか否かの判断を完了したか否かを判断する（ステップＳ１４）。それに対し、当該回転型サーボモータの一つに加えられる負荷が回転型サーボモータの動作に悪影響を及ぼす大きさでなく、かつ、重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさでない場合、ステップＳ１４に進む。

状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータの全てに対する状態切替タイミングｔ２を状態切替タイミングｔ３に変更するか否かの判断を完了していない場合、ステップＳ１２に戻る。それに対し、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータの全てに対する状態切替タイミングｔ２を状態切替タイミングｔ３に変更するか否かの判断を完了した場合、状態切替タイミング変更部２８は、ブレーキ動作完了時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１５）。ブレーキ動作完了時間が経過した場合、処理を終了する。それに対し、ブレーキ動作完了時間が経過していない場合、ステップＳ１１に戻る。

本実施の形態によれば、被駆動体７が静止状態であり、かつ、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさでない場合に、当該回転型サーボモータを、状態切替タイミングｔ２で励磁状態から非励磁状態に切り替える。したがって、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間を経過するまでの間に被駆動体７が落下し、被駆動体７が他の物体に干渉する事態を回避することができる。

また、本実施の形態によれば、被駆動体７が静止状態であり、かつ、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさである場合に、当該回転型サーボモータを、状態切替タイミングｔ１で励磁状態から非励磁状態に切り替える。したがって、当該回転型サーボモータが生成するトルクが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす事態を回避することができる。

さらに、本実施の形態によれば、状態切替タイミングｔ２が設定された回転型サーボモータの一つに加えられる負荷が回転型サーボモータの動作に悪影響を及ぼす大きさである場合又は重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさが送りねじ機構８に悪影響を及ぼす大きさである場合、当該サーボモータの状態切替タイミングを状態切替タイミングｔ２から状態切替タイミングｔ３に切り替える。したがって、回転型サーボモータの動作及び送りねじ機構８に悪影響が及ぼされる事態を回避することができる。

したがって、本実施の形態によれば、一つの垂直軸に沿って移動する一つの被駆動体７を駆動する複数の回転型サーボモータ５，５’のうちの少なくとも一つについてのアラームを生成したときに、アラームの原因となった回転型サーボモータ以外の回転型サーボモータをモータに関連する物理量に基づいて適切なタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替えることができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、交流電源として三相交流電源１を用いたが、三相以外の多相交流電源を電源として用いることもできる。

また、上記実施の形態において、モータとして回転型サーボモータを用いた場合について説明したが、回転型サーボモータの代わりにリニアサーボモータ、振動型サーボモータ等を用いることもできる。

また、回転角度検出器１０，１０’を、ロータリーエンコーダ以外の部品（例えば、ホール素子又はレゾルバ）によって構成することができる。また、回転角度検出器１０，１０’を省略し、回転型サーボモータ５，５’に供給される交流電流及び交流電圧に基づいて回転角度θ，θ’を演算することもできる。また、回転型サーボモータ５，５’のトルクの大きさを、回転加速度ａ，ａ’から検出する代わりにＵ相電流Ｉ_U，Ｉ_U’、Ｖ相電流Ｉ_V，Ｉ_V’及びＷ相電流Ｉ_W，Ｉ_W’又はこれらの電流指令から検出することもできる。また、回転加速度ａ，ａ’を、別途設置された図示しない速度検出器によって検出された回転型サーボモータ５，５’の回転速度ω，ω’に基づいて算出し又は加速度検出器によって検出することもできる。また、被駆動体７の落下速度Ｖを、速度検出器９を用いて検出する代わりに回転角度θ，θ’に基づいて計算される回転速度ω，ω’に基づいて計算することもできる。また、回転型サーボモータ５，５’を励磁状態から非励磁状態に切り替える切替タイミングを、上記実施の形態で説明した被駆動体７の落下速度Ｖ，回転型サーボモータ５，５’の回転速度ω，ω’、回転型サーボモータ５，５’の回転加速度ａ，ａ’、回転型サーボモータ５，５’の負荷の大きさ、回転型サーボモータ５，５’の温度、送りねじ機構８に加えられる機械的なねじれの大きさを含む上記第１の物理量又は第２の物理量以外の物理量に基づいて、上記第１のタイミング、上記第２のタイミング及び上記第３のタイミングのうちのいずれか一つに設定することができる。

また、上記実施の形態において、二つのモータを用いる場合について説明したが、三つ以上のモータを用いることができる。この場合、三つ以上のモータのうちの一つは、位置制御と速度制御のうちの少なくとも一方を行うためのメインモータとしての役割を果たし、それ以外のモータは、トルク制御を行うためのサブモータとしての役割を果たす。なお、各モータを安定に制御するために、サブモータもメインモータと同様に位置制御と速度制御のうちの少なくとも一方を行うこともできる。

１ 三相交流電源
２ コンバータ
３ 平滑用コンデンサ
４，４’ インバータ
４Ｕ，４Ｕ’，４Ｖ，４Ｖ’，４Ｗ，４Ｗ’ 電流検出器
５，５’ 回転型サーボモータ
６ ブレーキ
７ 被駆動体
８ 送りねじ機構
９ 速度検出器
１０，１０’ 回転角度検出器
１１，１１’ 温度検出器
１２，１２’ インバータ制御装置
１３ モータ制御装置
１４ 上位制御装置
２１，２７ 物理量検出部
２２ アラーム生成部
２３，２６ 状態切替部
２４ ブレーキ指令部
２５ 状態切替タイミング設定部
２８ 状態切替タイミング変更部
Ａ アラーム信号
Ｂ ブレーキ指令
ｂ ブレーキ状態切替信号
Ｃ，Ｃ’ モータの位置又は速度指令
Ｉ_U，Ｉ_U’ Ｕ相電流
Ｉ_V，Ｉ_V’ Ｖ相電流
Ｉ_W，Ｉ_W’ Ｗ相電流
Ｍ モータ情報
Ｐ モータ及び物理量情報
Ｖ_PWM，Ｖ_PWM’ ＰＷＭ信号
Ｑ 物理量情報
Ｓ，Ｓ’ 状態切替指令
Ｔ，Ｔ’ 温度
ｔ１，ｔ２，ｔ３ 状態切替タイミング
Ｖ 落下速度
θ，θ’ 回転角度

Claims (4)

1. 一つの移動軸に沿って移動する一つの被駆動体を駆動する複数のモータを制御するモータ制御装置であって、
   複数のモータが励磁状態であるときにモータと被駆動体のうちのいずれか一方に関連する第１の物理量を検出する第１の物理量検出部と、
   複数のモータのうちの少なくとも一つのモータについてのアラームをモータの状態に応じて第１のタイミングで生成するアラーム生成部と、
   アラームの原因となったモータを、前記第１のタイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替える第１の状態切替部と、
   被駆動体を制動するブレーキを、アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間を経過した時である第２のタイミングで解放状態から締結状態にするために、ブレーキに指令を出すブレーキ指令部と、
   アラームの原因となったモータ以外のモータを励磁状態から非励磁状態に切り替える状態切替タイミングを、前記第１の物理量に基づいて前記第１のタイミングと前記第２のタイミングのうちのいずれか一方に設定する状態切替タイミング設定部と、
   アラームの原因となったモータ以外のモータを、前記状態切替タイミングで励磁状態から非励磁状態に切り替える第２の状態切替部と、を備え、
   前記状態切替タイミング設定部は、前記第１の物理量が、アラーム生成時にアラームの原因となったモータ以外のモータに発生するトルクの大きさとアラーム生成時に一つの被駆動体が一つの移動軸に沿って移動する速度のうちの少なくとも一方である時に、前記トルクの大きさが第１の所定値以上の時または前記速度が第２の所定値以上の時に前記状態切替タイミングを前記第１のタイミングに設定し、前記トルクの大きさが前記第１の所定値未満且つ前記速度が前記第２の所定値未満の時に前記状態切替タイミングを前記第２のタイミングに設定することを特徴とするモータ制御装置。
2. アラーム生成時から予め設定されたブレーキ動作完了時間までの間にモータに関連する第２の物理量を検出する第２の物理量検出部と、
   前記状態切替タイミングが前記第２のタイミングに設定されたモータの状態切替タイミングを、前記第２の物理量に基づいて、前記第２のタイミングから前記第２の物理量検出時である第３のタイミングに変更する状態切替タイミング変更部と、を更に備え、
   前記状態切替タイミング変更部は、前記第２の物理量が、前記状態切替タイミングが前記第２のタイミングに設定されたモータに加えられる負荷の大きさと移動軸に加えられる機械的なねじれの大きさのうちの少なくとも一方である時に、前記負荷の大きさが第３の所定値以上または前記ねじれの大きさが第４の所定値以上の時に、前記状態切替タイミングを前記第３のタイミングに設定する請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記移動軸は、前記被駆動体が重力の影響によって移動する可能性がある重力軸である請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第３の所定値が、前記アラームの原因となったモータ以外のモータの動作に悪影響を及ぼす大きさの値であり、
   前記第４の所定値が、前記重力軸に加えられる機械的なねじれの大きさが前記被駆動体の移動機構に悪影響を及ぼす大きさの値である請求項３に記載のモータ制御装置。

Images