JP6143989B1 - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明にかかるモータ制御装置は、マスター軸モータ（２）を駆動するマスター軸駆動装置（１ａ）と、スレーブ軸モータ（４）を駆動するスレーブ軸駆動装置（３）とを備えるモータ制御装置（１０ａ）であって、マスター軸モータ（２）の位置の検出結果と、スレーブ軸モータ（４）の位置の検出結果とを用いてマスター軸モータ（２）の制御に用いる速度指令を補正するための補正量を算出する補正量算出部と、補正量を用いて、マスター軸モータ（２）の制御に用いる速度指令を補正する補正部と、マスター軸モータ（２）の位置の検出結果を位置指令として用いてスレーブ軸モータ（４）の位置制御を行う位置制御部と、を備える。

Description

本発明は、複数のモータを制御するモータ制御装置に関する。

射出成型機をはじめとした機械装置は、２軸以上の駆動軸を有し、２軸以上の駆動軸のそれぞれに対応するモータを用いて１つの機械制御対象を駆動することが多い。このように２軸以上の駆動軸すなわち多軸の駆動軸を有する機械装置では、多軸の駆動軸のうちの１つの軸をマスター軸とし、他の軸をスレーブ軸とする。すべての駆動軸は同一の制御対象を駆動するので、マスター軸とスレーブ軸との間の速度および位置の同期動作が求められる。

マスター軸とスレーブ軸との間の速度の同期動作を実現するための技術として、マスター軸とスレーブ軸とに同一の指令値を与える方法がある。しかしながら、マスター軸とスレーブ軸とに同一の指令値を与えても、各駆動軸に対応するモータの特性ばらつきまたは外乱トルクなどによってマスター軸とスレーブ軸との間で回転速度または位置に偏差が生じることがある。回転速度または位置に偏差が生じると、同期制御が実現できなくなる。このような偏差があったとしても同期制御を実現するための技術の一例として、特許文献１に開示されている技術がある。

特許文献１には、マスター軸の回転速度であるワークの搬送速度と、スレーブ軸の回転速度であるシーム電極の回転速度とを検出し、ワークの搬送速度とシーム電極の回転速度との速度差に基づいてシーム電極の回転速度をワークの搬送速度に同期させる同期制御装置が開示されている。特許文献１に記載の同期制御装置は、実際に検出された速度差を用いて同期制御を実施しているため、マスター軸とスレーブ軸との間のモータの特性ばらつき、または外乱トルクがあっても同期を実現することができる。

特開平１０−２５５７８０号公報

上記特許文献１に記載の同期制御装置は、スレーブ軸側の制御系が上記の速度差を用いて同期制御を行っている。このため、特許文献１に記載の同期制御装置は、各駆動軸に対応するモータが、出力可能なトルクの範囲内で動作している範囲では同期制御を実現できる。しかしながら、マスター軸に対応するモータとスレーブ軸に対応するモータとのうち少なくとも１つが、出力可能なトルクの上限値を超えるようなすなわちトルク飽和が生じるような運転である高トルク運転が求められることがある。このような高トルク運転においても、マスター軸に対応するモータにトルク飽和が生じ、スレーブ軸に対応するモータにトルク飽和が生じていない場合には、スレーブ軸はマスター軸の動作に追従することが可能であるため、スレーブ軸とマスター軸との間の同期は維持される。しかしながら、高トルク運転において、マスター軸に対応するモータにトルク飽和が生じておらず、スレーブ軸に対応するモータにトルク飽和が生じている場合には、スレーブ軸はマスター軸の動作に追従することができないため、同期は維持されない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高トルク運転においても、駆動軸間の同期を維持することが可能なモータ制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータ制御装置は、第１のモータを駆動する第１の駆動装置と、第２のモータを駆動する第２の駆動装置とを備えるモータ制御装置である。本発明にかかるモータ制御装置は、第１のモータの位置の検出結果と、第２のモータの位置の検出結果とを用いて第１のモータの制御に用いる指令を補正するための補正量を算出する補正量算出部と、補正量を用いて、第１のモータの制御に用いる指令を補正する補正部とを備える。また、本発明にかかるモータ制御装置は、第１のモータの位置の検出結果を位置指令として用いて第２のモータの位置制御を行う位置制御部、を備える。

本発明にかかるモータ制御装置は、高トルク運転においても、駆動軸間の同期を維持することがという効果を奏する。

実施の形態１にかかるモータ制御装置の構成例を示す図 図１に示したマスター軸制御回路の構成例を示す図 図１に示したスレーブ軸制御回路の構成例を示す図 実施の形態１の補正量算出部を設けない場合の速度および位置を示す模式図 実施の形態１の補正量算出部を設ける場合の速度および位置を示す模式図 実施の形態１の制御回路の構成例を示す図 実施の形態２にかかるモータ制御装置の構成例を示す図 実施の形態２のマスター軸制御回路の構成例を示す図 実施の形態３にかかるモータ制御装置の構成例を示す図 実施の形態３のマスター軸制御回路の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるモータ制御装置の構成例を示す図である。図１に示したモータ制御装置１０ａは、マスター軸とスレーブ軸との２つの駆動軸を有する装置において用いられるモータ制御装置である。図１では、モータ制御装置１０ａにより駆動されるマスター軸モータ２およびスレーブ軸モータ４も、モータ制御装置１０ａとともに図示している。第１のモータであるマスター軸モータ２の駆動軸はマスター軸であり、第２のモータであるスレーブ軸モータ４の駆動軸はスレーブ軸である。

さらに、図１では、マスター軸モータ２の位置すなわち回転角を検出するＰＧ（Pulse Generator）５、スレーブ軸モータ４の位置すなわち回転角を検出するＰＧ６、およびマスター軸の速度指令であるマスター軸速度指令ω_master ^*をモータ制御装置１０ａへ出力する上位コントローラ５００もモータ制御装置１０ａとともに図示している。ＰＧ５およびＰＧ６は、エンコーダとも呼ばれ、各モータの回転角を検出する検出器である。ＰＧ５は、マスター軸モータ２の位置の検出結果を、マスター軸モータ２の位置のフィードバック情報θ_masterＦＢとしてマスター軸制御回路１００ａへ出力する。ＰＧ６は、スレーブ軸モータ４の位置の検出結果を、スレーブ軸モータ４の位置のフィードバック情報θ_slaveＦＢとしてスレーブ軸制御回路３００へ出力する。図１では、ＰＧ５およびＰＧ６がモータ制御装置１０ａに含まれない例を図示しているが、ＰＧ５およびＰＧ６は、モータ制御装置１０ａを構成する構成要素と定義されてもよい。

モータ制御装置１０ａは、マスター軸モータ２を駆動するマスター軸駆動装置１ａと、スレーブ軸モータ４を駆動するスレーブ軸駆動装置３と、を備える。マスター軸駆動装置１ａは、第１のモータを駆動する第１の駆動装置であり、スレーブ軸駆動装置３は、第２のモータを駆動する第２の駆動装置である。マスター軸駆動装置１ａは、マスター軸制御回路１００ａ、マスター軸パワー回路１０１、電源１０２および電流検出器１０３を備える。

マスター軸制御回路１００ａは、後述するマスター軸の電流のフィードバック情報であるｉ_masterＦＢ、θ_masterＦＢ、θ_slaveＦＢおよび上位コントローラ５００から受け取ったマスター軸速度指令ω_master ^*を用いて、マスター軸モータ２に出力する電圧に対する電圧指令であるＶ_master ^*を計算する。マスター軸パワー回路１０１は、電源１０２から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力をマスター軸モータ２へ出力する。電流検出器１０３は、マスター軸モータ２に流れる電流を検出し、検出結果を示す情報を、マスター軸の電流のフィードバック情報であるｉ_masterＦＢとしてマスター軸制御回路１００ａへ出力する。

スレーブ軸駆動装置３は、スレーブ軸制御回路３００、スレーブ軸パワー回路３０１、電源３０２および電流検出器３０３を備える。

スレーブ軸制御回路３００は、後述するスレーブ軸の電流のフィードバック情報であるｉ_slaveＦＢ、θ_masterＦＢおよびθ_slaveＦＢを用いて、スレーブ軸モータ４に出力する電圧に対する電圧指令であるＶ_slave ^*を計算する。スレーブ軸パワー回路３０１は、電源３０２から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力をスレーブ軸モータ４へ出力する。電流検出器３０３は、スレーブ軸モータ４に流れる電流を検出し、検出結果を示す情報を、スレーブ軸の電流のフィードバック情報であるｉ_slaveＦＢとしてスレーブ軸制御回路３００へ出力する。

マスター軸パワー回路１０１およびスレーブ軸パワー回路３０１は、一般には、スイッチング素子を備え、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により電力変換を行うインバータにより構成されるが、マスター軸パワー回路１０１およびスレーブ軸パワー回路３０１の具体的構成はこれに限定されない。また、例えば、マスター軸モータ２およびスレーブ軸モータ４は、三相モータであり、マスター軸パワー回路１０１およびスレーブ軸パワー回路３０１は、各相の交流電力をそれぞれ対応するモータへ出力する。マスター軸モータ２およびスレーブ軸モータ４の相数は、この例に限定されない。

図２は、図１に示したマスター軸制御回路１００ａの構成例を示す図である。図２に示すように、マスター軸制御回路１００ａは、補正量算出部１１、減算器１４，１６，１８、速度換算部１５、速度制御部１７および電流制御部１９を備える。補正量算出部１１は、ＰＧ５から出力されたθ_masterＦＢとＰＧ６から出力されたθ_slaveＦＢとから、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差分であるΔθを零とするように、速度指令の補正量Δωを算出する。

詳細には、補正量算出部１１は、減算器１２およびＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御部１３を備える。減算器１２は、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差分であるΔθを算出してＰＩＤ制御部１３へ出力する。ＰＩＤ制御部１３は、Δθが零となるようにＰＩＤ制御により電圧指令の補正量Δωを算出する。

速度換算部１５は、θ_masterＦＢをマスター軸モータ２の回転速度のフィードバック情報であるω_masterＦＢに換算して、減算器１６へ出力する。具体的には、速度換算部１５は、単位時間あたりのθ_masterＦＢの変化量を算出することによりω_masterＦＢを算出する。減算器１４は、上位コントローラ５００から受け取ったω_master*からΔωを減算し、減算した結果を補正後の速度指令ω_master ^**として減算器１６へ出力する。

減算器１６は、ω_master ^**とω_masterＦＢとの差分を算出し、速度制御部１７へ出力する。速度制御部１７は、ω_master ^**とω_masterＦＢとの差分が零となるように、マスター軸モータ２に対応するトルク電流指令であるｉ_master ^*を決定する。具体的には、速度制御部１７は、例えば、ＰＩ（Proportional Integral）制御によりｉ_master ^*を決定する。

減算器１８は、ｉ_master ^*とｉ_masterＦＢとの差分を算出し、電流制御部１９へ出力する。電流制御部１９は、ｉ_master ^*とｉ_masterＦＢとの差分が零となるように、マスター軸モータ２に対応する電圧指令であるＶ_master ^*を決定し、マスター軸パワー回路１０１へ出力する。具体的には、電流制御部１９は、例えば、ＰＩ制御によりＶ_master ^*を決定する。

以上のように、補正量算出部１１は、マスター軸モータ２の検出結果であるθ_masterＦＢと、スレーブ軸モータ４の位置の検出結果であるθ_slaveＦＢとを用いて、マスター軸モータ２の制御に用いる指令の一例である速度指令を補正するための補正量を算出する。減算器１４は、補正量を用いて、マスター軸モータ２の制御に用いる指令を補正する補正部である。

図３は、図１に示したスレーブ軸制御回路３００の構成例を示す図である。図３に示すように、スレーブ軸制御回路３００は、減算器３１，３４，３６、位置制御部３２、速度換算部３３、速度制御部３５および電流制御部３７を備える。

減算器３１は、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差分であるΔθを算出し、位置制御部３２へ出力する。位置制御部３２は、Δθを零とするように、スレーブ軸モータ４に対応する電圧指令であるω_slave ^*を決定し、ω_slave ^*を減算器３４へ出力する。このように、スレーブ軸制御回路３００は、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差分が零となるように位置制御を行う。すなわち、スレーブ軸制御回路３００は、θ_masterＦＢを位置指令として用いる。

速度換算部３３は、θ_slaveＦＢをスレーブ軸モータ４の回転速度のフィードバック情報であるω_slaveＦＢに換算して、減算器３４へ出力する。具体的には、速度換算部３３は、単位時間あたりのθ_slaveＦＢの変化量を算出することによりω_slaveＦＢを算出する。

減算器３４は、ω_slave ^*とω_slaveＦＢとの差分を速度制御部３５へ出力する。速度制御部３５は、ω_slave ^*とω_slaveＦＢとの差分が零となるように、スレーブ軸モータ４に対応するトルク電流指令であるｉ_slave ^*を決定する。具体的には、速度制御部３５は、例えば、ＰＩ制御によりｉ_slave ^*を決定する。

減算器３６は、ｉ_slave ^*とｉ_slaveＦＢとの差分を算出し、電流制御部３７へ出力する。電流制御部３７は、ｉ_slave ^*とｉ_slaveＦＢとの差分が零となるように、スレーブ軸モータ４に対応する電圧指令であるＶ_slave ^*を決定し、Ｖ_slave ^*をスレーブ軸パワー回路３０１へ出力する。具体的には、電流制御部３７は、例えば、ＰＩ制御によりＶ_slave ^*を決定する。

次に、本実施の形態の補正量算出部１１における動作と効果について説明する。本実施の形態のモータ制御装置１０ａは、速度指令であるω_master ^*に基づいて、マスター軸モータ２とスレーブ軸モータ４との回転速度が同期するように制御する。マスター軸モータ２とスレーブ軸モータ４との回転速度を同期させるために、スレーブ軸制御回路３００は、θ_masterＦＢを位置指令として用いている。このような制御すなわちマスター軸の位置のフィードバック情報をスレーブ軸における速度指令とする制御を行うことで、マスター軸モータ２およびスレーブ軸モータ４において、トルク飽和が生じないような条件であれば、マスター軸モータ２とスレーブ軸モータ４との同期制御を実現することができる。マスター軸モータ２およびスレーブ軸モータ４のうち少なくとも１つにおいてトルク飽和が生じる状態すなわち高トルク運転状態であっても、マスター軸モータ２にトルク飽和が生じ、スレーブ軸モータ４にトルク飽和が生じない条件であれば、マスター軸モータ２とスレーブ軸モータ４との同期制御を実現することができる。

一方、高トルク運転状態であって、マスター軸モータ２にトルク飽和が生じず、スレーブ軸モータ４にトルク飽和が生じる条件の場合、マスター軸の位置のフィードバック情報をスレーブ軸における速度指令とする制御だけでは、同期制御が維持できない場合がある。このため、本実施の形態では、補正量算出部１１が、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢを用いて、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差がなくなるようにマスター軸モータ２の速度に対する補正量であるΔωを算出し、減算器１４が、ω_master ^*からΔωを減算する。そして、速度制御部１７が、ω_master ^*からΔωが減算された値であるω_master ^**を速度指令として用いて速度制御を行う。

以上のように、マスター軸制御回路１００ａは、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差がなくなるように速度指令を補正する。例えば、マスター軸モータ２の回転が、スレーブ軸モータ４の回転に比べて遅れるような現象が生じると、マスター軸制御回路１００ａは自動的に速度指令の値を減少させるため、軸間偏差を解消することができる。これによって、マスター軸モータ２にトルク飽和が生じず、スレーブ軸モータ４にトルク飽和が生じる条件の場合であっても、軸間偏差を解消することができ、同期制御を維持することができる。

具体的には、例えば、スレーブ軸モータ４で許容されるトルクの上限値がマスター軸モータ２で許容されるトルクの上限値より小さい場合に、上述した状態すなわちマスター軸モータ２にトルク飽和が生じずスレーブ軸モータ４にトルク飽和が生じる状態が生じる可能性がある。

図４は、実施の形態１の補正量算出部１１を設けない場合の速度および位置を示す模式図である。すなわち、図４は、速度制御部１７が上位コントローラ５００から入力されるω_master ^*を速度指令として用いる場合の速度および位置を示す模式図である。図５は、実施の形態１の補正量算出部１１を設ける場合の速度および位置を示す模式図である。図４および図５は、いずれも、マスター軸モータ２にトルク飽和が生じずスレーブ軸モータ４にトルク飽和が生じた場合の速度および位置を示している。図４および図５では、上段に速度指令および各モータの速度を示し、下段に位置指令と各モータの位置を示している。速度指令６０１は、速度制御部１７に入力される速度指令を示し、マスター軸速度６０２は、マスター軸モータ２の速度を示し、スレーブ軸速度６０３は、スレーブ軸モータ４の速度を示す。位置指令６０４は、位置制御部３２に入力される位置指令を示し、マスター軸位置６０５は、マスター軸モータ２の位置を示し、スレーブ軸位置６０６は、スレーブ軸モータ４の位置を示す。

補正量算出部１１を設けない場合、マスター軸モータ２にトルク飽和が生じずスレーブ軸モータ４にトルク飽和が生じる状態が生じると、図４に示すように、スレーブ軸モータ４が追従できなくなり、速度偏差および位置偏差が生じる。一方、補正量算出部１１を設ける場合、スレーブ軸モータ４が追従できなくなると、速度指令はスレーブ軸モータ４が遅れた分遅くなるように補正されるため、図５に示すように、速度偏差および位置偏差が抑制される。

また、トルク飽和が生じていない状態において、マスター軸モータ２の回転が速くなるような外乱が入った場合でも、本実施の形態の構成および動作によれば、マスター軸における速度指令の値が増加し、これに追従するスレーブ軸の動作も自動的に速くなり、同期を維持することができる。

なお、本実施の形態では、補正量算出部１１は、ＰＩＤ制御により、補正量を算出するようにしたが、ＰＩ制御またはＰＤ（Proportional Differential）制御により補正量を算出してもよい。また、速度制御部１７、電流制御部１９、位置制御部３２、速度制御部３５および電流制御部３７は、それぞれＰＤ制御またはＰＩＤ制御を実施してもよい。

ここで、本実施の形態のマスター軸制御回路１００ａおよびスレーブ軸制御回路３００のハードウェア構成について説明する。マスター軸制御回路１００ａおよびスレーブ軸制御回路３００を構成する各部は、処理回路により実現される。処理回路は、アナログ回路であってもよいし、専用のハードウェアとして構成された回路であってもよいし、プロセッサを備える制御回路であってもよい。処理回路がアナログ回路である場合、各部は、例えば抵抗およびオペアンプ（operational amplifier）などにより構成される回路である。

また、処理回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせた専用のハードウェアとして構成されてもよい。

処理回路がプロセッサを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図６に示す構成の制御回路２００である。図６は、本実施の形態の制御回路２００の構成例を示す図である。制御回路２００は、プロセッサ２０１とメモリ２０２を備える。プロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）等である。メモリ２０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等が該当する。

処理回路がプロセッサ２０１を備える制御回路２００である場合、プロセッサ２０１が、メモリ２０２に記憶された各部の処理が記述されたプログラムを読み出して実行することによりマスター軸制御回路１００ａおよびスレーブ軸制御回路３００の各部が実現される。また、メモリ２０２は、プロセッサ２０１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

また、マスター軸制御回路１００ａおよびスレーブ軸制御回路３００のうち一部がアナログ回路であり、その他が制御回路２００であるといったように、アナログ回路、専用のハードウェアである処理回路および制御回路２００のうちの２つ以上の組み合わせであってもよい。

以上のように、本実施の形態では、補正量算出部１１が、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差がなくなるようにマスター軸モータ２の速度に対する補正量であるΔωを算出し、減算器１４が、ω_master ^*からΔωを減算することにより、速度指令を補正するようにした。このため、高トルク運転のときでも、駆動軸間の同期を維持することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかるモータ制御装置の構成例を示す図である。図７に示したモータ制御装置１０ｂは、マスター軸とスレーブ軸との２つの駆動軸を有する装置において用いられるモータ制御装置である。図７では、モータ制御装置１０ｂにより駆動されるマスター軸モータ２およびスレーブ軸モータ４も、モータ制御装置１０ｂとともに図示している。また、図７では、ＰＧ５、ＰＧ６、および上位コントローラ５００もモータ制御装置１０ｂとともに図示している。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素には、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１では、速度指令を補正する例を説明したが、本実施の形態では、トルク電流指令を補正する例を説明する。トルク電流指令を補正する場合も、実施の形態１と同様の効果が得られる。

本実施の形態のモータ制御装置１０ｂは、実施の形態１のマスター軸駆動装置１ａの替わりにマスター軸駆動装置１ｂを備える以外は、実施の形態１のマスター軸駆動装置１ａと同様である。マスター軸駆動装置１ｂは、マスター軸制御回路１００ａの替わりにマスター軸制御回路１００ｂを備える以外は、実施の形態１のマスター軸駆動装置１ａと同様である。

図８は、本実施の形態のマスター軸制御回路１００ｂの構成例を示す図である。図８に示すように、マスター軸制御回路１００ｂは、減算器１６，１８，２２、速度換算部１５、速度制御部１７および電流制御部１９および補正量算出部２０を備える。補正量算出部２０は、減算器１２およびＰＩＤ制御部２１を備える。

ＰＩＤ制御部２１は、減算器１２から出力されるθ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差分であるΔθが零となるように、マスター軸モータ２の電流に対する補正量であるΔｉを算出し、減算器２２へ出力する。減算器２２は、速度制御部１７から出力されるトルク電流指令であるｉ_master ^*からΔｉを減算し、減算結果をｉ_master ^**として電流制御部１９へ出力する。電流制御部１９は、ｉ_master ^**をトルク電流指令として用いて実施の形態１と同様に、トルク電流指令とｉ_masterＦＢとの差が零となるようにＶ_master ^*を算出してマスター軸パワー回路１０１へ出力する。

本実施の形態では、速度制御部１７には、ω_master ^**と速度換算部１５から出力されるω_masterＦＢとの差が入力される。このため、速度制御部１７は、上位コントローラ５００から出力されたω_master ^*を速度指令として用いて速度制御を行うことになる。一方、電流制御部１９は、上述したように、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢとの差分を例とするように算出された補正量を用いて補正されたトルク電流指令を用いて電流制御を行う。

以上のように、補正量算出部２０は、マスター軸モータ２の検出結果であるθ_masterＦＢと、スレーブ軸モータ４の位置の検出結果であるθ_slaveＦＢとを用いて、マスター軸モータ２の制御に用いる指令の一例である電流指令を補正するための補正量を算出する。減算器２２は、補正量を用いて、マスター軸モータ２の制御に用いる電流指令を補正する補正部である。

このように、本実施の形態のマスター軸制御回路１００ｂは、速度指令を補正する替わりにトルク電流指令を補正することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

本実施の形態の補正量算出部２０および減算器２２のハードウェア構成は、実施の形態１で述べた各部と同様に、処理回路により実現される。処理回路は、実施の形態１で述べたように、アナログ回路、専用のハードウェアである処理回路および制御回路２００のいずれかであってもよいし、これらのうちの２つ以上の組み合わせであってもよい。

実施の形態３．
図９は、実施の形態３にかかるモータ制御装置の構成例を示す図である。図９に示したモータ制御装置１０ｃは、マスター軸と複数のスレーブ軸とを有する装置において用いられるモータ制御装置である。図９では、モータ制御装置１０ｃにより駆動されるマスター軸モータ２および複数のスレーブ軸モータ４も、モータ制御装置１０ｃとともに図示している。図９に示した例では、ｎを２以上の整数とし、スレーブ軸モータ４の数がｎ台である。また、図９では、ＰＧ５、複数のスレーブ軸モータ４の位置をそれぞれ検出する複数のＰＧ６、および上位コントローラ５００もモータ制御装置１０ｃとともに図示している。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素には、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１および２では、駆動軸が２軸である場合について説明を行ってきたが、駆動軸が３軸以上の場合にも、本発明を適用することが可能である。

図９に示すように、本実施の形態のモータ制御装置１０ｃは、マスター軸モータ２を制御するマスター軸駆動装置１ｃと、ｎ台のスレーブ軸モータ４にそれぞれ対応するスレーブ軸駆動装置３−１〜３−ｎを備える。スレーブ軸駆動装置３−１〜３−ｎの構成は、それぞれ実施の形態１および実施の形態２のスレーブ軸駆動装置３と同様であるが、入力される情報が異なるため、本実施の形態では、枝番号を付してそれぞれを区別している。

図９に示すように、ｉ＝１，…，ｎとするとき、スレーブ軸駆動装置３−ｉにより制御されるスレーブ軸モータ４に対応するＰＧ６により計測された位置すなわち回転角のフィードバック情報をθ_slaveＦＢ（ｉ）とする。

マスター軸駆動装置１ｃは、マスター軸制御回路１００ａの替わりにマスター軸制御回路１００ｃを備える以外は、実施の形態１のマスター軸駆動装置１ａと同様である。

図１０は、本実施の形態のマスター軸制御回路１００ｃの構成例を示す図である。図１０に示すように、マスター軸制御回路１００ｃは、補正量算出部１１の替わりに補正量算出部２３を備える以外は、実施の形態１のマスター軸制御回路１００ａと同様である。

補正量算出部２３は、減算器１２、ＰＩＤ制御部１３および最遅スレーブ判断器２４を備える。最遅スレーブ判断器２４は、θ_slaveＦＢ（１）からθ_slaveＦＢ（ｎ）までのｎ個のフィードバック情報のうち、最も回転が遅れているものを選択してθ_slaveＦＢ＿slowとして減算器１２へ出力する。最も回転が遅れているものとは、最も回転角の小さいものである。ただし、θ_slaveＦＢ（１）からθ_slaveＦＢ（ｎ）までが示す角度は、３６０°を跨いだ範囲でばらつく場合には、最遅スレーブ判断器２４は、３６０°未満の値から３６０°を減じて負の値の角度として、最も回転角の小さいものを算出する。例えば、ｎ＝３であり、θ_slaveＦＢ（１）が１°を示し、θ_slaveＦＢ（２）が３５９°を示し、θ_slaveＦＢ（３）が０°を示している場合、θ_slaveＦＢ（２）については３６０°を減じて−１°に換算する。この場合、θ_slaveＦＢ（２）が、θ_slaveＦＢ＿slowとして選択される。以上のように、補正量算出部２３は、マスター軸モータ２の位置の検出結果とスレーブ軸モータ４の位置の検出結果との差分が零となるように補正量を算出する。

減算器１２は、実施の形態１の減算器１２と同様に、θ_masterＦＢとθ_slaveＦＢ＿slowとの差分であるΔθを算出し、ＰＩＤ制御部１３へ出力する。ＰＩＤ制御部１３の動作は実施の形態１と同様である。

本実施の形態の補正量算出部２３のハードウェア構成は、実施の形態１で述べた補正量算出部１１と同様に、処理回路により実現される。

以上のように、本実施の形態では、マスター軸モータ２の位置と最も遅れているスレーブ軸モータ４の位置との差分が零となるように、速度指令を補正するようにした。このため、スレーブ軸モータ４が複数存在する場合に、マスター軸モータ２に追従できないスレーブ軸モータ４があった場合には、マスター軸モータ２の速度指令を低下させることにより、マスター軸モータ２とすべてのスレーブ軸モータ４との間で同期を維持することができる。

また、マスター軸モータ２の回転が速くなるような外乱が入った場合、すべてのスレーブ軸モータ４をマスター軸モータ２に追従させる必要があるが、スレーブ軸モータ４のうちの一部がトルク飽和により追従できないことがある。本実施の形態の構成および動作によれば、各スレーブ軸モータ４に対する指令を個別に設定することなく、トルク飽和が生じたスレーブ軸モータ４に合わせてマスター軸における速度指令の値が変更される。このため、マスター軸モータ２とすべてのスレーブ軸モータ４とは、同期を維持することができる。

なお、以上の説明では、スレーブ軸モータ４が複数存在する場合に、実施の形態１と同様の速度指令を補正する例を説明したが、実施の形態２と同様にトルク電流指令を補正するようにしてもよい。トルク電流指令を補正する場合は、マスター軸制御回路は、実施の形態２の補正量算出部２０内に、θ_slaveＦＢ（１）からθ_slaveＦＢ（ｎ）までのｎ個のフィードバック情報のうち、最も回転が遅れているものを選択してθ_slaveＦＢ＿slowとして減算器１２へ出力する最遅スレーブ判断器を設ければよい。

以上のように、本実施の形態のモータ制御装置１０ｃは、２つ以上のスレーブ軸モータ４を制御する場合に、最も遅れているスレーブ軸モータ４のフィードバック情報を用いて実施の形態１と同様の速度指令を補正するようにした。このため、２つ以上のスレーブ軸モータ４を制御する場合であっても、駆動軸の同期を維持することができる。

なお、実施の形態１から３において、マスター軸は速度制御、スレーブ軸は位置制御として説明をしてきた。しかしながら、上位コントローラ５００がマスター軸駆動装置へ位置指令を出力するようにして、マスター軸駆動装置のマスター軸制御回路の速度制御部の前段に位置制御部を追加し、この位置制御部が、位置指令とθ_masterＦＢとの差分を零とするように速度指令ω_master ^*を算出することにより、実施の形態１から３と同様の速度指令の補正またはトルク電流指令の補正を行うことができる。すなわち、マスター軸モータ２の制御に用いる指令は、位置指令であってもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ａ，１ｂ，１ｃ マスター軸駆動装置、２ マスター軸モータ、３，３−１〜３−ｎ スレーブ軸駆動装置、４ スレーブ軸モータ、５，６ ＰＧ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ モータ制御装置、１１，２０，２３ 補正量算出部、１２，１４，１６，１８，２２，３１，３４，３６ 減算器、１３，２１ ＰＩＤ制御部、１５，３３ 速度換算部、１７，３５ 速度制御部、１９，３７ 電流制御部、２４ 最遅スレーブ判断器、３２ 位置制御部、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ マスター軸制御回路、１０１ マスター軸パワー回路、１０２，３０２ 電源、１０３，３０３ 電流検出器、３００ スレーブ軸制御回路、５００ 上位コントローラ。

Claims (5)

1. 第１のモータを駆動する第１の駆動装置と、第２のモータを駆動する第２の駆動装置とを備えるモータ制御装置であって、
   前記第１のモータの位置の検出結果と、前記第２のモータの位置の検出結果とを用いて前記第１のモータの制御に用いる指令を補正するための補正量を算出する補正量算出部と、
   前記補正量を用いて、前記第１のモータの制御に用いる指令を補正する補正部と、
   前記第１のモータの位置の検出結果を位置指令として用いて前記第２のモータの位置制御を行う位置制御部と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記指令は、速度指令であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記指令は、トルク電流指令であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記第２のモータは１つであり、
   前記補正量算出部は、前記第１のモータの位置の検出結果と前記第２のモータの位置の検出結果との差分が零となるように前記補正量を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。
5. 前記第２のモータは複数であり、
   前記補正量算出部は、複数の前記第２のモータにそれぞれ対応する複数の位置の検出結果のうち最も回転が遅れている前記第２のモータに対応する検出結果を選択し、前記第１のモータの位置の検出結果と選択した検出結果との差分が零となるように前記補正量を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のモータ制御装置。

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