JP6237938B1 - 多軸モータ制御システム、モータ制御装置、及びモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デイジーチェーン接続された複数のサーボアンプ間での制御性を向上する。【解決手段】上位コントローラ２と、上位コントローラ２と直列にケーブル２７を接続した複数のサーボアンプ３，４，５と、サーボアンプ３，４，５が駆動するリニアモータと、を有し、複数のサーボアンプ３，４，５のそれぞれは、上位コントローラ２と他のサーボアンプ３，４，５との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部７１と、情報取得部７１で取得した制御関連情報に基づいて対応するリニアモータを制御するモータ制御部７２と、を有する。複数のサーボアンプ３，４，５のうちの１つがマスタサーボ１３として設定され、他がスレーブサーボ１４，１５として設定されている。制御関連情報は、マスタサーボ１３が内部演算で生成したモータ制御の指令であるモータ制御指令情報を含んでいる。【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、多軸モータ制御システム、モータ制御装置、及びモータ制御方法に関する。

特許文献１には、複数台のサーボドライバのそれぞれの状態を共通に反映した指令を各サーボドライバに出力するモーションコントローラが記載されている。

特開２００７−２４１７４４号公報

しかしならが、１台の上位制御装置と複数のモータ制御装置をデイジーチェーン接続した場合には、各モータ制御装置への指令の伝達時間が相違するため、同期が取れずに協調制御が困難となっていた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、デイジーチェーン接続された複数のモータ制御装置間での制御性を向上できる多軸モータ制御システム、モータ制御装置、及びモータ制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、上位制御装置と、前記上位制御装置と直列に通信路を接続した複数のモータ制御装置と、前記モータ制御装置が駆動するモータと、を有し、前記複数のモータ制御装置のそれぞれは、前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した前記制御関連情報に基づいて対応するモータを制御するモータ制御部と、を有する多軸モータ制御システムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、上位制御装置及び他のモータ制御装置と直列に通信路を接続可能なモータ制御装置であって、前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部で取得した前記制御関連情報に基づいて対応するモータを制御するモータ制御部と、を有するモータ制御装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、上位制御装置及び他のモータ制御装置と直列に通信路を接続可能なモータ制御装置が備える演算装置に実行させるモータ制御方法であって、前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受している制御関連情報を取得することと、取得した前記制御関連情報に基づいて対応するモータを制御することと、を実行させるモータ制御方法が適用される。

本発明によれば、デイジーチェーン接続された複数のモータ制御装置間での制御性を向上できる。

実施形態に係る多軸モータ制御システムの概略的なシステム構成の一例を表す図である。 多軸モータ制御システムのハードウェアブロック構成の一例を模式的に表す図である。 各サーボアンプにおいて行われる給電制御を伝達関数形式の制御ブロックで表した図である。 マスタサーボと第１スレーブサーボにおけるモータ制御指令情報の伝達経路と処理ブロックの一例を表す図である。 マスタサーボと第１スレーブサーボにおけるモータ制御ステータス情報の伝達経路と処理ブロックの一例を表す図である。 マスタサーボと第１スレーブサーボにおける機械ステータス情報の伝達経路と処理ブロックの一例を表す図である。 多軸プレス制御システムの概略的なシステム構成の一例を表す図である。 各サーボアンプにおいて行われる給電制御を伝達関数形式の制御ブロックで表した図である。 マスタサーボと第１スレーブサーボにおけるモータ制御指令情報の伝達経路と処理ブロックの一例を表す図である。

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

＜多軸モータ制御システムの概略構成＞
図１は、本実施形態の多軸モータ制御システムの概略的なシステム構成の一例を表している。図示する例の多軸モータ制御システムは、３つのリニアモータを協調制御することで単体の可動子テーブル２２を駆動制御するシステムである。図１において多軸モータ制御システム１は、１つの上位コントローラ２と、この上位コントローラ２に信号送受可能に接続された３つのサーボアンプ３，４，５と、これら３つのサーボアンプ３，４，５からそれぞれ給電された駆動電力によって駆動制御される１つのリニアスライダ６とを有している。

上位コントローラ２（上位制御装置）は、図示する例ではＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）で構成されており、当該多軸モータ制御システム１全体における各種情報を管理してその全体の作動を制御する装置である。

サーボアンプ３，４，５（モータ制御装置）は、上記上位コントローラ２から入力された駆動制御信号に基づいて、リニアスライダ６に設けられた後述する電機子２４，２５，２６への駆動電力の給電制御が可能な装置である。

リニアスライダ６は、単体の固定子２１に対して単体の可動子テーブル２２を直進駆動させる駆動機械である。図示する例では、固定子２１側に複数の永久磁石２３が直列に配設されており、その配列方向に沿って直進移動可能な可動子テーブル２２に３つの電機子２４，２５，２６が固定されている。共通の永久磁石列２３と各電機子２４，２５，２６とのそれぞれの組み合わせで１つの直動型モータであるリニアモータを構成しており、つまりリニアスライダ６は３つのリニアモータで１つの可動子テーブル２２を直進駆動させる。なおこの構成以外にも、固定子２１側に電機子２４，２５，２６を設け、可動子テーブル２２側に永久磁石列２３を設ける構成としてもよい。

各電機子２４，２５，２６にはそれぞれ対応するサーボアンプ３，４，５が個別に接続されている。各サーボアンプ３，４，５が対応する電機子２４，２５，２６に駆動電力を給電することでそれぞれに交番磁界が発生し、この交番磁界が固定子２１側の永久磁石列２３に対して引力と斥力を生じることにより可動子テーブル２２に所定方向の直動推力が付加される。そして各サーボアンプ３，４，５の給電制御が協調的に行われることで、単体の可動子テーブル２２が円滑に直進駆動する。

このような協調制御を行うために、全てのサーボアンプ３，４，５は上位コントローラ２とともに通信路であるケーブル２７を介して接続され、相互に各種の通信情報を送受可能となっている。本実施形態におけるその接続形態としては、上位コントローラ２を末端として他の３つのサーボアンプ３，４，５が直列に接続されており、以下において通信路を直列接続する通信ネットワークの接続形態をデイジーチェーン接続という。

そして３つのサーボアンプ３，４，５の中で特に上位コントローラ２に直接接続しているサーボアンプ３を駆動軸に対応するマスタサーボ１３（主モータ制御装置）として設定し、このマスタサーボ１３に直接接続している他のサーボアンプ４を１つ目の従動軸に対応する第１スレーブサーボ１４（従モータ制御装置）として設定し、この第１スレーブサーボ１４に直接接続している他のサーボアンプ５を２つ目の従動軸に対応する第２スレーブサーボ１５（従モータ制御装置）として設定している。なお、特に図示しないが、この第２スレーブサーボ１５から上位コントローラ２と逆側にさらに他のインターフェースや制御機器を接続してもよい。

また、図示する例のリニアスライダ６には、固定子２１側の一端部に光センサで構成する機械センサ２８が設けられている。可動子テーブル２２が直進移動してその端部がこの機械センサ２８の上方を覆った際には、可動子テーブル２２の作動が制限範囲を越えたとして当該機械センサ２８がその検出情報をＯＴ信号（Ｏｖｅｒ Ｔｒａｖｅｌ信号）としてマスタサーボ１３だけに入力する。

＜多軸モータ制御システムのハードウェアブロック構成＞
図２は、多軸モータ制御システム１のハードウェアブロック構成の一例を模式的に表している。この図２において、上位コントローラ２は、少なくともプロセッサ３１、メモリ３２を備えたコンピュータからなる上位制御部３３を有している。

また各サーボアンプ３，４，５は、少なくともプロセッサ４１、メモリ４２を備えたコンピュータからなるサーボ制御部４３を有するとともに、このサーボ制御部４３から出力された電流指令（後に詳述）に基づいてリニアモータの電機子２４，２５，２６への給電制御を行う給電制御部４４を有している。なお、サーボ制御部４３における給電制御内容については、後述する図３で詳しく説明する。

リニアスライダ６は、各サーボアンプ３，４，５に対応する３つの電機子２４，２５，２６と上記機械センサ２８を有している。各電機子２４，２５，２６は、リニアスケール等で構成されて当該電機子２４，２５，２６の相対移動位置等を検出するリニアセンサ２９（上記図１では図示省略）が設けられており、それぞれの検出情報を対応するサーボアンプ３，４，５のサーボ制御部４３に入力する。なお、リニアセンサ２９が検出する情報については、後述する図３で詳しく説明する。

上位コントローラ２と各サーボアンプ３，４，５は、いずれも通信制御部５１と通信ポート５２を備えている。通信制御部５１は、相互通信を可能にするために特化して設計された専用集積回路であり、通信ポート５２は通信路（ケーブル２７）を介して接続するための通信インターフェースである。上位コントローラ２は通信ポート５２を１つ備え、各サーボアンプ３，４，５は通信ポート５２を２つ備えている。通信ポート５２どうしを接続することで上記デイジーチェーン接続が形成される。

＜モータ制御の制御ブロックと制御関連情報について＞
図３は、各サーボアンプ３，４，５において行われるモータ制御を制御ブロックで表している。なお、図３中において給電制御部４４以外の制御ブロックは、サーボ制御部４３のプロセッサ４１により実行されるソフトウェアで実現される。

この図３において、サーボアンプ３，４，５は、減算器６１と、位置制御部６２と、減算器６３と、速度制御部６４と、電流制御部６５と、上記の給電制御部４４と、速度変換部６６を有している。減算器６１は、上位コントローラ２から入力された位置指令から後述する検出位置を減算して位置偏差を出力する。位置制御部６２は、この位置偏差に基づいて速度指令を出力する。減算器６３は、この速度指令から後述する検出速度を減算して速度偏差を出力する。速度制御部６４は、この速度偏差に基づいて推力指令を出力する。電流制御部６５は、この推力指令に基づいて電流指令を出力し、給電制御部４４がこの電流指令に基づいて電機子２４，２５，２６に給電する駆動電力を制御する。そして固定子２１に対する電機子２４，２５，２６の相対的な駆動位置をリニアセンサ２９が検出し、検出位置としてサーボアンプ３，４，５に入力する。この検出位置は、上記減算器６１において位置指令から減算されるとともに、速度変換部６６に入力される。速度変換部６６は、この検出位置に基づいて電機子２４，２５，２６の駆動速度である検出速度を出力する。なお、この速度変換部６６は、検出位置を時間微分する微分器等で構成すればよい。

以上における減算器６１、位置制御部６２、減算器６３、速度制御部６４、電流制御部６５、給電制御部４４、及び速度変換部６６は、外部の電機子２４，２５，２６及びリニアセンサ２９とともに、いわゆる位置制御フィードバックループと速度制御フィードバックループの２重フィードバックループを構成する。なお、電流制御部６６の内部にも電流制御フィードバックループを備えているが、図中では省略している。

また各サーボアンプ３，４，５は、それぞれ当該サーボアンプ３，４，５自身の運転状態に関するステータス情報を保有する。またリニアセンサ２９は、当該リニアセンサ２９自身のアラーム情報も検出して対応するサーボアンプ３，４，５に入力する。また上述したように、機械センサ２８がリニアモータの作動異常を示すＯＴ信号を検出し、マスタサーボ１３に入力する。

そして本実施形態においては、上記の位置指令、速度指令、推力指令、電流指令、検出位置、検出速度、ステータス情報、アラーム情報、及びＯＴ信号が上位コントローラ２と各サーボアンプ３，４，５の間で送受される通信情報であり、これらをまとめて制御関連情報という。そのうち、上位コントローラ２から入力された位置指令に基づいてサーボアンプ３，４，５の上記制御ブロックが内部演算で生成した速度指令、推力指令、及び電流指令を特にモータ制御指令情報という。また、各サーボアンプ３，４，５において検出、演算、保有されたモータ制御の状態に関する検出位置、検出速度、ステータス情報、及びアラーム情報を特にモータ制御ステータス情報という。また、駆動機械であるリニアスライダ６の状態に関してマスタサーボ１３だけに入力されたＯＴ信号を特に機械ステータス情報という。以上の制御関連情報については、最終的に上位コントローラ２が全て受信し、システム全体の制御状態を把握し管理する。

＜本実施形態の特徴＞
上位コントローラ２とサーボアンプ３，４，５とが情報送受するためのネットワークトポロジの１種として、上述したように各制御機器を直列接続するデイジーチェーン接続がある。このデイジーチェーン接続は、いわゆるスター接続などの他のネットワークトポロジと比較して総配線長を短縮化できることで耐ノイズ性を向上したり、またそれら配線や接続の管理が効率的に行えるという利点がある。

しかし、このデイジーチェーン接続の場合には、その接続配置に起因して各制御機器への信号伝達が遅延しやすいというデメリットがある。例えば、末端の上位コントローラ２から出力された指令信号はデイジーチェーンの接続順に各制御機器を経由して伝達されるが、その上位コントローラ２から離れた制御機器ほど途中で経由する制御機器数が多くなり、それら経由する制御機器間での信号伝達処理に要する時間が積算されて最終的に目的の制御機器に到達するまでの必要時間が増大する。また上位コントローラ２は、その単体でデイジーチェーン接続している多数の機器の制御全体を管理しているため処理負荷が大きく、それだけ各制御機器に対してそれぞれ信号を個別に送信する時間間隔が大きい。

その一方で、上述したような耐ノイズ性や配線接続管理の効率性を重視してデイジーチェーン接続した複数のサーボアンプ３，４，５に対し、それぞれで駆動するモータを互いに協調駆動させて同一対象物（この例の可動子テーブル２２）の動作をアシスト制御したいという要望がある。この場合には、デイジーチェーン接続で１つの上位コントローラ２が複数のサーボアンプ３，４，５に対しそれぞれ上記の時間間隔で個別に指令信号（例えば位置指令）を出力するといった信号伝達を行うと、サーボアンプ３，４，５間でそれぞれ信号を受け取るまで要する時間に大きな差が生じるためモータ間での動作の同期が取れずに協調制御が困難となっていた。

これに対し本実施形態では、後述するように複数のサーボアンプ３，４，５のそれぞれが、上位コントローラ２と他のサーボアンプ３，４，５との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部と、情報取得部で取得した制御関連情報に基づいて対応するモータを制御するモータ制御部と、を有している。上記の情報取得部の機能により、各サーボアンプ３，４，５は同一の上位コントローラ２からそれぞれ上記時間間隔で直接個別に制御関連情報を受け取るよりも、同じ制御関連情報を共有するまでに要する時間を大幅に短縮でき、サーボアンプ３，４，５間の協調制御を円滑に実行できる。以下、これら情報取得部とモータ制御部による制御関連情報の処理手法について、順次、詳細に説明する。

＜制御関連情報の処理手法１：モータ制御指令情報の場合＞
はじめに、制御関連情報のうち上述したモータ制御指令情報の処理手法について説明する。図４は、本実施形態においてマスタサーボ１３と第１スレーブサーボ１４におけるモータ制御指令情報の伝達経路と処理ブロックを表している。この図４において、各サーボアンプ３，４，５の内部には情報取得部７１とモータ制御部７２を有している。これら情報取得部７１とモータ制御部７２の処理ブロックは、サーボ制御部４３のプロセッサ４１（演算装置）により実行されるソフトウェアで実現される。

まず、リニアスライダ６の可動子テーブル２２を直進駆動させるために、上位コントローラ２がその位置指令をマスタサーボ１３だけに送信する。ここでモータ制御指令情報を処理する場合、各サーボアンプ３，４，５のモータ制御部７２は、上記図３で示したモータ制御の制御ブロックに相当して機能する。つまり、マスタサーボ１３におけるモータ制御部７２は、上位コントローラ２から受信した位置指令に基づき速度指令、推力指令、電流指令を内部演算して電機子２４への駆動電力を給電制御する。それとともにモータ制御部７２は内部演算したモータ制御指令情報（速度指令、推力指令、電流指令）を上位コントローラ２に返信する。なお、このようにモータ制御指令情報を処理する場合には、マスタサーボ１３内の情報取得部７１は機能しない。

一方、第１スレーブサーボ１４においては、その内部に備える情報取得部７１が、マスタサーボ１３におけるモータ制御部７２が上位コントローラ２に返信する推力指令だけを取得する。そして、第１スレーブサーボ１４におけるモータ制御部７２は、情報取得部７１が取得した推力指令に基づき電流指令を内部演算して電機子２５への駆動電力を給電制御する。具体的には、モータ制御の制御ブロックとして機能するモータ制御部７２において、情報取得部７１が取得した推力指令を電流制御部６５に直接入力して電流指令を内部演算させる。

なお、当該図４中では図示を省略している第２スレーブサーボ１５においても、第１スレーブサーボ１４と同様に機能する情報取得部７１及びモータ制御部７２を備えている。これにより、第２スレーブサーボ１５においては、その内部に備える情報取得部７１が、マスタサーボ１３におけるモータ制御部７２が上位コントローラ２に返信する推力指令だけを取得し、モータ制御部７２がこの取得した推力指令に基づき電流指令を内部演算して電機子２６への駆動電力を給電制御する。

以上のようにサーボアンプ３，４，５間でモータ制御指令情報を迅速に伝達する処理手法により、本実施形態の多軸モータ制御システム１はサーボアンプ３，４，５間での協調制御を円滑に行うことができる。

なお、マスタサーボ１３と共通の位置指令に基づいて各スレーブサーボ１４，１５が追従制御した場合には、その位置指令の伝達遅れがわずかにでも生じると同一の制御対象（この例の可動子テーブル２２）を位置制御する各モータ（この例の電機子２４，２５，２６）どうしの間で大きな干渉が生じてしまい円滑な協調制御が阻害されてしまう。このため本実施形態のように、マスタサーボ１３に対する各スレーブサーボ１４，１５の追従制御が共通の推力指令に基づいて行われていることが特に好適である。

＜制御関連情報の処理手法２：モータ制御ステータス情報の場合＞
次に、制御関連情報のうち上述したモータ制御ステータス情報の処理手法について説明する。図５は、本実施形態においてマスタサーボ１３と第１スレーブサーボ１４におけるモータ制御ステータス情報の伝達経路とソフトウェア処理ブロックを表している。なお、図示しない第２スレーブサーボ１５も第１スレーブサーボ１４と同等に処理するものとする。

まず、モータ制御ステータス情報はどのサーボアンプ３，４，５においても、それぞれ対応するリニアセンサ２９から検出位置とアラーム情報が検出され、それぞれのサーボアンプ３，４，５自体の内部で検出速度が演算されるとともにステータス情報が保有される。ここでモータ制御ステータス情報を処理する場合、各サーボアンプ３，４，５のモータ制御部７２は、上記図３で示したモータ制御の制御ブロックへ検出位置を入力するとともに、モータ制御ステータス情報を上位コントローラ２に送信する。また、アラーム情報に異常有りと検知された場合には、例えば電機子２４，２５，２６への給電を遮断してモータの作動を停止するよう機能する。

また、各サーボアンプ３，４，５の情報取得部７１は、他のサーボアンプ３，４，５のモータ制御部７２が上位コントローラ２に送信するステータス情報及びアラーム情報だけを取得する。このとき、デイジーチェーン接続中の配置においてモータ制御ステータス情報の送信元であるサーボアンプ３，４，５と送信先である上位コントローラ２の間に他のサーボアンプ３，４，５が接続されている場合がある。この場合には特に、その間に配置されているサーボアンプの情報取得部７１はそれら送信元と送信先の間で送受されるモータ制御ステータス情報を中継しつつモニタし、必要なステータス情報及びアラーム情報を抽出して取得する。そして、当該サーボアンプ３，４，５におけるモータ制御部７２は、情報取得部７１が取得したアラーム情報についても異常有りと検知された場合にはモータの作動を停止する。つまり、３つのサーボアンプ３，４，５はそれぞれで検知されたアラーム情報の異常を相互に監視して、１つでも異常を検知した場合には全てのサーボアンプ３，４，５がモータの作動を停止する。この場合、マスタサーボ１３とスレーブサーボ１４，１５に機能的な違いはない。

以上のようにサーボアンプ３，４，５間でモータ制御ステータス情報を相互に監視する処理手法により、本実施形態の多軸モータ制御システム１はサーボアンプ３，４，５間で協調して各モータの作動を停止させることができる。

＜制御関連情報の処理手法３：機械ステータス情報の場合＞
次に、制御関連情報のうち上述した機械ステータス情報の処理手法について説明する。図６は、本実施形態においてマスタサーボ１３と第１スレーブサーボ１４における機械ステータス情報の伝達経路とソフトウェア処理ブロックを表している。なお、図示しない第２スレーブサーボ１５も第１スレーブサーボ１４と同等に処理するものとする。

まず、機械センサ２８がＯＴ信号を検出する。ここで機械ステータス情報を処理する場合、各サーボアンプ３，４，５のモータ制御部７２は、ＯＴ信号に異常有りと検知された場合に電機子２４，２５，２６への給電を遮断してモータの作動を停止するよう機能する。そして、モータ制御部７２は、機械ステータス情報を上位コントローラ２に送信する。なお、このように機械ステータス情報を処理する場合には、マスタサーボ１３内の情報取得部７１は機能しない。

一方、第１スレーブサーボ１４の情報取得部７１は、マスタサーボ１３のモータ制御部７２が上位コントローラ２に送信する機械ステータス情報を取得する。そして、当該第１スレーブサーボ１４におけるモータ制御部７２は、情報取得部７１が取得した機械ステータス情報に異常有りと検知された場合にはモータの作動を停止する。なお、図示しない第２スレーブサーボ１５の情報取得部７１は、マスタサーボ１３のモータ制御部７２が上位コントローラ２に送信する機械ステータス情報をさらに取得し、当該第２スレーブサーボ１５のモータ制御部７２がその機械ステータス情報に異常ありと検知場合にはモータの作動を停止する。つまり、機械ステータス情報に基づくマスタサーボ１３のモータ停止に追従して他の２つのスレーブサーボ１４，１５もモータの作動を停止する。

以上のようにサーボアンプ３，４，５間で機械ステータス情報を取得する処理手法により、本実施形態の多軸モータ制御システム１はサーボアンプ３，４，５間で協調して各モータの作動を停止させることができる。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の多軸モータ制御システム１によれば、複数のサーボアンプ３，４，５のそれぞれが、上位コントローラ２と他のサーボアンプ３，４，５との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部７１と、情報取得部７１で取得した制御関連情報に基づいて対応するモータを制御するモータ制御部７２と、を有している。このような情報取得部７１の機能により、各サーボアンプ３，４，５は同一の上位コントローラ２からそれぞれ直接個別に制御関連情報を受け取るよりも、同じ制御関連情報を共有するまでに要する時間を大幅に短縮できる。この結果、デイジーチェーン接続された複数のサーボアンプ３，４，５間での制御性を向上できる。

また、本実施形態では特に、複数のサーボアンプ３，４，５のうちの１つがマスタサーボ１３として設定され、他がスレーブサーボ１４，１５として設定されている。これにより、１つのマスタサーボ１３の制御を基準として、これに追従するよう他のスレーブサーボ１４，１５の制御を規定できるといった複数のサーボアンプ３，４，５間での機能的な協調制御が可能となる。

また、本実施形態では特に、制御関連情報は、マスタサーボ１３が内部演算で生成したモータ制御の指令であるモータ制御指令情報（この例の速度指令、推力指令、電流指令）を含んでいる。これにより、この例の可動子テーブル２２のような同一対象物の動作に対する複数のサーボアンプ３，４，５（複数のモータ）での協調駆動制御が可能となる。

また、本実施形態では特に、モータ制御指令情報は、推力指令を含んでいる。これにより、同一対象物の動作に対して複数のサーボアンプ３，４，５（複数のモータ）で協調的に行う推力アシスト制御が可能となる。

また、本実施形態では特に、スレーブサーボ１４，１５のそれぞれにおいては、情報取得部７１が、上位コントローラ２とマスタサーボ１３との間で送受する推力指令を取得し、モータ制御部７２が、情報取得部７１が取得した推力指令に基づいて対応するモータを制御する。

推力指令は、上位コントローラ２から受信した位置指令に基づいてマスタサーボ１３が一局的に生成、出力する制御関連情報であり、１つのマスタサーボ１３が上位コントローラ２へ送信した推力指令を基準として、これに追従するように他のスレーブサーボ１４，１５の制御を規定する。このようにスレーブサーボ１４，１５の情報取得部７１を機能させることにより、各サーボアンプ３，４，５は同一の上位コントローラ２からそれぞれ直接個別に推力指令を受信するよりも、同じ推力指令を共有するまでに要する時間を大幅に短縮できる。

そして複数のサーボアンプ３，４，５間で同一の推力指令に基づく推力制御を行った場合には、それぞれ制御を開始するタイミングに多少のずれが生じても全体で協調的に行う推力アシスト動作には大きく影響を与えることがない。つまり、デイジーチェーン接続された複数のサーボアンプ３，４，５間（複数のモータ間）で同一対象物の動作を協調制御するにあたっては、マスタサーボ１３が制御関連情報として推力指令を生成、出力し、それを各スレーブサーボ１４，１５の情報取得部７１で取得することが特に好適な組み合わせといえる。

なお、本実施形態では、各サーボアンプ３，４，５が駆動制御するモータが直動型のリニアモータであったが、回転型のモータを適用してもよい。この場合には、推力指令の代わりにトルク指令がマスタサーボ１３で内部演算され、他のスレーブサーボ１４，１５の情報取得部７１がこのトルク指令を取得する。このような多軸モータ制御システム１は、特に図示しないが、例えば各回転型モータの出力軸が機械的に連結された駆動機械に対するトルクアシスト制御に好適となる。なお、このような駆動機械の一例を後に詳述する。

また、本実施形態では特に、制御関連情報は、モータ制御の状態に関するモータ制御ステータス情報（この例の検出位置、検出速度、ステータス情報、アラーム情報）を含んでいる。これにより、各モータ制御の状態に応じた複数のサーボアンプ３，４，５（複数のモータ）での協調制御が可能となる。

また、本実施形態では特に、複数のサーボアンプ３，４，５のそれぞれにおいては、情報取得部７１が、上位コントローラ２と他のサーボアンプ３，４，５との間で送受するモータ制御ステータス情報を取得し、モータ制御部７２が、情報取得部７１が取得したモータ制御ステータス情報に基づいて対応するモータを制御する。

モータ制御ステータス情報は複数のサーボアンプ３，４，５からマスタ、スレーブの区別なく多局的に出力される制御関連情報であり、いずれか１つのサーボアンプ３，４，５が出力したモータ制御ステータス情報を基準として、他のサーボアンプ３，４，５の制御を規定する。このように各サーボアンプ３，４，５の情報取得部７１を機能させることにより、各サーボアンプ３，４，５は同一の上位コントローラ２からそれぞれ直接個別にモータ制御ステータス情報を受け取るよりも、同じモータ制御ステータス情報を共有するまでに要する時間を大幅に短縮できる。

また、本実施形態では特に、制御関連情報は、モータが駆動するリニアスライダ６の状態に関する機械ステータス情報（この例のＯＴ信号）を含んでいる。これにより、リニアスライダ６の状態に応じた複数のサーボアンプ３，４，５（複数のモータ）での協調制御が可能となる。

また、本実施形態では特に、複数のサーボアンプ３，４，５のそれぞれにおいては、情報取得部７１が、上位コントローラ２と少なくとも１つのサーボアンプ３，４，５との間で送受する機械ステータス情報を取得し、モータ制御部７２が、情報取得部７１が取得した機械ステータス情報に基づいて対応するモータを制御する。

機械ステータス情報はリニアスライダ６から一局的に出力される制御関連情報であり、少なくとも１つのサーボアンプ３，４，５が検知した機械ステータス情報を基準として、これに追従するように他のサーボアンプ３，４，５の制御を規定する。このように他のサーボアンプ３，４，５の情報取得部７１を機能させることにより、各サーボアンプ３，４，５は同一の上位コントローラ２からそれぞれ直接個別に機械ステータス情報を受け取るよりも、同じ機械ステータス情報を共有するまでに要する時間を大幅に短縮できる。

なお、本実施形態ではリニアスライダ６の機械センサ２８がマスタサーボ１３だけにＯＴ信号（機械ステータス情報）を入力していたが、他のいずれか１つのスレーブサーボ１４，１５だけに入力してもよい。この場合には、マスタサーボ１３の情報取得部７１が他のスレーブサーボ１４，１５から機械ステータス情報を取得すればよく、またＯＴ信号が入力されるスレーブサーボの情報取得部７１は機能しない。

また、本実施形態では上位コントローラ２にデイジーチェーン接続された複数のサーボアンプ３，４，５のうち、上位コントローラ２から最も近いものをマスタサーボ１３として設定していたがこれに限られない。例えば、特に図示しないが、上位コントローラ２から２番目に近いものや最も離れたもののいずれか１つをマスタサーボ１３として設定し、他のものをスレーブサーボ１４，１５として配置してもよい。この場合、デイジーチェーン接続中の配置においてモータ制御指令情報又は機械ステータス情報の送信元であるマスタサーボ１３と送信先である上位コントローラ２の間に少なくとも１つのスレーブサーボ１４，１５が接続される。この場合には特に、その間に配置されているスレーブサーボの情報取得部７１はそれら送信元と送信先の間で送受されるモータ制御指令情報又は機械ステータス情報を中継しつつモニタし、必要な情報（この例の推力情報、トルク情報、又はＯＴ信号等）を抽出して取得する。

＜変形例＞
なお、以上説明した実施形態は、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、複数のサーボアンプ３，４，５が協調制御する複数の電機子２４，２５，２６で単体の可動子テーブル２２を直進駆動させるリニアスライダ６を例に挙げていたが、これに限られない。他にも、図７に示すように、複数のサーボアンプ１０３，１０４が協調制御する複数の回転型モータ１２４，１２５で共通のプレス軸１２３を直進駆動させて圧力を出力する多軸プレス制御システム１００に対しても、上記実施形態と同様の協調制御手法を適用してもよい。

この図７において、多軸プレス制御システム１００は、１つの上位コントローラ１０２と、この上位コントローラ１０２に信号送受可能に接続された２つのサーボアンプ１０３，１０４と、これら２つのサーボアンプ１０３，１０４からそれぞれ給電された駆動電力によって駆動制御される１つの多軸プレス機１０６とを有している。なお、上位コントローラ１０２と各サーボアンプ１０３，１０４については上記実施形態と同等の構成のものであり、その他同等の構成のものには同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図示する多軸プレス機１０６（圧力機械）は、単体のプレス軸１２３を軸方向に直進駆動させ、その端部の押圧箇所に生じる圧力を所望の圧力に制御する機械である。図示する例では、多軸プレス機１０６は、単体の基台１２１と、この基台１２１上に併設した２つの回転型モータ１２４，１２５と、これら２つの回転型モータ１２４，１２５にそれぞれ連結された２つのカップリング１２６，１２７及び２つのボールネジ駆動部１２８，１２９と、各ボールネジ駆動部１２８，１２９に共通に連結された単体の可動テーブル１２２と、この可動テーブル１２２に固定されたプレス軸１２３と、このプレス軸１２３の直進方向延長上に固定配置された１つの圧力センサ１３０（圧力検出器）とを有している。

２つの回転型モータ１２４，１２５が協調して回転駆動することで、単体の可動テーブル１２２とプレス軸１２３がその回転方向に対応した向きの軸方向で直進移動する。プレス軸１２３の端部が圧力センサ１３０を押圧した場合には、圧力センサ１３０がその検出圧力をマスタサーボ１０３だけに入力する。

このように並列関係にある複数のモータの駆動力で協調動作させた場合の単体のプレス軸１２３の押圧圧力は、どちらか一方の単体のモータの駆動力で押圧させた場合よりも増大する。つまり、トルクの小さいモータであっても複数並列に用いて協調動作させることで、出力させる圧力を増大できる。

そして、所望の圧力を得るためにはフィードバック制御を行う必要があるが、各サーボアンプのそれぞれに対応して複数の圧力センサを設けた場合には（特に図示せず）、各圧力センサの設置位置によって圧力ムラが生じやすくなり安定した協調制御が困難となる。また、単一の圧力センサからの検出圧力を各サーボアンプで個別にフィードバック制御した場合には（特に図示せず）、わずかな伝達遅れなどにより軸間干渉が生じて振動してしまい、やはり協調制御が困難となる。

これに対し、本変形例では、図８の制御ブロック図や図９の処理ブロックに示すように、上位コントローラ１０２からの圧力指令と圧力センサ１３０からの検出圧力をマスタサーボ１０３だけに入力する。このマスタサーボ１０３において、それら圧力指令と検出圧力の偏差に圧力制御ゲイン６７（図９では図示省略）を乗じてトルク指令を算出し（この際、圧力とトルクの単位換算も行う）、このトルク指令を電流制御部６５に入力して対応する回転型モータ１２４の駆動を制御する。そして、第１スレーブサーボ１０４は、マスタサーボ１０３が算出したトルク指令を情報取得部７１で取得し、これを電流制御部６５に直接入力して追従制御する。つまり、第１スレーブサーボ１０４は、共通のトルク指令でマスタサーボ１０３に対するアシスト制御を行う。これにより、複数のサーボアンプ１０３，１０４及び回転型モータ１２４，１２５を用いた円滑な協調制御が可能となり、多軸プレス機１０６の圧力フルクローズドフィードバック制御を安定して行うことができる。

なお、上述した位置制御部６２、速度制御部６４、電流制御部６５、速度変換部６６、情報取得部７１、モータ制御部７２等における処理等は、これらの処理の分担の例に限定されるものではなく、例えば、更に少ない数の処理部（例えば１つの処理部）で処理されてもよく、また、更に細分化された処理部により処理されてもよい。また、サーボアンプ３，４，５は、給電制御部４４のみ実際の装置により実装され、その他の機能は前述のプロセッサ４１が実行するプログラムにより実装されてもよい。また、位置制御部６２、速度制御部６４、電流制御部６５、速度変換部６６、情報取得部７１、モータ制御部７２等の一部又は全部がＡＳＩＣやＦＰＧＡ、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 多軸モータ制御システム
２ 上位コントローラ（上位制御装置の一例）
３，４，５ サーボアンプ（モータ制御装置の一例）
６ リニアスライダ
１３ マスタサーボ（主モータ制御装置の一例）
１４ 第１スレーブサーボ（従モータ制御装置の一例）
１５ 第２スレーブサーボ（従モータ制御装置の一例）
２１ 固定子
２２ 可動子テーブル
２３ 永久磁石（リニアモータの一例）
２４，２５ 電機子（リニアモータの一例）
，２６
２７ ケーブル（通信路の一例）
２８ 機械センサ
２９ リニアセンサ
４３ サーボ制御部
４４ 給電制御部
５１ 通信制御部
７１ 情報取得部
７２ モータ制御部
１００ 多軸プレス制御システム（多軸モータ制御システムの一例）
１０２ 上位コントローラ（上位制御装置の一例）
１０３ マスタサーボ（主モータ制御装置の一例）
１０４ 第１スレーブサーボ（従モータ制御装置の一例）
１０６ 多軸プレス機（圧力機械の一例）
１３０ 圧力センサ（圧力検出器の一例）

Claims (13)

1. 上位制御装置と、
   前記上位制御装置と直列に通信路を接続した複数のモータ制御装置と、
   前記モータ制御装置が駆動するモータと、
   を有し、
   前記複数のモータ制御装置のそれぞれは、
   前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部で取得した前記制御関連情報に基づいて対応するモータを制御するモータ制御部と、
   を有することを特徴とする多軸モータ制御システム。
2. 前記複数のモータ制御装置のうちの１つが主モータ制御装置として設定され、他が従モータ制御装置として設定されていることを特徴とする請求項１記載の多軸モータ制御システム。
3. 前記制御関連情報は、前記主モータ制御装置が内部演算で生成したモータ制御の指令であるモータ制御指令情報を含んでいることを特徴とする請求項２記載の多軸モータ制御システム。
4. 前記モータ制御指令情報は、トルク指令又は推力指令を含んでいることを特徴とする請求項３記載の多軸モータ制御システム。
5. 前記従モータ制御装置のそれぞれにおいては、
   前記情報取得部が、前記上位制御装置と前記主モータ制御装置との間で送受する前記トルク指令又は前記推力指令を取得し、
   前記モータ制御部が、前記情報取得部が取得した前記トルク指令又は前記推力指令に基づいて対応するモータを制御することを特徴とする請求項４記載の多軸モータ制御システム。
6. 複数のモータの協調作動により圧力を出力する圧力機械と、
   前記圧力機械が出力した圧力を検出する圧力検出器と、
   を有し、
   前記上位制御装置は、前記圧力機械に出力させる圧力指令を前記主モータ制御装置に送信し、
   前記主モータ制御装置は、前記圧力指令と前記圧力検出器が検出した検出圧力との偏差 から算出したトルク指令又は推力指令に基づいて対応するモータを制御し、
   前記従モータ制御装置は、前記情報取得部が取得した前記トルク指令又は前記推力指令に基づいて対応するモータを制御することを特徴とする請求項５記載の多軸モータ制御システム。
7. 前記制御関連情報は、モータ制御の状態に関するモータ制御ステータス情報を含んでいることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の多軸モータ制御システム。
8. 前記複数のモータ制御装置のそれぞれにおいては、
   前記情報取得部が、前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受するモータ制御ステータス情報を取得し、
   前記モータ制御部が、前記情報取得部が取得した前記モータ制御ステータス情報に基づいて対応するモータを制御することを特徴とする請求項７記載の多軸モータ制御システム。
9. 前記制御関連情報は、モータが駆動する駆動機械の状態に関する機械ステータス情報を含んでいることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の多軸モータ制御システム。
10. 前記複数のモータ制御装置のそれぞれにおいては、
    前記情報取得部が、前記上位制御装置と少なくとも１つのモータ制御装置との間で送受する機械ステータス情報を取得し、
    前記モータ制御部が、前記情報取得部が取得した前記機械ステータス情報に基づいて対応するモータを制御することを特徴とする請求項９記載の多軸モータ制御システム。
11. 上位制御装置及び他のモータ制御装置と直列に通信路を接続可能なモータ制御装置であって、
    前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受している制御関連情報を取得する情報取得部と、
    前記情報取得部で取得した前記制御関連情報に基づいて対応するモータを制御するモータ制御部と、
    を有することを特徴とするモータ制御装置。
12. 前記制御関連情報は、少なくとも、他のモータ制御装置が内部演算で生成したモータ制御の指令であるモータ制御指令情報、モータ制御の状態に関するモータ制御ステータス情報、前記モータが駆動する駆動機械の状態に関する機械ステータス情報、のいずれかを含んでいることを特徴とする請求項１１記載のモータ制御装置。
13. 上位制御装置及び他のモータ制御装置と直列に通信路を接続可能なモータ制御装置が備える演算装置に実行させるモータ制御方法であって、
    前記上位制御装置と他のモータ制御装置との間で送受している制御関連情報を取得することと、
    取得した前記制御関連情報に基づいて対応するモータを制御することと、
    を実行させることを特徴とするモータ制御方法。
    
    

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